Прохождение сигнала сложной формы через линейную цепь - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Главная
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Прохождение сигнала сложной формы через линейную цепь
Графическое представление модуля и аргумента спектральной плотности. Спектрограмма сигнала, задержанного на половину длительности импульса. Аналитическое выражение и график импульсной характеристики цепи. Средняя мощность периодического сигнала.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова»
(БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова»)
Факультет И «Информационные и управляющие системы»
Кафедра И4 «Радиоэлектронные системы управления»
Дисциплина (модуль) «Радиотехнические цепи и сигналы»
Прохождение сигнала сложной формы через линейную цепь
Сигнал - физический процесс (или явление), несущий информацию о состоянии какого-либо объекта наблюдения. Сигнал позволяет переносить информацию в пространстве и времени. По своей физической природе сигналы бывают электрическими, световыми, звуковыми и др. В радиотехнике используются электрические или магнитные сигналы.Основная задача радиотехники состоит в передаче информации на расстояние с помощью электромагнитных колебаний. В более широком смысле современная радиотехника - область науки и техники, связанная с генерацией, усилением, преобразованием, обработкой, хранением, передачей и приемом электромагнитных колебаний радиочастотного диапазона, используемых для передачи информации на расстояние.
Информация, наряду с материей и энергией, относится к фундаментальным категориям естествознания и является одной из движущих сил современного развития науки и техники. Но информация не относится к числу материальных объектов и не существует в явной физической форме.
Данная курсовая работа направлена на закрепление материала по курсу «Радиотехнические цепи и сигналы», который раскрывает разновидности сигналов, их характеристики и свойства. Основной целью данного курса является усвоение закономерностей обработки, передачи, преобразования, хранения и приёма радиотехнических сигналов.
Аналитическое и графическое представления исходного сигнала
Заданный сигнал можно разделить на отрезки и записать в виде системы:
Используя функцию Хевисайда, выражение можно представить следующим образом[1]:
Графическое изображение сигнала изображено на рисунке 1:
Рисунок 1. Исходный импульсный сигнал
Спектральный анализ непериодического сигнала
Аналитическое выражение спектральной плотности
Спектральная плотность сигнала находится путём подстановки выражения , в прямое преобразование Фурье и вычислением интеграла вида:
Аналитическое представление заданного сигнала:
Графическое представление модуля и аргумента спектральной плотности
Модуль спектральной плотности определяет АЧХ сигнала, а ее аргумент называют ФЧХ сигнала. Смысл модуля определяется как амплитуда сигнала, приходящаяся на 1 Гц в бесконечно узкой полосе частот, которая включает в себя рассматриваемую частоту .
Рисунок 2. Модуль спектральной плотности
Рисунок 3. Аргумент спектральной плотности
Эффективная ширина спектра определяется как ширина спектральной плотности, при которой ее значение больше или равно 10% от максимального значения. По рисунку 2 эффективная ширина спектра примерно равна рад/с.
Эффективную длительность сигнала можно определить из формулы:
Для заданного сигнала эффективная длительность с.
Энергия сигнала определяется по формуле:
Спектрограмма сигнала, задержанного на половину длительности импульса
Спектральная плотность сдвинутого сигнала:
Для данного сигнала его аналитическое представление имеет вид:
Рисунок 4. Модули спектральной плотности заданного и сдвинутого сигналов
Рисунок 5. Аргументы спектральной плотности заданного и сдвинутого сигналов
Из графиков видно, что при сдвиге сигнала фазовая характеристика изменяется, амплитудная остается неизменной.
Спектральный анализ периодического сигнала
Представление сигнала рядом Фурье (амплитудный и фазовый спектры)
Сигнал представляется рядом Фурье формулой:
Круговая частота сигнала определяется по формуле:
Амплитудный спектр сигнала (рисунок 5) представляется следующим выражением:
Рисунок 5. Амплитудный спектр периодического сигнала
Фазовый спектр сигнала (рисунок 6) представляется следующим выражением
Рисунок 6. Фазовый спектр периодического сигнала
Сигнал, представленный рядом Фурье:
Полученный сигнал (из 70 гармоник) изображен на рисунке 7.
Рисунок 7. Полученный импульсный сигнал
Данный рисунок, полученный после обратного преобразования Фурье, совпадает с рисунком 1. Для большей точности совпадения полученного сигнала с исходным сигналом можно увеличить число гармоник.
Средняя мощность периодического сигнала
Средняя мощность сигнала определяется как отношение энергии сигнала к его периоду
Анализ характеристик исходной линейной цепи
Аналитическое выражение коэффициента передачи цепи
Исходная схема выглядит следующим образом:
Рисунок 8. Исходная схема электрической цепи
Преобразуем участок цепи типа «треугольник» к типу «звезда», и преобразуем всю цепь к виду:
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
Рисунок 9. Преобразованная схема электрической цепи
В результате преобразования получим следующие сопротивления участков цепи:
Из системы уравнения четырехполюсников
в режиме холостого хода коэффициент передачи по напряжению равен:
Коэффициент передачи заданной линейной цепи будет равен:
Передаточная характеристика определяется из коэффициента передачи путем подстановки :
Амплитудно-частотная характеристика (рисунок 10) определяется по формуле:
Фазо-частотная характеристика (рисунок 11) определяется по формуле:
Аналитическое выражение и график импульсной характеристики цепи
Расчет импульсной характеристики цепи h(t) выполняется с помощью обратного преобразования Лапласа от коэффициента передачи.
Представим коэффициент передачи как .
С этой целью найдем полюсы , соответствующие корням уравнения
Корни этого уравнения .Подставим их в формулу для импульсной характеристики:
График импульсной характеристики представлен на рисунке 12.
Рисунок 12. Импульсная характеристика
Аналитическое выражение и график переходной характеристики цепи
Переходная характеристика связана с импульсной характеристикой следующей формулой:
График переходной характеристики представлен на рисунке 13.
Рисунок 13. Переходная характеристика
Анализ сигналов, полученных на выходе исходной линейной цепи
Сигнал на выходе цепи определяется с помощью следующего интеграла:
Сигналы на выходе цепи получены с помощью САПР OrCAD 9.2 для моделирования прохождения заданных сигналов через заданную цепь.
Графическое представление непериодического сигнала на выходе цепи
При подаче на вход цепи непериодического заданного сигнала, на выходе получится сигнал, показанный на рисунке 14.
Рисунок 14. Сигнал на выходе цепи при подаче непериодического сигнала
Графическое представление периодического сигнала на выходе цепи
При подаче на вход цепи периодического заданного сигнала, на выходе получится сигнал, показанный на рисунке 15.
Рисунок 15. Сигнал на выходе цепи при подаче периодического сигнала
Аналитическое и графическое представление корреляционной функции исходного непериодического сигнала
Рассчитаем автокорреляционную функцию сигнала по формуле:
Примем следующие условные обозначения:
Расчет автокорреляционной функции заданного сигнала сводится к вычислению интегралов на следующих интервалах значений сдвига:
С учетом четной симметрии автокорреляционной функции общее её выражение примет, следующий вид:
Рисунок 16. Корреляционная функция исходного непериодического сигнала
Из графика видно, что корреляционная функция, как и исходный сигнал, является непериодической.
Аналитическое и графическое представление корреляционной функции исходного периодического сигнала
Расчет автокорреляционной функции периодического сигнала производится по формуле
Рисунок 17. Корреляционная функция исходного периодического сигнала
Аналогично предыдущему случаю, корреляционная функция является периодической.
Влияние параметров цепи на АЧХ и ФЧХ
Рассмотрим влияние параметров линейной цепи на её амплитудно- и фазочастотные характеристики.
Рисунок 18. АЧХ и ФЧХ при изменении индуктивности
При уменьшении сопротивления, АЧХ в районе резонанса становится более пологой, что уменьшает добротность фильтра и увеличивает его полосу подавления; ФЧХ также зависит от параметров цепи - чем шире полоса подавления, тем более плавный спад фазы на частотах в полосе подавления(рисунок 18).
Рисунок 19. АЧХ и ФЧХ при изменении емкости
При изменении емкости (рисунок 19), минимум АЧХ и положение скачка на ? в ФЧХ смещаются по оси частот из-за изменения центральной частоты подавления полосно-заграждающего или режекторного фильтра; кроме того, изменяется ширина полоса заграждения из-за изменения добротности колебательного контура, входящего в данный фильтр.
Аналогичные изменения происходят при изменении сопротивления (рисунок 20).
Рисунок 20. АЧХ и ФЧХ при изменении сопротивления
При выполнении курсовой работы был описан исходный сигнал с помощью функции Хевисайда, определены спектральная плотность, амплитудный и фазовый спектры сигнала. При вычислении спектральной плотности были применены свойства преобразования Фурье. Автокорреляционная функция сигнала имеела вид сглаженной кривой и максимум при ф=0. Также была проанализирована заданная линейная RC-цепь, определена комплексная передаточная функция, из которой затем вычисляется амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики. Виды АЧХ и ФЧХ были смоделированы в программной системе компьютерной алгебры из класса систем автоматизированного проектированияMathCAD, в дальнейшем подтвердившийся при моделировании в программе Multisim 11. Далее была определена импульсная характеристика цепи, которая при применении в интеграле Дюамеля выдает выходной сигнал при любом заданном входном сигнале. Этот процесс был смоделирован в программе OrCAD 9.2, что показано в пункте 5 курсовой работы. В результате были приобретены знания фундаментальных закономерностей, связанных с описанием заданных сигналов, получения их характеристик, обработкой и преобразованием в радиотехнических цепях, описания заданной цепи, получения важных характеристик цепи. Закреплены ранее полученные знания и навыки выполнения поставленных задач.
Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М: Радио и связь, 1986. - 512 с.: ил.
Л. Б. Кочин, В. К. Соколов. Радиотехнические цепи и сигналы. Методические указания по выполнению курсовой работы. СПб, 2002.
3. Е.Ф. Березкин Основы теории информации и кодирования. Лабораторный практикум. Учебно-методическое пособиеМИФИ, 2-е издание. Москва 2009.
4. [Электронный ресурс] /Основы радиоэлектроники и связи; ред. Андреевская Т.М..- Режим доступа http://jstonline.narod.ru/rsw/, свободный. (Дата обращения: 02.11.2016 г.)
5. В.Г. Патюков, Е.В. Патюков, В.Б. Кашкин Радиотехнические цепи и сигналы, конспект лекций- Красноярск 2007: СФУ. -200 с.
Спектральный анализ непериодического сигнала. Графическое представление модуля и аргумента спектральной плотности. Аналитическое выражение коэффициента передачи цепи. Графическое представление корреляционной функции исходного непериодического сигнала. курсовая работа [924,4 K], добавлен 21.02.2013
Расчет прохождения непериодического сигнала сложной формы через линейную цепь 2 порядка. Восстановление аналогового сигнала с использованием ряда Котельникова. Синтез ЦФ методом инвариантности импульсной характеристики. Расчет передаточной функции цепи. курсовая работа [440,2 K], добавлен 14.11.2017
Нахождение корреляционной функции входного сигнала. Спектральный и частотный анализ входного сигнала, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристика. Переходная и импульсная характеристика цепи. Определение спектральной плотности выходного сигнала. курсовая работа [781,9 K], добавлен 27.04.2012
Нахождение аналитических выражений для импульсной и переходной характеристик цепи. Исследование прохождения видео- и радиосигнала через цепь на основе ее импульсной характеристики. Построение графического изображения сигнала на входе и выходе цепи. курсовая работа [2,3 M], добавлен 28.10.2011
Соотношение для спектральных плотностей входного и выходного сигнала, дискретное преобразование Фурье. Статистические характеристики сигналов в дискретных системах. Дискретная спектральная плотность для спектральной плотности непрерывного сигнала. реферат [189,3 K], добавлен 23.09.2009
Разложение непериодического сигнала на типовые составляющие. Расчет изображения аналогового непериодического сигнала по Лапласу. Нахождение спектральной плотности аналогового непериодического сигнала. Расчет ширины спектра периодического сигнала. курсовая работа [1,3 M], добавлен 13.01.2015
Определение корреляционной функции входного сигнала, расчет его амплитудного и фазового спектра. Характеристики цепи: амплитудно-частотная, фазо-частотная, переходная, импульсная. Вычисление спектральной плотности и построение графика выходного сигнала. курсовая работа [986,4 K], добавлен 18.12.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .
© 2000 — 2021
Прохождение сигнала сложной формы через линейную цепь курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Что Такое Доброта Сочинение План
Реферат: Понятие и предмет теории государства и права
Эссе Компакт С Кнопкой
Функции Управления В Таможенных Органах Курсовая
Сочинение Каким Я Увидел Свой Колледж
Сочинение На Тему Капитанская Дочка Цитатами
Дипломная работа по теме Исследование продаж продукции ООО 'ТК Альянс'
Реферат по теме Услуга передачи коротких сообщений
История Развития Хирургии Реферат
Курсовая работа по теме Эмпирическое исследование интернет-зависимости
Эссе Ломоносов Антинорманская Теория
Курсовая работа: Расчет оптимального кода по методике Шеннона Фано
Ютуб Итоговое Сочинение 2022 2022
Дипломная Работа На Тему Артериальная Гипертензия
Реферат по теме Создание электронного учебного пособия
Сочинение Про Донецк
История Английского Языка Реферат
Инвестиционная Политика Предприятия Реферат
Гоббс Сочинения В 2 Томах
Эссе по теме The Adverse Effects of Green Lawns
Консенсуальные контракты в римском праве - Государство и право контрольная работа
Япония в 20-30-е гг - История и исторические личности презентация
Постоянное (бессрочное) пользование земельным участком - Государство и право реферат