Радиоэлектроника скачать реферат

[ книги ] [ рефераты ] [ тесты ] [ ридеры ] [ регистрация ] [ вход ]
[ новинки книг ] [ категории книг ] [ правила ]

Моделирование процесса обработки сигнала с широтно-импульсной модуляцией и помехи в приемном устройстве системы передачи информации скачать реферат

Данная работа содержит 20 листов, 22 рисунка.

В соответствии с заданием рассматриваются процессы составления математической модели ШИМ-сигнала, формирования и преобразования ШИМ-сигналов в передающем и приемном устройствах системы передачи информации; а также осуществлено компьютерное моделирование процесса преобразования сигнала в приемном устройстве системы передачи информации.

Компьютерное моделирование сигналов и построение демонстрационных графиков диаграмм осуществлено в системе MathCAD 2000 Professional.

Результатом работы являются графики временных и спектральных диаграмм моделированных сигналов.

Ключевые слова: широтно-импульсная модуляция, импульсный сигнал, период, длительность импульсов, радиосигнал, канал связи, фильтрация, частота среза, спектральное представление, прямое и обратное преобразования Фурье, помехи.

Содержание

Введение………………………………………………………………………..….5

1. Широтно-импульсная модуляция…….……………………………………….7

2. Математическое моделирование………………………………………………8

3. Компьютерное моделирование………………………………………………11

Заключение……………………………………………………………………….19

Список использованной литературы…………………………………………...20

Введение

Как известно, передача информации на расстояние осуществляется по каналу связи в виде сигналов. Основные элементы канала связи – передатчик, приемник и физическая среда, в которой происходит распространение электромагнитных волн [3]. Средой распространения может быть как свободное пространство, так и специальные технические устройства – волноводы, кабели и другие линии передачи.

В настоящее время наиболее широкое применение получили электрические сигналы, разновидностью которых являются радиосигналы. Под радиосигналом понимается высокочастотное электрическое колебание, один из параметров которого изменяется по закону изменения передаваемого сообщения. Радиосигналы создаются с помощью устройства, называемого радиопередатчиком, который преобразует поступающее от первичного источника сообщение в электрические колебания. Эти колебания не могут быть непосредственно использованы для возбуждения электромагнитных волн ввиду их относительной низкочастотности. Поэтому в радиотехнике применяют способы передачи сигналов, основанные на том, что низкочастотные колебания, содержащие исходное сообщение, с помощью специальных устройств управляют параметрами достаточно мощного несущего колебания, частота которого лежит в радиодиапазоне. Процесс подобного преобразования сигналов называют модуляцией несущего колебания.

В настоящее время различные методы модуляции сигналов находят широкое применение в современной компьютерной технике, например, в модемах для преобразования цифрового сигнала, идущего от компьютера, в аналоговый для передачи его по телефонной сети.

Модулированный радиосигнал излучается антенной передатчика. Возбужденные при этом электромагнитные волны вызывают появление в антенне приемника радиосигнала, уровень которого обычно весьма мал. После частотной фильтрации и усиления принятый сигнал должен быть подвергнут демодуляции (детектированию) – операции, обратной по отношению к модуляции. В результате на выходе приемника возникает колебание, являющееся копией переданного исходного сообщения.

Аналогично сигнал обрабатывается в модеме на принимающей стороне канала связи – сообщение в детекторе демодулируется и преобразовывается в цифровой вид, понятный компьютеру.

В любом реальном канале связи помимо полезного сигнала неизбежно присутствуют помехи, возникающие по многим причинам, - из-за хаотического теплового движения электронов в элементах цепей, несовершенства контактов в аппаратуре, влияния соседних радиоканалов с близкими несущими частотами, наличия в пространстве шумового космического радиоизлучения и т.д. Способность радиотехнических средств передачи информации противодействовать вредному влиянию помех и обеспечивать высокую верность передачи называют помехоустойчивостью. В современной радиотехнике задача создания помехоустойчивых систем является одной из центральных.

В данной курсовой работе осуществлено моделирование процесса обработки сигнала с широтно-импульсной модуляцией и помехи в приемном устройстве системы передачи информации. На первом этапе составлены математические модели полученного по каналу связи радиосигнала с широтно-импульсной модуляцией и помехами, а также математические модели процесса обработки данного сигнала в приемнике. На втором этапе осуществлено компьютерное моделирование процесса обработки радиосигнала с широтно-импульсной модуляцией и помехами в приемном устройстве системы передачи информации.

1. Широтно-импульсная модуляция

При широтно-импульсной модуляции (ШИМ; английский термин – pulse width modulation, PWM) в качестве несущего колебания используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов, а информационным параметром, связанным с дискретным модулирующим сигналом, является длительность этих импульсов (рис.1).

Периодическая последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности имеет постоянную составляющую, обратно пропорциональную скважности импульсов, то есть прямо пропорциональную их длительности [4]. Пропустив импульсы через ФНЧ с частотой среза, значительно меньшей, чем частота следования импульсов, эту постоянную составляющую можно легко выделить, получив постоянное напряжение. Если длительность импульсов будет различной, ФНЧ выделит медленно меняющееся напряжение, отслеживающее закон изменения длительности импульсов. Таким образом, с помощью ШИМ можно создать несложный ЦАП: значения отсчетов сигнала кодируются длительностью импульсов, а ФНЧ преобразует импульсную последовательность в плавно меняющийся сигнал.

2. Математическое моделирование

Передача информации на расстояние может быть осуществлена с помощью системы передачи информации, состоящей из (рис. 2) источника сообщения, передатчика, линии связи, приемника и получателя сообщений. Передача информации с помощью системы передачи информации сопровождается воздействием на полезный сигнал различного рода помех. В связи с этим в структурной схеме отображен источник помех.

Для приема сигнала необходимо сначала сформировать ШИМ-колебания в передатчике. Представление последовательности прямоугольных импульсов различной длительности можно записать в виде ряда Фурье [4]:

где A – амплитуда колебаний;

T – период импульсов;

τ(t) – функция изменения длительности импульсов от времени.

Генератор ВЧ колебаний осуществляет формирование высокочастотных гармонических электрических колебаний, выполняющих роль несущих колебаний полезного сигнала. Аналитическое выражение данных колебаний имеет следующий вид:



где Un(t), A, wн - мгновенное значение, амплитуда, угловая частота высокочастотного электрического колебания соответственно.

В результате наложения последовательности прямоугольных импульсов на высокочастотные колебания аналитическое выражение напряжения на выходе модуляционного устройства будет иметь следующий вид:

При передаче сигнала по каналу связи происходит некоторое его затухание и искажение помехами:

где k – коэффициент затухания полезного сигнала;

Upomt – мгновенные значения помех.

Далее ослабленный радиосигнал с широтно-импульсной модуляцией и помехами поступает для обработки в приемник, структурная схема которого изображена на рисунке 3.

В высокочастотном фильтре смесь «сигнал+помеха» преобразовывается из временной области в частотную:

где fft – функция быстрого прямого преобразования Фурье. Затем производится частотно-избирательная фильтрация сигнала, в качестве оператора которой используется функция Хевисайда Ф(х) (значение функции равно 1, если х≥0, и 0 в остальных случаях ):

где α – параметр фильтра, влияющий на форму результирующего сигнала. Значение α подбирается в зависимости от величины спектра помех. Для построения спектральных графиков сигналов также используется быстрое прямое преобразование Фурье. В идеальном случае модулированный сигнал без помех и отфильтрованный сигнал идентичны.

Далее сигнал обратно преобразуется из частотной области во временную:

где ifft – функция обратного преобразования Фурье.

После высокочастотной фильтрации ослабленный в линии связи импульсный сигнал поступает в усилитель, и выражение напряжения на выходе усилителя имеет вид:

где k - коэффициент затухания полезного сигнала.

В амплитудном фильтре отсекается отрицательная составляющая амплитуды сигнала:

Для перехода от высокочастотных колебаний к цифровым импульсам необходимо сигнал пропустить через фильтр нижних частот [3],[5]. Частотная характеристика фильтра определяется выражением:
где f – верхняя частота среза фильтра;

целое число n – порядок фильтра.

Параметры выражения (10) подбираются эмпирически для достижения наилучшей фильтрации. Сигнал с выхода амплитудного фильтра переводится в частотную область с помощью прямого преобразования Фурье:

Далее применяется фильтрация нижних частот (12) и перевод сигнала во временную область (13) (обратное преобразование Фурье):





Выражение (13) описывает огибающую функцию сигнала на выходе амплитудного фильтра. Следующее выражение преобразует огибающую ht в последовательность униполярных прямоугольных импульсов:

где m – эмпирически подобранный параметр, зависящий от формы ht.

Таким образом, на выходе приемника получен отфильтрованный от помех сигнал с широтно-импульсной модуляцией в виде цифровых импульсов.

3. Компьютерное моделирование

На данном этапе курсовой работы для построения графиков временных и спектральных диаграмм сигналов используются их вышеописанные математические модели.

Сначала в передатчике была сформирована последовательность прямоугольных униполярных импульсов, длительность которых является функцией от времени τ(t). На рисунках 4, 5 и 6 изображены временные и спектральные диаграммы длительности импульсов и полученной моделирующей функции.

Добавлен: 07.01.2012, 03:23 [ Скачать с сервера (754.0Kb) ]
Категория: Радиоэлектроника | Добавил: Lakomka
Просмотров: 1023 | Загрузок: 149
Рейтинг: 0.0/0

форма входа

Логин:
Пароль:

объявления

Арнальд Индридасон, один из самых знаменитых в мире исландцев на сегодняшний день, занимает почетное место среди современных классиков криминального жанра. Его детективная сага о рейкьявикском следователе Эрленде - это не только серия увлекательных загадок, но и "смотровая площадка", с которой открывается весьма неожиданный вид на прошлое и настоящ...
Это – сказка, рассказанная зимней ночью. Веселое и грустное повествование о вражде и дружбе, магии и смекалке, благородстве и предательстве, любви и ненависти, между которыми один шаг по глубокому снегу. Это – кусочек белорской истории, не попавший в летопись, но воспетый в легендах. А что в ней ложь и что правда – пусть останется на совести автора...
Кровавое побоище в ночном клубе, устроенное прелестной стриптизершей, неожиданно превратившейся в устрашающего монстра, стало лишь одним из эпизодов чудовищного заговора против обитателей Тайного Города. Последние представители древних рас, предки которых правили Землей тысячи веков назад, вовсе не были заинтересованы в конфронтации с людьми. Слишк...
В книге обобщен теоретический, методологический и практический материал, ориентированный на применение в сфере учебной деятельности и рекламном бизнесе.

Особое внимание уделено процессам восприятия, переработки рекламной информации и формирования покупательского поведения под влиянием рекламной кампании. В книге представлены психотехно...

объявления

Белковые вещества

[Химия] - скачать

Интранет сети

[Радиоэлектроника] - скачать

Архитектура древней Греции

[Архитектура] - скачать

Алкалоиды рода Carex на Европейском северо-востоке России

[Химия] - скачать

Анализ лекарственной формы состава: Rp.: Amidopyrini 0,3 Dibazoli 0,02

[Химия] - скачать