Анализ радиотехнического тракта с согласованным фильтром

Составление структурной и функциональной схемы радиотехнического тракта, представляющего собой приемник прямого усиления. Построение временных и спектральных диаграмм совокупности сигнала и помех на входе тракта и на выходе всех его функциональных узлов.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 06.04.2014
Размер файла 396,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Радиотехнический факультет

КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ РАДИОТЕХНИКИ

Расчетное задание

по курсу: «Радиотехнические цепи и сигналы»

на тему: «Анализ радиотехнического тракта с согласованным фильтром»

Вариант - 317

выполнил: ст-т гр. Р-31 Стар Д.В.

проверил:____________________

Таганрог

2013 г.

Исходные данные

Вид сигнала:

Пачка N радиоимпульсов длительностью ф с прямоугольной огибающей и гармоническим заполнением с частотой f0, расположенных на расстояниях с убывающими интервалами Tк=T-(k-1)tи, где k=1, 2, 3, …

Тип полосового фильтра:

Колебательный контур.

Характеристика и параметры нелинейного элемента:

Линейный односторонний: z = ay, y ? 0.

Таблица числовых параметров:

A, мВ

N

T, мкс

ф, мкс

f0, МГц

у, мВ

Fm, МГц

a

b, 1/В

2,4

6

80

10

4

3

10

1,5

3

Введение

Объектом исследования является радиотехнический тракт, представляющий собой приемник прямого усиления, включающий квазиоптимальный полосовой фильтр, детектор и накопитель импульсов. На вход тракта действует сумма (аддитивная смесь) сигнала и помехи.

Сигнал задан в виде последовательности N радиоимпульсов длительностью tи с прямоугольной огибающей с амплитудой A и гармоническим заполнением с частотой f0, расположенных либо на равных расстояниях (с интервалом Т), либо с нарастающими или с убывающими интервалами.

Аддитивная помеха задана в виде гауссова квазибелого шума со среднеквадратическим значением у и полосой Fm .

Входной квазиоптимальный фильтр представляет собой полосовой фильтр (либо второго порядка (колебательный контур), либо с прямоугольной АЧХ), полоса пропускания которого выбирается из условия максимума отношения сигнал/помеха на выходе.

Детектор представляет собой нелинейный элемент с заданной проходной характеристикой (4 вида) с последующим фильтром нижних частот (RC-цепь первого порядка).

В качестве накопителя для квазипериодической последовательности импульсов можно использовать рециркулятор (рекурсивный фильтр первого порядка). Для последовательностей с разными интервалами следует использовать трансверсальный фильтр в виде линии задержки с отводами.

Содержание задания

1. Составить и изобразить структурную и функциональную схемы исследуемого тракта.

2. Определить оптимальные значения полосы пропускания ПФ (по критерию максимума отношения сигнал/шум на выходе) и ФНЧ детектора (по критерию минимального искажения формы выходного сигнала) (аналитически и численно).

3. Изобразить временные и спектральные диаграммы совокупности сигнала и помехи на входе тракта и на выходах всех функциональных узлов тракта (рекомендуется использовать моделирование).

4. Рассчитать среднеквадратическое значение помехи на выходах звеньев тракта: полосового фильтра, детектора, накопителя (аналитически и численно).

5. Определить форму сигнала на выходах всех звеньев тракта и определить амплитудные (пиковые) значения сигнала на этих выходах (аналитически и численно).

6. Найти отношения сигнал/помеха на выходах всех звеньев тракта и сравнить его с оптимальным значением (для согласованного фильтра при когерентном накоплении радиоимпульсов) (аналитически и численно).

7. Сделать выводы по полученным результатам.

8. Привести список использованной литературы.

Выполнение задания

1) Составить и изобразить структурную и функциональную схемы исследуемого тракта

Рис. 1. Структурная схема исследуемого тракта

Рис. 2. Функциональная схема исследуемого тракта

2) Определить оптимальные значения полосы пропускания ПФ (по критерию максимального отношения сигнал/шум на выходе) и ФНЧ детектора (по критерию минимального искажения формы выходного сигнала)

Для выделения полезного сигнала из смеси сигнал-шум согласно варианту задания следует применить колебательный контур. Полосу пропускания этого ПФ аналитически можно определить из табл. 3.1 [1, с. 46]:

Дf0.7 = 0.4/ tи = 0.4/10 мкс ? 40 кГц

Полоса ФНЧ выбирается исходя из полосы пропускания ПФ или спектра сигнала на его выходе.

Fв = 1/RC = 0.5*Дf0.7 = 20 кГц (ф = 50 мкс; R = 10 кОм; С = 5 нФ)

3) Изобразить временные и спектральные диаграммы совокупности сигнала и помехи на входе тракта и на выходе всех его функциональных узлов

Моделирование радиотехнического тракта производилось в пакете LabVIEW.

Рис. 3. Временная диаграмма сигнала на входе тракта при отсутствии помехи

Рис. 4. Спектральная диаграмма сигнала на входе тракта без помехи

Рис. 5. Временная диаграмма совокупности сигнала и помехи на входе тракта

Рис. 6. Спектральная диаграмма совокупности сигнала и помехи на входе тракта

Рис. 7. Спектральная диаграмма помехи на входе тракта

Рис. 8. Временная диаграмма совокупности сигнала и помехи на выходе ПФ

Рис. 9. Спектральная диаграмма совокупности сигнала и помехи на выходе ПФ

Рис. 10. Временная диаграмма совокупности сигнала и помехи на выходе НЭ

Рис. 11. Спектральная диаграмма совокупности сигнала и помехи на выходе НЭ

Рис. 12. Временная диаграмма совокупности сигнала и помехи на выходе ФНЧ

Рис. 13. Спектральная диаграмма совокупности сигнала и помехи на выходе ФНЧ

Рис. 14. Временная диаграмма совокупности сигнала и помехи на выходе накопителя импульсов

Рис. 15. Спектральная диаграмма совокупности сигнала и помехи на выходе накопителя импульсов

4) Рассчитать среднеквадратическое значение помехи и пиковые значения сигнала на выходах звеньев тракта: полосового фильтра, детектора и накопителя импульсов, а также отношения сигнал/шум.

По условиям задания СКЗ шума на входе тракта составляет , а амплитуда входных радиоимпульсов Следовательно, отношение сигнал/помеха на входе тракта составляет

В качестве ПФ в тракте выступает колебательный контур. Среднеквадратическое значение помехи на его выходе можно определить по формуле:

Пиковое значение сигнала на выходе идеального ПФ с прямоугольной АЧХ при выбранной полосе пропускания 40 кГц, можно определить с помощью моделирования в программе LabVIEW.

Рис. 16. Временная диаграмма сигнала на выходе ПФ

Моделирование показало, что это значение составляет . Таким образом, отношение сигнал/помеха на выходе ПФ составляет:

Среднеквадратическое значение помехи на выходе НЭ детектора можно определить по формуле:

где - одномерная плотность вероятности помехи на выходе нелинейного элемента.

Пиковое значение сигнала на выходе НЭ определяется из соотношения для характеристики НЭ:

Таким образом, отношение сигнал/помеха на выходе НЭ, полученное аналитическим путем, составляет:

Моделирование дает полноt совпадение результата для отношения сигнал/помеха на выходе НЭ.

Рис. 17. Временная диаграмма сигнала на выходе НЭ

На выходе ФНЧ пиковое значение сигнала и СКЗ помехи определим с помощью моделирования в программе LabVIEW. Моделирование показало, что эти значения соответственно составляют и Таким образом, отношение сигнал/помеха на выходе ФНЧ составляет:

Рис. 18. Временная диаграмма сигнала на выходе ФНЧ

На выходе накопителя импульсов среднеквадратическое значение шума определяется как [1, 40 стр.]:

Пиковое значение сигнала на выходе накопителя составляет:

Рис. 19. Временная диаграмма сигнала на выходе накопителя

Таким образом, отношение сигнал/помеха на выходе всего тракта составляет:

Отношение сигнал/шум согласованного фильтра (при когерентном накоплении) составляет:

Выводы

радиотехнический тракт приемник

В ходе выполнения расчетного задания были получены временные и спектральные диаграммы смеси сигнал-шум на входе тракта и на выходах всех звеньев тракта. Определены аналитически и в результате моделирования пиковые отклонения сигнала и среднеквадратические значения шума на выходе ПФ, выходе НЭ и ФНЧ детектора и накопителя импульсов, а также значения отношений сигнал/шум на выходе всех звеньев тракта. Исходя из полученных результатов, можно заключить, что полосовой фильтр, настроенный на спектр сигнала увеличивает отношение сигнал-шум приблизительно в 10 раз. Детектор, что соответствует теории, уменьшает отношение сигнал/шум.

Список литературы

1) Рыжов В. П., Федосов В. П., Анализ радиотехнических устройств при воздействии случайных процессов: текст лекци1, Таганрог: ТРТИ, 1986г.

2) Гоноровский И. С., Радиотехнические цепи и сигналы: учеб. пособие для вузов, 5-е изд., М.: Дрофа, 2006 г.

3) Баскаков С. И., Радиотехнические цепи и сигналы, 3-е изд., М.: Высш. школа, 2000 г.

4) Рыжов В. П., Федосов В. П., Статистические методы обработки сигналов: конспект лекций, Таганрог: ТРТИ, 1984 г.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Изображение структурной и функциональной схемы исследуемого тракта. Входной сигнал, шум и аддитивная смесь. Временные диаграммы совокупности сигнала и помехи на выходах всех функциональных узлов тракта. Прохождение сигнала через оптимальный фильтр.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 21.03.2014

  • Предварительный расчет и составление структурной схемы приемника. Выбор и обоснование селективных систем и расчет требуемой добротности контуров радиочастотного тракта. Схема и расчет входной цепи. Выбор средств обеспечения усиления линейного тракта.

    курсовая работа [867,4 K], добавлен 10.04.2011

  • Составление и расчет структурной схемы линейного тракта приемника и выбор средств обеспечения его усиления. Допустимый коэффициент шума, расчет ширины спектра принимаемого сигнала и усилителя радиочастоты. Амплитудный ограничитель и частотный детектор.

    курсовая работа [252,0 K], добавлен 10.02.2011

  • Состав структурной схемы приёмника. Определение уровня входного сигнала, числа поддиапазонов, полосы пропускания, коэффициента шума, параметров избирательных систем тракта радиочастоты. Разработка тракта усиления промежуточной частоты изображения и звука.

    курсовая работа [815,7 K], добавлен 30.10.2013

  • Место тракта прослушивания в структуре типовой гидроакустической системы. Формирование канала наблюдения в частотной области. Факторы, влияющие на восстановление сигнала. Программный макет тракта прослушивания. Расчет задержек на каждом элементе сигнала.

    дипломная работа [14,1 M], добавлен 17.09.2010

  • Выбор структурной схемы приемника, разделение диапазона и расчет полосы пропускания линейного тракта. Выбор средств обеспечения избирательностей. Выбор микросхем и электрических приводов для построения принципиальной и функциональной электрической схемы.

    курсовая работа [3,3 M], добавлен 31.01.2016

  • Виды модуляции в цифровых системах передачи. Построение цифрового передатчика на примере формирования сигнала формата 64КАМ. Структурная схема синтезатора частот, цифрового приемника и приёмопередающего тракта. Расчет элементов функциональной схемы СВЧ-Т.

    курсовая работа [3,2 M], добавлен 06.02.2012

  • Изучение временных диаграмм на входе и выходе GMSK-модулятора и спектра модулированного сигнала с помощью программы MatLab. Получение временных и спектральных характеристик сигналов, их анализ. Расчет и иллюстрация импульсных характеристик фильтра НЧ.

    лабораторная работа [1,5 M], добавлен 01.12.2013

  • Проектирование авиационного радиопередающего устройства дальней связи для самолёта АН-2. Составление структурной схемы передатчика. Выбор схемотехнических решений и расчёт отдельных узлов передатчика. Расчёт тракта формирования однополосного сигнала.

    курсовая работа [378,4 K], добавлен 14.11.2010

  • Обоснование выбранного варианта технического решения приемника. Определение полосы пропускания и коэффициента шума линейного тракта. Обеспечение частотной избирательности. Выбор вида селективной системы тракта. Электрический расчет каскада приемника.

    курсовая работа [709,1 K], добавлен 03.12.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.