Курсовой. РТЦиС_Кр_18ПР3_РожковЕО. История создания гелийнеонового лазеров зарубежом и в ссср. Принцип действия

• Название: История создания гелийнеонового лазеров зарубежом и в ссср. Принцип действия
• Анкор: Курсовой
• Дата: 14.04.2022
• Размер: 1.83 Mb.
• Имя файла: РТЦиС_Кр_18ПР3_РожковЕО.docx
• Тип: Реферат; #475068
• страница: 8 из 8

Приложение 3.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»

Зав. кафедрой РТиРЭС

д.т.н., профессор

______________А.В. Светлов

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»

Тема: «Определение спектров модулированных колебаний»

ВАРИАНТ 53-04

График модулирующего колебания показан на рисунке З.1.



Рисунок З.1. Временная диаграмма заданного колебания
Параметры заданного колебания: U₁ = 4 В, t₁ = 80 мкс, U₂= 2 В, T = 400 мкс, где T - период колебания ; t₁, U₁ – длительность и амплитуда прямоугольного видеоимпульса; U₂ – амплитуда синусоидального колебания.

РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ

1. 
   Определить характеристики модулирующего колебания согласно номеру колебания и номеру варианта индивидуального задания.
   
2. 
   Используя исходные данные, описать модулирующее колебание на интервале, длительность которого равна периоду данного колебания, как кусочно-непрерывную функцию времени.
   
3. 
   Построить график кусочно-непрерывной функции , сравнить его с графиком заданного модулирующего колебания.
   
4. 
   Описать периодическое продолжение кусочно-непрерывной функции , определить частоту полученного периодического колебания .
   
5. 
   Построить график периодического продолжения кусочно-непрерывной функции .
   
6. 
   Используя формулы Фурье-Эйлера, разложить колебание в тригонометрический ряд Фурье.
   

1. 
   Определить постоянную составляющую анализируемого колебания .
   
2. 
   Определить коэффициенты ряда Фурье, которые представляют синфазные амплитуды гармоник колебания
   
3. 
   Определить коэффициенты ряда Фурье, которые представляют квадратурные амплитуды гармоник колебания с обратным знаком. Для колебания, которое описывается четной или нечетной функцией, а также для колебания с другим видом симметрии проверить полученные значения и на их соответствие свойствам рядов Фурье симметричных колебаний.
   
4. 
   Результаты, полученные с помощью методов численного интегрирования, проверить, используя символические вычисления определенных интегралов.
   
5. 
   Определить амплитуды гармоник колебания .
   
6. 
   Определить начальные фазы гармоник с обратным знаком с учетом номера квадранта, в котором находится вектор , где - мнимая единица. Проверить полученные результаты, определяя начальные фазы гармоник как аргументы комплексных величин . Значения и должны отличаться только знаком.
   
6. 
   Построить графики амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик модулирующего колебания, учитывая, что постоянная составляющая характеризуется не начальной фазой, а знаком.
   
7. 
   Исследовать сходимость ряда Фурье.
   
   1. 
      Аппроксимировать модулирующее колебание частичной суммой ряда Фурье , где - число гармоник частичной суммы. Исследовать сходимость ряда Фурье качественно, совместив графики функций и при различном числе гармоник в частичных суммах. Сделать выводы о сходимости ряда Фурье в среднем и в различных точках, обращая особое внимание на точки разрыва функции .
      
   2. 
      Для количественной оценки сходимости ряда Фурье в точках области определения функции определить погрешность аппроксимации данной функции частичной суммой ряда Фурье как функцию времени и числа слагаемых частичной суммы. Построить временные диаграммы данной погрешности при различном числе и оценить сходимость ряда в точках непрерывности, точках разрыва функции и ее производной, в положительных и отрицательных окрестностях точек разрыва при их наличии.
      
   3. 
      При наличии точек разрыва функции построить графики зависимостей погрешности аппроксимации в точках разрыва, в положительной и отрицательной окрестностях точек разрыва от числа . Сопоставить данные зависимости и сделать выводы о временной зависимости погрешности аппроксимации и сходимости ряда Фурье в окрестностях точек разрыва функции :
      

, . (З.8.3)

4. 
   Построить график зависимости относительной среднеквадратической погрешности аппроксимации от числа и сделать вывод о сходимости ряда Фурье колебания в среднем:
   

, (З.8.4)

где - среднеквадратическая погрешность.

6. 
   Определить мощности спектральных составляющих колебания - мощность постоянной составляющей и мощности гармоник, построить график спектра мощности , , данного колебания.
   
7. 
   Рассчитать полную мощность колебания , усредненную на его периоде, и долю полной мощности, где - положительное число, меньшее единицы. Суммируя последовательно мощности спектральных составляющих, начиная с мощности постоянной составляющей, и сравнивая получаемые суммы с долей полной мощности , определить эффективную ширину спектра заданного колебания. Эффективная ширина спектра равна частоте составляющей, при суммировании мощности которой значение становится не меньше значения . Сопоставить график зависимости мощности колебания, описываемого частичной суммой ряда Фурье, от числа суммируемых гармоник с уровнями полной мощности и ее доли при различных значениях . Сделать выводы о характере зависимости эффективной ширины спектра от той доли, которую составляет мощность колебания с ограниченным спектром в полной мощности колебания.
   
8. 
   Описать двухполосные амплитудно-модулированные колебания и , используя в качестве модулирующих сигналов заданное колебание и его аналог с ограниченным спектром.
   
   1. 
      Задать несущую частоту , которая должна быть не менее чем в два раза больше эффективной ширины спектра модулирующего колебания.
      
   2. 
      Определить амплитуду несущего колебания как величину, пропорциональную сумме амплитуд гармоник ограниченного спектра модулирующего колебания: , где - положительный коэффициент.
      
   3. 
      Задать начальную фазу несущего колебания равной нулю при неотрицательной постоянной составляющей модулирующего колебания и - при отрицательном значении .
      
   4. 
      Описать модулированное колебание формулой
      

, (З.11.4)

где - коэффициент, характеризующий глубину модуляции, значение которого выбирается из условия . Построить график модулированного колебания и сравнить формы огибающей данного колебания и модулирующего колебания .

5. 
   Для записи колебания , модулированного сигналом с ограниченным спектром, определить парциальные коэффициенты модуляции .
   
6. 
   Описать колебание , модулированное сигналом , формулой
   

. (З.11.6)

Построить графики колебаний при различных числах и сделать вывод о характере изменения огибающей модулированного колебания при увеличении числа спектральных составляющих модулирующего сигнала.

6. 
   Определить спектр двухполосного АМ-колебания, модулированного сигналом с ограниченным спектром.
   
   1. 
      Вычислить амплитуды и начальные фазы спектральных составляющих верхней ( ) и нижней ( ) боковых полос (ВБП и НБП).
      
   2. 
      Проверить полученные значения и , для чего описать АМ-колебание как сумму его спектральных составляющих:
      

, (З.12.2)

где . Построить график колебания и сравнить его с графиком колебания .

3. 
   Используя полученные данные, построить спектры амплитуд и фаз АМ-колебания, модулированного сигналом с ограниченным спектром.
   
4. 
   Определить ширину спектра модулированного колебания и сравнить полученное значение с шириной спектра модулирующего сигнала .
   
6. 
   Определить энергетические характеристики двухполосного АМ-колебания, модулированного сигналом с ограниченным спектром.
   
   1. 
      Определить мощности спектральных составляющих, мощности и верхней и нижней боковых полос, а также суммарную мощность колебания :
      

, (З.13.1)

где .

2. 
   Определить энергетический к.п.д. передатчика двухполосного АМ-колебания, модулированного сигналом с ограниченным спектром:
   

. (З.13.2)

6. 
   Определить характеристики колебания с балансной модуляцией, используя в качестве модулирующего сигнала периодическое колебание и его аналог с ограниченным спектром.
   
   1. 
      Представить колебание с балансной модуляцией как результат перемножения несущего колебания и модулирующего сигнала без постоянной составляющей. Построить график данного колебания, сравнить формы его огибающих с графиком модулирующего сигнала . Сделать вывод о характере изменения фазы высокочастотного заполнения в моменты пересечения переменной составляющей сигнала нулевого уровня.
      
   2. 
      Описать колебание с балансной модуляцией как двухполосное амплитудно-модулированное колебание с подавленным несущим колебанием:
      

(З.14.2)

Построить графики данного колебания для различных чисел и сравнить формы полученных огибающих с огибающей колебания .

3. 
   Определить спектр амплитуд и фаз колебания с балансной модуляцией, учитывая, что в спектре данного колебания отсутствует несущее колебание. Построить соответствующие спектральные диаграммы.
   
4. 
   Определить ширину спектра колебания с балансной модуляцией как разницу верхней и нижней граничных частот. Сравнить полученное значение с шириной спектра модулирующего сигнала .
   
5. 
   Используя значения мощностей нижней и верхней боковых полос и двухполосного амплитудно-модулированного колебания, определить полную мощность колебания с балансной модуляцией как сумму мощностей его боковых полос и коэффициент полезного действия передатчика данного колебания.
   
6. 
   Определить характеристики однополосного амплитудно-модулированного колебания с верхней боковой полосой (ВБП), используя в качестве модулирующего сигнала периодическое колебание с ограниченным спектром.
   
   1. 
      Описать однополосное амплитудно-модулированное колебание с ВБП во временной области как сумму несущего и верхних боковых колебаний:
      

. (З.15.1)

Построить график данного колебания и сравнить форму его огибающей с графиком модулирующего сигнала.

2. 
   Определить спектры амплитуд и фаз однополосного колебания с ВБП, учитывая, что в спектре данного колебания отсутствует НБП. Построить соответствующие спектральные диаграммы.
   
3. 
   Определить ширину спектра однополосного колебания с ВБП как разницу верхней и нижней граничных частот. Сравнить полученное значение с шириной спектра модулирующего сигнала .
   
4. 
   Определим полную мощность однополосного колебания с ВБП как сумму мощностей несущего колебания и верхней боковой полосы, а также коэффициент полезного действия передатчика данного колебания, учитывая, что информация о модулирующем сигнале переносится только составляющими верхней боковой полосы модулированного колебания, а несущее колебание передается в неизменном виде даже при отсутствии сигнала сообщения.
   
6. 
   Определить характеристики однополосного амплитудно-модулированного колебания с верхней боковой полосой (ВБП) и подавленным несущим, используя в качестве модулирующего сигнала периодическое колебание с ограниченным спектром.
   
   1. 
      Описать однополосное амплитудно-модулированное колебание с ВБП и подавленным несущим во временной области как сумму верхних боковых колебаний:
      

. (З.16.2)

Построить график данного колебания и сравнить форму его огибающей с графиком модулирующего сигнала.

2. 
   Определить спектр амплитуд колебания , учитывая, что в спектре данного колебания отсутствуют нижние боковые и несущее колебания. Построить спектральные диаграммы амплитудно-модулированного колебания с ВБП и подавленным несущим.
   
3. 
   Определить ширину спектра колебания как разницу верхней и нижней граничных частот и полученное значение с шириной спектра модулирующего сигнала .
   
4. 
   Определить полную мощность однополосного колебания с ВБП и подавленным несущим как мощность верхней боковой полосы, а также коэффициент полезного действия передатчика данного колебания, учитывая, что информация о модулирующем сигнале переносится составляющими верхней боковой полосы модулированного колебания.
   

ЗАДАНИЕ ПО МОДЕЛИРОВАНИЮ*

1. 
   Используя систему «Matlab+Simulink», построить структурно-функциональные модели генератора модулирующего колебания, амплитудных модуляторов и детекторов для формирования и демодуляции сигналов с двухполосной, балансной, однополосной (ВБП) модуляцией, однополосной (ВБП) модуляцией с подавленным несущим колебанием. Характеристики моделируемых узлов – генератора, модуляторов и детекторов следует выбирать в соответствии с заданием на курсовую работу и результатами расчетов. Сравнить результаты моделирования в виде временных и спектральных диаграмм модулирующего колебания, модулированных сигналов и результатов их детектирования с результатами расчетов по пунктам 3 – 16 расчетного задания.
   

ЗАДАНИЕ ПО РАЗРАБОТКЕ ВИРТУАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ*

1. 
   Используя среду графического программирования LabVIEW, разработать и виртуальные приборы (ВП) генератора модулирующего колебания, амплитудных модуляторов и детекторов для формирования и демодуляции сигналов с двухполосной, балансной, однополосной (ВБП) модуляцией, однополосной (ВБП) модуляцией с подавленным несущим колебанием. Характеристики ВП – генератора, модуляторов и детекторов следует выбирать в соответствии с заданием на курсовую работу и результатами расчетов.
   
2. 
   Используя разработанные ВП в качестве виртуальных подприборов (ВПП), объединить их в ВП более высокого уровня. Сравнить результаты работы ВП в виде временных и спектральных диаграмм модулирующего колебания, модулированных сигналов и результатов их детектирования с результатами расчетов по пунктам 3 – 16 расчетного задания.
   

Руководитель работы, доцент _______________ С.К. Куроедов

7 сентября 2020 г.

Задание получил, студент группы 18ПР-3 ____________ Е.О. Рожков

7 сентября 2020 г.

Примечание: Дополнительные разделы задания отмечены звездочкой *