Курсовая Преобразования сигналов... Курсовая работа. Преобразования сигналов... (1). Методические указания по выполнению курсовой работы преобразование сигналов в радиотехнических цепях для студентов 3 курса
 Скачать 441 Kb.
|
|
Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева институт физики и химии "РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ" Методические указания по выполнению курсовой работы ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СИГНАЛОВ В РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ для студентов 3 курса специальности 200700 "Радиотехника" САРАНСК 2019 ПРЕДИСЛОВИЕ "Радиотехнические цепи и сигналы" базовая дисциплина в системе подготовки инженера в области радиотехники Целью курса является изучение фундаментальных закономерностей, связанных с получением сигналов, их передачей по каналам связи, обработкой и преобразованием в радиотехнических цепях. Курсовая работа позволяет закрепить навыки по математическому описанию сигналов, определению их спектрального состава, расчету амплитудно-частотных характеристик цепей, а также по анализу преобразования сигналов в линейных цепях. Успешное выполнение курсовой работы предполагает использование студентами знаний из предшествующих дисциплин "Высшая математика", "Основы теории цепей". В настоящих методических указаниях приведены задания на курсовую работу, образцы вариантов исходных данных и даны методические указания по его выполнению. Конкретные варианты заданий выдаются студентам индивидуально. В приложениях приведен необходимый справочный материал. В конце дан список литературы для самостоятельного изучения соответствующих разделов курса. Курсовая работа выполняется по теме "Преобразование сигналов в радиотехнических устройствах" и включает в себя следующее задание: 1. Расчет амплитудного и фазового спектра заданного сигнала на выходе линейной цепи. ЗАДАНИЯ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ 1. Рассчитать амплитудный и фазовый спектр заданного сигнала (20 гармоник). Построить диаграммы амплитудного и фазового спектра. 2. Рассчитать и построить диаграммы амплитудных и фазочастотных характеристик (АЧХ, ФЧХ) заданной схемы. 3. Рассчитать и построить диаграммы амплитудного и фазового спектра заданного сигнала (20 гармоник) на выходе схемы. 4. Синтезировать сигнал с помощью 20 гармоник на выходе схемы. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ Вариант задания выбирается по двум последним числам номера зачетки: предпоследняя цифра совпадает с номером из таблицы № 1, последняя таблица № 2. Значения параметров фильтров. R сопротивление, C емкость конденсатора, L индуктивность Таблица № 1
Параметры видеоимпульса А амплитуда, g скважность, f=1000Гц Таблица № 2
Схемы фильтров  а) б) . ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ПЕРВОГО ЗАДАНИЯ Согласно заданию на вход радиотехнического устройства (ФВЧ) рис.3, поступает последовательность униполярных прямоугольных импульсов с длительностью  с., периодом повторения и амплитудой  В.Задание Рассчитать и построить диаграммы амплитудного и фазового спектров: 1. Сигнала на входе фильтра высоких частот (ФВЧ); 2. Сигнала на выходе ФВЧ. 3.Синтезировать вид сигнала на выход ФВЧ Решение. На вход фильтра высоких частот подается последовательность коротких импульсов с длительностью импульса  и периодом Т.Определим частоту следования импульсов  (1)Определяем скважность импульсов  (2)Определим постоянную составляющую сигнала:  В (3)Найдем амплитуды гармоник меандра:  (4)где   f=1/T круговая частота, частота следования импульсов. Тогда формула для n-ой гармоники ряда будет иметь вид: (5)С помощью выражения (5) определяем амплитуды гармоник сигнала: первой гармоники (k = 1):  [В], (6)и т.д. Ниже приведена программа для расчета амплитуд гармоник сигнала на входе фильтра:  Полученные данные заносим в таблицу 1 и строим амплитудный спектра сигнала на входе ФВЧ (рис.1). Определим фазы гармоник меандра на входе фильтра. Знак «+» перед амплитудой означает, что фаза гармоники равна 0, а знак «» после 12-ой гармоники означает, что фаза сменилась на  радиан, начиная с 24-ой гармоники, фаза снова меняется на . Т.е. каждая смена знака сопровождается изменением фазы на . Полученные данные заносим в таблицу 1 и строим фазовый спектр меандра на входе фильтра (рис. 2). Рис. 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЧХ И ФЧХ ФИЛЬТРА ВЫСОКИХ ЧАСТОТ Фильтр высоких частот (ФВЧ) представлен на рис. 3. При проведении вычислений, согласно варианта, номиналы RCфильтра приняты следующими: R= 1000 Ом и  Ф,  Рис. 3Рассчитаем амплитудно-частотную характеристику фильтра (АЧХ):  (7)учтем, что  получим выражение дляK(f): . (8)На рис.4 приведена программа для расчета АЧХ фильтра. Расчётные данные заносим в таблицу 1.  Рассчитаем фазочастотную характеристику фильтра (ФВЧ). Сдвиг фазы определим из соотношения  , где aдействительная часть комплексного сопротивления (Ζ), bмнимая часть комплексного сопротивления.  (9)Формула для вычисления ФЧХ будет иметь вид:  (10).Ниже приведена программа вычисления зависимости сдвига фазы (в радианах) от частоты рис.5. Следует отметить, что на рис.5а приведены значения коэффициента передачи при дискретном изменении частоты кратным гармоникам сигнала, а на рис.5б при непрерывном изменении частоты в широком диапазоне изменения частот.  Рис.5 Расчет ФЧХ фильтра высоких частот. [n]=кГц. Значения  и  ФВЧ заносим в таблицу 1. В расчетах на рис.5а, частоты кратные частотам гармоник, следовательно, эти фазы совпадают со сдвигом фаз гармоник сигнала на выходе фильтра. РАСЧЕТ АМПЛИТУДНОГО И ФАЗОВОГО СПЕКТРОВ НА ВЫХОДЕ ФВЧ Амплитуды гармоник на выходе ФВЧ рассчитывается с помощью соотношения:  , (11)гдеan – амплитуда n гармоники, K(f) значение коэффициента передачи на частоте гармоники Сдвиг фаз гармоник сигнала на выходе фильтра определим с помощью соотношения приведенного в программе рис.5: На рис.6 представлена программа и пример расчета амплитудного спектра меандра на выходе фильтра. Коэффициент передачи (АЧХ) гармоник фильтра обозначен как k(n). Номер гармоники обозначен как –n.  Параметры сигнала на выходе ФВЧ заносим в таблицу 1. Так как шаг изменения частоты совпадает с частотами гармоник, следовательно, рассчитанные фазы совпадают с фазами гармоник меандра на выходе фильтра. Таблица № 1
В пояснительной записке к курсовой работе должны быть введение и заключение. Во введении формулируются цели курсовой работы по каждому из пунктов с учетом значимости их содержания в инженерной подготовке. В заключении дается краткий анализ результатов с отражением их особенностей. Библиография используемой литературы должна быть составлена в соответствии с существующими требованиями (см. список литературы). СИНТЕЗ СИГНАЛА НА ВЫХОДЕ СХЕМЫ Запишем выражение сигнала как сумму 10 гармоник.  +  +  +  + + +0,634 ЛИТЕРАТУРА 1. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1986. – 512 с. 2. Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1994. – 480с. 3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов по спец. “ Радиотехника”. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1988. – 448 с. Вопросы к курсовой работе 3курс д/о Записать обобщенный ряд Фурье. Какие функции необходимо использовать для аппроксимации сигналов? Что понимается под взаимной энергией и взаимной мощностью сигналов  (t) и  (t)?Почему для разложения сигнала в ряд Фурье удобно использовать ортогональную систему базисных функций? Как определяют коэффициенты  обобщенного ряда Фурье?Что понимают под спектром сигнала? Записать тригонометрический ряд Фурье. Как определяются коэффициенты ряда Фурье? Записать сокращенную форму ряда Фурье. Каковы особенности спектрального анализа четных и нечетных гармоник? Дать определение АЧХ, ФЧХ. Привести выражение и порядок расчета АЧХ в общем случае. Как проводится расчет спектра сигнала по известной АЧХ на выходе схемы. Как рассчитать мощность сигнала? Приложение ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ Вариант задания выбирается по двум последним числам номера зачетки: предпоследняя цифра совпадает с номером из таблицы № 2, последняя таблица № 3. Значения параметров фильтров R сопротивление, C емкость конденсатора, L индуктивность Таблица № 2
Параметры видеоимпульса А амплитуда, g скважность, f=1000Гц Таблица № 3
Схемы фильтров   а) б) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
кГц
,
,
