Радиоэлектроника скачать реферат

[ книги ] [ рефераты ] [ новости ] [ 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 (754.0 Kb) ]
Категория: Радиоэлектроника | Добавил: Lakomka
Просмотров: 1111 | Загрузок: 154
Рейтинг: 0.0/0

форма входа

Логин:
Пароль:

объявления

В книге собраны рецепты блюд из лисичек, опят и других грибов, включая экзотические.
Жил-был Владимир Разлогов – благополучный, уверенный в себе, успешный, очень любящий свою собаку и не очень – супругу Глафиру. А где-то рядом все время был другой человек, знающий, что рано или поздно Разлогову придется расплатиться по счетам! По каким?.. За что?..
Гениальный маркетолог Стив Джобс и гениальный инженер Стив Возняк основали Apple чуть ли не случайно. Двум Стивам было приятно думать, что их хобби превратится в бизнес и позволит им подзаработать на пиццу. Но это решение оказалось поворотным для истории компьютеров и вообще для истории бизнеса. Сегодня Apple – самая дорогая и, возможно, самая инно...
Данное издание содержит в себе лекции по курсу «Психология труда». Подробно рассматриваются основные разделы психологии труда, область знаний, главные направления, цели, задачи, предмет, методы, проблемы, мотивация и трудовая аттестация работника как субъекта психологии труда, а также все те основы и принципы, без которых человеку просто невозможно...

объявления

Магма

[Геодезия, геология] - скачать

Школьная гигиена

[Медицина] - скачать

Алгебраические числа

[Математика] - скачать

Хімічний склад, нетрохімічна характеристика та розподіл нетрогенних елементів.

[Геодезия, геология] - скачать

Искровой разряд

[Физика] - скачать

- Клееный профилированный брус
- PocketBook 611 (темно-серый)
- Из-за чего возникает шум в стиральных машинах?
- Лицензия или разрешение дающее определенные права
- Как выбрать погружной насос
- Аренда жк телевизора
- Автоюрист по страховым спорам
- Писатели-врачи
- Сейфы
- Sony Xperia P
- Арбитражный адвокат
- Фотошторы для кухни
- Poмaн «Иcтopия oднoгo гopoдa» M.E. Caлтыкoвa-Щeдpинa и eгo ocoбeннocти
- Центробежный насос
- Факты о наращивании ресниц
- Лак для ногтей - история
- Ocoбeннocти aнтичнoй литepaтypы
- Как выбрать минитрактор
- Что такое Яндекс.Директ?
- Общая характеристика оценки недвижимости
- Как выбрать двери из массива, и что лучше – шпон или массив?
- Пoвecть «Oлecя» A.И. Kyпpинa: тeмa любви и ecтecтвeнныx чyвcтв
- Paннee твopчecтвo Aлeкcaндpa Ивaнoвичa Kyпpинa
- Что такое антицеллюлитный массаж, его особенности и польза
- Как купить авто с пробегом: порядок действий
- Почему вода не нагревается в процессе стирки
- Почему газовая колонка плохо греет воду
- Перевод денег на карту, займ без поручителей
- Какими бывают лампы для солярия
- Кто такая фотомодель. Описание профессии. Личностные качества
- Кто такой адвокат по жилищным спорам
- Ocнoвныe тeмы и мoтивы в paccкaзax Л.H. Aндpeeвa
- Haчaлo твopчecкoгo пyти Лeoнидa Hикoлaeвичa Aндpeeвa
- Терморегуляторы. Применение терморегуляторов в быту
- Безопасность грузоперевозок по России
- Разновидности букетов на свадьбу и другие торжества
- Дизайн интерьера спальни в современном стиле
- Желчнокаменная болезнь у детей: причины и меры профилактики
- Типы и виды капсул для кофемашин
- Пьeca M. Гopькoгo «Ha днe»: пpoблeмaтикa и идeйный пocыл
- Пьeca «Дaчники» M. Гopькoгo o кpизиce интeллигeнции нaчaлa XX вeкa
- Вибровставки (гибкие вставки), резиновые компенсаторы, что это
- Формиат натрия: производство, свойства и применение
- Торговое оборудование из нержавеющей стали и его преимущества
- Что такое гадание и его виды
- Евроремонт: что включает в себя это понятие
- Кто такой провайдер интернета и что он делает
- Строительный песок и его значение
- Что такое контекстная реклама?
- Преимущества диванов кляк кляк