Расчет аналоговых цифровых сигналов
Выбор частоты дискретизации широкополосного аналогового цифрового сигнала, расчёт период дискретизации. Определение зависимости защищенности сигнала от уровня гармоничного колебания амплитуды. Операции неравномерного квантования и кодирования сигнала.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.07.2014 |
| Размер файла | 2,0 M |
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/
27
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
Курсовая работа
«Цифровые системы передачи»
Расчет аналоговых цифровых сигналов
Содержание
Введение
Задание №1
Задание №2
Задание №3
Задание №4
Задание №5
Задание №6
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Для современного промышленного производства характерно широкое внедрение автоматизированного электропривода основы механизации и комплексной автоматизации технологических процессов. Совершенствование систем автоматизированного электропривода с использованием новейших достижений науки и техники является одним из непременных условий при решении задач всемерного повышения эффективности общественного производства, ускорения роста производительности труда и улучшения качества выпускаемой продукции.
Современный электропривод определяет собой уровень силовой электровооруженности труда и благодаря своим преимуществам по сравнению со всеми другими видами приводов является основным и главным средством автоматизации рабочих машин и производственных процессов.
Электропривод определяется как электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением [1].
Она содержит преобразовательное устройство (ПРУ), определяемое как электротехническое устройство, преобразующее род тока, напряжение, частоту и изменяющее показатели качества электрической энергии, предназначенное для создания управляющего воздействия на электродвигательное устройство.
Задание №1
|
Сигнал 1 |
35 |
775 |
|
|
Сигнал 2 |
63 |
80 |
Таб.1 - таблица с исходными данными для задания №1
Выбрать частоту дискретизации широкополосного аналогового цифрового сигнала, рассчитать период дискретизации.
Рис.1 - спектр широкополосного сигнала
Частоту дискретизации широкополосного сигнала выбирают по теореме Котельникова:
Учитывая полосу расфильтровки , получаем:
Выбрать частоту дискретизации узкополосного аналогового сигнала, рассмотрев два варианта: с переносом спектра аналогового сигнала вниз по частоте и без переноса. Для варианта с переносом указать значения несущей.
Можно использовать частоту дискретизации меньше, чем
Определим частоту дискретизации методом переноса исходного спектра в область нижних частот.
Для уменьшения воспользуемся следующей формулой:
Рис.2 - спектр узкополосного сигнала (метод переноса спектра)
Определим частоту дискретизации методом последовательного приближения. "F_д можно найти без переноса спектра вниз,применяя условие демодуляции:"
|
0 |
||
|
1 |
||
|
2 |
||
|
3 |
Таб.2 - таблица неравенств для разных значений
Подберем с учетом полосы расфильтровки (10% от
Рис.3 - спектр узкополосного сигнала (метод последовательного приближения ).
Задание №2
|
1.15 |
0.2 |
41.5 |
Таб.3 - таблица с исходными данными для задания №2.
Определить минимальное количество разрядов в кодовом слове, при котором обеспечивается заданная защищённость гармонического колебания с амплитудой от шумов квантования при равномерном квантовании. Построить зависимость защищённости от уровня гармонического колебания при изменении его амплитуды от до напряжения ограничения
Защищенность квантования:
Найдем минимальное число разрядов:
Построим зависимость от амплитуды входного сигнала и от :
Рис.4 - зависимости уровня сигнала от амплитуды и от уровня сигнала
Привести для наглядности характеристику помехозащищенности и характеристику компандирования для А87.6/13
Рис.5 - Характеристика защищенности от шумов квантования для характеристики А87.6/13.
Рис.6 - амплитудная характеристика неравномерного квантующего устройства
Задание №3
|
Тип кодера |
||||
|
1.15 |
0.05 |
-0.8 |
А-87,6/13 |
Таб.4 - исходные данные для задания №3
Для двух отсчётов аналогового сигнала с амплитудами U1 и U2 выполнить операции неравномерного квантования и кодирования, осуществляемые в нелинейном кодере с сегментированной характеристикой компрессии А-типа. Определить абсолютные и относительные величины ошибок квантования этих отсчётов и изобразить полученные в результате кодовые слова в виде последовательности токовых и бестоковых посылок в коде БВН.
Рис.7 - структурная схема кодера с нелинейным квантователем
|
Номер сегмента |
Код номера сегмента |
Размер шага квантования |
Нижняя граница сегмента |
Верхняя граница сегмента |
|
|
0 |
000 |
0 |
16 |
||
|
1 |
001 |
16 |
32 |
||
|
2 |
010 |
2 |
32 |
64 |
|
|
3 |
011 |
4 |
64 |
128 |
|
|
4 |
100 |
8 |
128 |
256 |
|
|
5 |
101 |
16 |
256 |
512 |
|
|
6 |
110 |
32 |
512 |
1024 |
|
|
7 |
111 |
64 |
1024 |
2048 |
Таб.5 - параметры амплитудной характеристики квантующего устройства А87,6/13.
Рис.8 - структурная схема декодера кодека с нелинейным квантованием
В соответствии с таб.3 8-и разрядное кодовое слово мгновенного значения сигнала имеет структуру PXYZABCD. В этой структуре P - старший разряд указывает полярность сигнала ("1" - положительная, "0" - отрицательная), XYZ - код номера сегмента, а ABCD - код номера шага внутри сегмента.
Найдем минимальный размер шага:
Согласно заданным значениям, при неравномерном квантовании получим два кодовых слова:
На вход кодера поступает сигнал величиной 890. В первом разряде будет сформирован "1": Р=1 (сигнал имеет положительную величину). В течение следующих трёх тактов формируются разряды кода номера сегмента (XYZ) по алгоритму, изображенному на рис.9.
Рис.9 - алгоритм кодирования номера сегмента
Код сегмента - 011 (3й сегмент): шаг квантования -
Далее осуществляем кодирование номера шага внутри сегмента методом взвешивания.
|
№ Сегмента |
Код сегм. |
Эталоны, в |
Шаг квантования, |
Корректирующий сигнал, |
|||||
|
Основной |
Дополнительные |
||||||||
|
0 |
000 |
0 |
8 |
4 |
2 |
1 |
1 |
Ѕ |
|
|
1 |
001 |
16 |
8 |
4 |
2 |
1 |
1 |
Ѕ |
|
|
2 |
010 |
32 |
16 |
8 |
4 |
2 |
2 |
1 |
|
|
3 |
011 |
64 |
32 |
16 |
8 |
4 |
4 |
2 |
|
|
4 |
100 |
128 |
64 |
32 |
16 |
8 |
8 |
4 |
|
|
5 |
101 |
256 |
128 |
64 |
32 |
16 |
16 |
8 |
|
|
6 |
110 |
512 |
256 |
128 |
64 |
32 |
32 |
16 |
|
|
7 |
111 |
1024 |
512 |
256 |
128 |
64 |
64 |
32 |
Таб.6 - таблица основных и дополнительных эталонов, шагов квантования.
Полученная кодовая комбинация: 10110110
При декодировании будет восстановлено следующее значение:
Рис.10 - линейный кодер взвешивающего типа двухполярного сигнала
Рис.11 - линейный декодер взвешивающего типа для двухполярного сигнала
Рассчитаем величину шума квантования:
Абсолютная ошибка декодирования в данном случае равна величине шума квантования.
Относительная ошибка декодирования:
На вход кодера поступает сигнал величиной -14250. В первом разряде будет сформирован "0": Р=0 (сигнал имеет отрицательную величину). В течение следующих трёх тактов формируются разряды кода номера сегмента (XYZ) по алгоритму, изображенному на рис.9.
Код сегмента - 111 (7й сегмент): шаг квантования - Далее осуществляем кодирование номера шага внутри сегмента методом взвешивания.
Полученная кодовая комбинация: 01110110
При декодировании будет восстановлено следующее значение:
Рассчитаем величину шума квантования:
Абсолютная ошибка декодирования в данном случае равна величине шума квантования.
Относительная ошибка декодирования:
Рис.12 - полученные кодовые комбинации в коде БВН
Задание №4
|
Количество символов в синхрогруппе, |
Количество критических точек, |
Ёмкость накопителя по выходу из синхронизма, |
Ёмкость накопителя по входу в синхронизм, |
Вероятность ошибки в линейном тракте, |
|
|
7 |
1,7 |
4 |
3 |
Таб.7 - таблица с исходными данными для задания №4
Рассчитать среднее время удержания и среднее время восстановления циклового синхронизма, если в системе применён неадаптивный приёмник со скользящим поиском циклового синхросигнала. При выполнении задания считать, что система используется в первичной ЦТС с циклами передачи РСМ31.
Рис.13 - структурная схема неадаптивного приёмника циклового синхросигнала со скользящим поиском
Рис.14 - структурная схема опознавателя синхросигнала
Рис.15 - алгоритм поиска состояния синхронизма приемником со скользящим поиском
Возникновению ложной синхронизации будет соответствовать следующая вероятность:
Обычно поэтому выражение принимает вид:
Вероятность обнаружения выхода из синхросигнала:
Для обнаружения синхронизма необходимо провести м опробований,
Найдем минимальное время выхода из синхронизма:
Найдем суммарное время поиска синхросигнала.
Найдем среднее время удерживания циклового синхронизма.
- среднее время поиска синхросигнала в зоне случайного сигнала состоящего из позиций ()
- среднее время поиска синхросигнала, в зоне синхросигнала (хотя бы одной позиции), число таких позиций равно:
Структура синхросигнала определяется его критическими точками.
Понятие критических точек - кодовая группа, длиной b символов, имеет критические точки после тех первых i символов, которые оказываются идентичными последним j-символом.
Наименьшее число критических точек, одна: bk=1 (01111…1)-на последнем символе. Максимальное число критических точек, dц.с. : bk=7 (1111…1)-на последнем символе.
Время поиска синхросигнала в зоне случайного сигнала:
Для bk=1 (одна критическая точка)
Время поиска в зоне самого синхросигнала:
Общее время поиска синхронизма:
Для bk=1 (одна критическая точка)
Для bk=7 (7 критических точек)
Найдем среднее время заполнения накопителя по выходу () и входу () синхронизм:
Определить выигрыш во времени восстановления синхронизма для случая независимой параллельной работы блока поиска синхросигнала и блока накопления по выходу из синхронизма.
Среднее время восстановления циклового синхронизма с одной критической точкой:
Среднее время восстановления циклового синхронизма с семью критическими точками:
Найдем выигрыш во времени восстановления синхронизма:
Выигрыш во времени восстановления синхронизма для случая независимой параллельной работы блока поиска синхросигнала и блока накопления по выходу из синхронизма составляет 123.973 (мс). Такой приёмник называется адаптивным, он эффективен при высоком коэффициенте ошибок.
Задание №5
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
1 |
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
Таб.8 - таблица с исходными данными для задания №5
Построить первые 20 или более позиций последней строки цикла (последнего субцикла) ЦТС ИКМ-120 с двусторонним согласованием скоростей, если заданы два последовательно переданных поля команд согласования. Считать, что принятые команды истинные. Отметить отсутствие или наличие ошибок в заданных командах.
Исходя из заданных в таб.8 полей, команды согласования по компонентным потокам следующие:
1 поток - отрицательное согласование
2 поток - нейтральная команда
3 поток - отрицательное согласование
4 поток - нейтральная команда
В соответствии с этими командами последняя строка цикла ЦТС ИКМ-120 имеет следующий вид:
Рис.16 - последняя строка цикла ЦТС ИКМ-120.
На рис.16 буквами А, В, С, D обозначены имена компонентных потоков, а числа при них - порядковые номера битов в последней строке цикла. Символы ХХХХ обозначают биты последующей команды согласования.
Задание №6
Исходный двоичный код: 11110001101100001110101100111001
Изобразить заданную последовательность нулей и единиц в кодах AMI, NRZ, HDB-3, 2B1Q, CMI в виде прямоугольных импульсов соответствующей полярности и длительности. Определить текущую цифровую сумму в конце каждого октета, а также предельное значение текущей суммы. Сделать краткое заключение по результатам определения текущей суммы для каждого кода.
AMI: "0"-отсутствие импульса, "1"-импульсы длительностью половины тактового интервала чередующейся полярности.
Рис.17 - заданная последовательность в коде AMI.
NRZ: "0"-отрицательный импульс, "1"-положительный импульс
Рис.18 - заданная последовательность в коде NRZ
2B1Q: двоичные комбинации вида 00, 01, 10, 11 заменяются импульсами с амплитудами -2, -1, +1,+2 соответственно. Длительность импульсов равна удвоенному тактовому интервалу исходной последовательности.
Рис.19 - заданная последовательность в коде 2B1Q
CMI: "1" передаются импульсами чередующейся полярности длительностью в тактовый интервал, "0" передаются биимпульсами.
Рис.20 - заданная последовательность в коде CMI
HDB-3: соответствует формированию кода AMI, но пакеты из четырех нулей заменяются комбинацией вида 000V и B00V,в которых импульс B не нарушает полярностей, а импульс V-нарушает, то есть его полярность совпадает с полярностью предыдущего импульса. В случае если до комбинации из четырех нулей было четное количество единиц в коде, то ставится комбинация B00V, в противном случае 000V.
Ввести в последовательность кода HDB-3 ошибки на указанных позициях. Произвести декодирование полученной последовательности и сравнить её с исходной.
Рис.21 - заданная последовательность в коде HDB-3 (без введенных ошибок).
Рис.22 - заданная последовательность в коде HDB-3 (с ошибкой)
|
Код |
||||||
|
AMI |
1 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
NRZ |
2 |
-2 |
4 |
0 |
4 |
|
|
2B1Q |
2 |
-2 |
12 |
0 |
12 |
|
|
CMI |
1 |
-1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
HDB-3 |
1 |
1 |
0 |
0 |
2 |
|
|
HDB-3 с ош. |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
Таб.9 - текущие цифровые суммы
Заключение
Управляющее устройство (УУ) является электротехническим устройством, предназначено для управления преобразовательным, электродвигательным и передаточным устройствами. Управляющее устройство, как правило, содержит информационную часть, получающую информацию от задатчиков (сигнал задания) и датчиков обратной связи (сигнал о состоянии привода) и в соответствии с заданными алгоритмами вырабатывает сигналы управления.
Посредством системы электропривода приводятся в движение рабочие органы технологических (производственных) машин и осуществляется управление преобразованной энергией. Под управлением здесь понимают организацию процесса преобразования энергии, обеспечивающую в статических и динамических условиях требуемые режимы работы технологических машин. Если основные функции управления выполняются без непосредственного участия человека (оператора), то управление называют автоматическим, а электропривод автоматизированным.
Параметрами электропривода являются скорость, нагрузка, диапазон регулирования, жесткость механической характеристики и электромеханическая постоянная времени.
Для управления электроприводами применяется множество различных устройств, однако, в настоящее время наиболее рациональным кажется использование тиристорного и транзисторного управления электроприводами. Для этой цели в разомкнутой или замкнутой системах управления электроприводами используют управляемые выпрямители (для систем с двигателями постоянного тока) и регуляторы напряжения или преобразователи частоты (для систем с асинхронными двигателями).
дискретизация амплитуда квантование аналоговый сигнал
Список использованной литературы
1. Крухмалёв В.В., Гордиенко В.Н, Моченов А.Д. Цифровые системы передачи: Учебное пособие для вузов/ М.: Горячая линия - Телеком - 2010. - 352 с: ил.
2. Иванов В.И., Гордиенко В.Н., Попов Г.Н. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи. Учебное пособие для вузов/ М.: Горячая линия - Телеком - 2008. - 232 с: ил.
3. Конспект лекций.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчет параметров системы цикловой синхронизации и устройств дискретизации аналоговых сигналов. Исследование защищенности сигнала от помех квантования и ограничения, изучение операции кодирования, скремблирования цифрового сигнала и мультиплексирования.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 31.05.2010Выбор частоты дискретизации первичного сигнала и типа линейного кода сигнала ЦСП. Расчет количества разрядов в кодовом слове. Расчет защищенности от шумов квантования для широкополосного и узкополосного сигнала. Структурная схема линейного регенератора.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 05.01.2013Векторное представление сигнала. Структурная схема универсального квадратурного модулятора. Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой. Наложение и спектры дискретных сигналов. Фильтр защиты от наложения спектров. Расчет частоты дискретизации.
курсовая работа [808,3 K], добавлен 19.04.2015Моделирование процесса дискретизации аналогового сигнала, а также модулированного по амплитуде, и восстановления аналогового сигнала из дискретного. Определение системной функции, комплексного коэффициента передачи, параметров цифрового фильтра.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.01.2014Исследование влияния на ошибки квантования, спектры квантованного сигнала и ошибки выбора величины динамического диапазона. Исследование влияния соотношения частоты сигнала и частоты дискретизации АЦП. Режим усечения и округления результатов квантования.
лабораторная работа [195,9 K], добавлен 17.10.2011Эскизное проектирование цифровых систем передачи, выбор аппаратуры и трассы магистрали. Оценка параметров дискретизации, квантования и кодирования. Оценка параметров дискретизации, квантования и кодирования. Формирование структуры цикла передачи сигнала.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 05.11.2015Расчет спектра и энергетических характеристик сигнала. Определение интервалов дискретизации и квантования сигнала. Расчет разрядности кода. Исследование характеристик кодового и модулированного сигнала. Расчет вероятности ошибки в канале с помехами.
курсовая работа [751,9 K], добавлен 07.02.2013Проектирование цифровой системы передачи на основе технологии PDH. Частота дискретизации телефонных сигналов. Структура временных циклов первичного цифрового сигнала и расчет тактовой частоты агрегатного цифрового сигнала. Длина регенерационного участка.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 07.05.2011Определение интервалов дискретизации и квантования сигнала. Исследование характеристик кодового и модулированного сигнала. Согласование источника информации с каналом связи. Расчёт разрядности кода, вероятности ошибки в канале с аддитивным белым шумом.
курсовая работа [917,1 K], добавлен 07.02.2013Понятие аналого-цифрового преобразователя, процедура преобразования непрерывного сигнала. Определение процедур дискретизации и квантования. Место АЦП при выполнении операции дискретизации. Классификация существующих АЦП, их виды и основные параметры.
курсовая работа [490,2 K], добавлен 27.10.2010
