Курсовая работа: Оптимальная фильтрация сигналов
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Рязанская государственная радиотехническая академия
Кафедра теоретических основ радиотехники
Пояснительная записка к курсовой работе
Расчет амплитудного и фазового спектров заданного сигнала
Расчет параметров согласованного фильтра
Перечень элементов принципиальной схемы
{a k
} N
= 1,1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1 B - кодовая последовательность
t o
= 7.7мкс - длительность единичного импульса
В =0,1 МГц/В - коэффициент пропорциональности
Любую радиотехническую систему необходимо спроектировать так, чтобы она обладала наилучшей помехоустойчивостью, Но помехоустойчива связь была и остаётся проблемой радиотехники.
Для теории цепей и сигналов особый интерес представляет возможность ослабления вредного действия помехи с помощью линейной фильтрации, основанных на использовании линейных частотных фильтров. На протяжение длительного времени к частотным фильтрам предъявлялось требование: более равномерного пропускания спектра сигнала и возможно более полного подавления частот вне этого спектра. Поэтому идеальной считалось П-образная АЧХ у фильтра.
Позже стало видно, что указанная выше трактовка имеет следующие недостатки:
1. не учитывалась форма сигнала (она может быть различной при одной и той же ширине спектра сигнала).
2. не учитываются статистические свойства помех.
В зависимости от решаемой задачи - обнаружение сигнала, измерение его параметров или разрешение (различение) сигналов - критерии оптимальности могут быть различные. Для задачи обнаружения сигналов в шумах наибольшее распространение получил критерий максимума отношения сигнал / шум на выходе фильтра.
Согласованный фильтр - это линейный фильтр, на выходе которого максимально возможное отношение сигнал / шум при приеме сигнала известной формы на фоне белого шума.
Оптимальный фильтр - стационарная линейная частотно-избирательная система, выполняющая обработку аддитивной смеси сигнала и шума наилучшим образом, т.е. (с/ш) = max.
(1) отношение сигнал/шум на выходе линейной цепи в t=to.
Чтобы (С/Ш) вых =maxнужно выполнить следующие условия:
1. wto+ fsвх (w) + fw = 0 следовательно ФЧХ оптимального фильтра равна: fноф (w = - fsвх (w) - wto (2)
2. H (w) ~ Sвх (w) следовательно АЧХ оптимального фильтра равна: Hофw) = aSвх (w) (3)
Из уравнения (2) видно, что оптимальный фильтр компенсирует начальные фазы всех гармонических составляющих входного сигнала Sвх (t). При t= 0 все гармоники сигнала принимают амплитудное значение. Слагаемое - wto, входящее в выражение для ФЧХ означает сдвиг всех гармоник составляющих сигнала на to. В результате при такой ФЧХ на выходе фильтра в t= toформируется пик сигнала, равный сумме амплитуд всех гармоник.
Из уравнения (3) видно, что АЧХ амплитудного фильтра не равномерна и повторяет по форме амплитудный спектр сигнала. Любой сигнал является по сравнению с белым шумом узкополосным. Это приводит к существенному уменьшению мощности шума. Неравномерная АЧХ с другой стороны может ослабить сигнал на выходе. Если учесть, что заметно ослабляются в фильтре лишь слабые гармоники, которые большой роли в образование пика сигнала не играют, то можно считать, что соотношение (3) является наиболее подходящим.
Эsвх - энергия входного сигнала, тогда
Из этого выражения видно, что отношение (c/ш) вых оф определяется только энергией входного сигнала сигнала и спектральной плотностью шума, и не зависит от параметров и формы сигнала.
gоф = aSвх (to-t) - импульсная характеристика линейного согласованного фильтра.
Она с точностью до коэффициента “a” представляет собой зеркальное изображение сигнала.
Условия физической реализуемости фильтра:
переходного процесса или протяженность импульсной характеристики реального фильтра является величиной конечной. так как отклик фильтра не может появиться раньше чем придет воздействие то to³Tc.
Tc< ¥Þ оптимальная фильтрация применима лишь для импульсных сигналов.
При синтезе СФ в качестве входного аналогового сигнала в курсовой работе используется импульсный сигнал, построенный в соответствии с какой либо бинарной кодовой последовательностью. Такие сигналы широко используются при формировании сложных фазомодулированных радиоимпульсов с двумя значениями начальных фаз: 0 и p. Комплексная огибающая таких ФКМ - радиоимпульсов представляет собой последовательность положительных и отрицательных импульсов.
ФКМ - сигнал является сложным сигналом с внутриимпульсной модуляцией, база которого, т.е. произведение длительности на эффективную ширину спектра, значительно превышает базу простого сигнала.
Входной сигнал, в соответствии с заданной кодовой последовательностью {a n
} N
={1,1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1} имеет вид:
Вычислить амплитудный спектр и фазовый спектр можно непосредственным интегрированием (преобразование Фурье):
Используя свойства преобразования Фурье, спектральную функцию ФМК - сигнала можно определить из соотношения:
есть спектральная функция единичного импульса 1 0
(t).
Для вычисления |S (w) | и j S
(w) ФМК - сигнала более целесообразно свести путем дифференцирования исходного сигнала к линейной комбинации дельта-функций d (t-kt 0
), спектр которых вычисляется элементарно.
Выражение для спектральной функции сигнала примет вид:
где b k
- значение величины скачка напряжения исходного сигнала S (t) с обозначением полярности в моменты времени kt 0
(k=0,1,…,N).
Выражение для спектральной функции представим в виде:
тогда амплитудный и фазовый спектры можно записать следующим образом:
Для контроля частично определяются |S (2pf) | и j S
(2pf) для трех значений частоты f, взятых в интервале 01/R S
-
, то можно исключить R 0
+
, а 1/R 0
-
=1/ R 0
+
-1/R 0
-
т.к. коэффициенты передачи равны 1, то R2=R3=R4=10 кОм
1/R S
+
<1/R S
-
, то R 0
-
исключаем, а 1/R 0
+
=2/10-1/10=1/10 1/кОм
т.к. коэффициенты передачи по всем входам равны 1, то выбираем R6=R7=R8=R9=R10=R11=R12=R13=10кОм
1/R -
=5/10>1/R +
=3/10 то R 0
-
исключаем, а 1/R 0
+
=1/R -
1/R +
=2/10 R 0
+
=R14=5 кОм
Подставляя в выражение для комплексного коэффициента передачи
Входящий в выражение множитель - B/iwреализуется идеальным интегратором.
это устройство суммирования к которому сигнал подается от многоотводной линии задержки с шагом t 0
и Nотводами. Коэффициенты b k
реализуются в усилителях с коэффициентом передачи b k
Перечисленные устройства соединяются каскадно и считаются развязанными.
Выбираем Rос=R7=10 кОм, R2=Rос/A1=10 кОм
исключаем, а 1/R 0
+
=1/R -
1/R +
=1/10 R 0
+
=R7=10 кОм
Uпит1 = +15, Uпит2 = - 15 - напряжение питания
Т.к. Uпит < S2 (0), то, коэффициент пропорциональности надо брать на порядок меньше т.е. В1=0,1 МГц/В.
При выполнении курсовой работы мы учились методами: спектрального и корреляционного анализа определенного класса сигналов; синтеза линейных цепей; реализации синтезированных СФ и ФНЧ на базе активных RC-фильтров с операционными усилителями.
Полученные нами выражения, определяющие частотную и импульсную характеристики, дали возможность найти физическую структуру устройства для оптимальной фильтрации сигнала известной формы.
Мы синтезировали структурную схему СФ двумя способами. Реализовать СФ по первому способу будет сложнее, чем по второму, но зато перестроить его на другую последовательность проще.
В электрической схеме был использован операционный усилитель K140УД7, так как он удовлетворял нужным нам требованиям.
1. Гоноровский И.С. “Радиотехнические цепи и сигналы”. - М: Радио и связь. 1986 г.
2. Баскаков С.И. “Радиотехнические цепи и сигналы”. - М: Высшая школа 1983 г.
3. Воробьев Н.И. “Проектирование электронных устройств”. - М: Высшая школа 1989 г.
4. “Методическое указание к курсовой работе по дисциплине "Радиотехнические цепи и сигналы"”.
5. “Лекции по РТЦиС”. Филимонов Б.И.
Название: Оптимальная фильтрация сигналов
Раздел: Рефераты по коммуникации и связи
Тип: курсовая работа
Добавлен 11:37:30 09 марта 2011 Похожие работы
Просмотров: 944
Комментариев: 17
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно Скачать
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.
Курсовая работа: Оптимальная фильтрация сигналов
Бог Осирис Реферат
Реферат по теме Государственный образовательный стандарт. Характеристика результатов обучения
План Сочинения Репортажа
Реферат: Saint Colette Essay Research Paper SAINT COLETTENicolette
Контрольная работа по теме Будівля каркасу
Реферат по теме Способы увеличения прибыли
Реферат: Исследование процесса тушения пламени в зазоре
Реабилитация После Аппендэктомии Реферат
Учет Готовой Продукции Диссертация
Дневник Производственной Практики В Детском Саду
План Сочинения После Дождя Герасимов
Реферат по теме Русская музыкальная культура в 60—70-х годах XIX столетия
Написать Сочинение Любимый Уголок Природы
Характеристика Медицинской Сестры Практика
Курсовая работа по теме Аудит операций по учету расчетов с подотчетными лицами
Реферат: Coke Vs Pepsi Essay Research Paper Mounting
Курсовая работа: Кредитование внешнеэкономической деятельности предприятия
Новаторство Повести Бедная Лиза Сочинение
Реферат по теме Функциональные возможности ib system object
Курсовая работа по теме Работы реклам-конструкторов В. Маяковского и А. Родченко и советская торговая реклама
Реферат: Особливості правового режиму зон, встановлених на радіоактивно забруднених територіях
Курсовая работа: Анализ состава, структуры, динамики оборотных активов и оценка их оборачиваемости
Дипломная работа: Разработка энергосберегающих технологий процесса ректификации продуктов синтеза хлорбензола