Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Перетворення сигналів у лінійних радіоелектронних колах та системах
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра теоретичної радіотехніки і радіовимірювань
Інформація про роботу
Рік:
2010
Тип роботи:
Звіт
Предмет:
Сигнали та процеси в радіоелектроніці
Група:
РТ-21
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Інститут Телекомунікацій, радіоелектроніки, та електронної техніки
Кафедра теоретичної радіотехніки і радіовимірювань
Звіт до лабораторної роботи №5
на тему: “ Перетворення сигналів у лінійних радіоелектронних колах та системах ”
з предмету “Сигнали та процеси в радіоелектроніці”
1. МЕТА РОБОТИ
Метою роботи є експериментальне дослідження спотворення сигналу при проходженні його через лінійне радіоелектронне коло чи систему.
2. ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ
Передавання інформації від джерела інформації до споживача інформації (абонента) здійснюється через канал зв’язку, в якості якого використовуються різноманітні фізичні середовища, властивості яких є сприятливими для поширення в них сигналів на велику відстань при малому ступені спотворення інформації. У випадку сигналів, які застосовуються в радіоелектроніці (струм, напруга, електромагнітне поле), таким каналом зв’язку можуть бути провідні та кабельні лінії зв’язку, вільний простір (ефір), радіоелектронні кола.
В радіоелектронних колах та системах передачі інформації ця інформація у вигляді електричного сигналу, перш ніж попасти до абонента зазнає багатократних перетворень, при яких вид сигналу та його форму стараються змінювати так, щоб втрата інформації не перевищувала допустимі межі. Прикладами таких перетворень можуть бути кодування та декодування сигналів, підведення слабких сигналів, модуляція та перетворення частоти, демодуляція (детектування), розділення сигналів, призначених різним абонентам, виділення (фільтрація) корисних сигналів і зменшення завад тощо.
Радіоелектронні кола та системи, за допомогою яких здійснюються згадані перетворення сигналів, поділяють на лінійні, параметричні і нелінійні.
До лінійних відносять кола та системи, які описуються звичайними диференціальними рівняннями з постійними коефіцієнтами і для яких справедливий принцип суперпозиції – при дії на лінійне коло кількох зовнішніх сил реакцію кола чи системи (струм, напругу) можна визначити шляхом сумування (накладання, суперпозиції) розв’язків, знайдених для кожних із сил зокрема.
Використовуючи цей принцип, сигнал на вході лінійного кола чи системи можна подати сукупністю окремих гармонічних складових (у вигляді ряду Фур’є або спектральної густини) і вважати, що кожна складова сигналу передається через лінійне коло чи систему незалежно від інших складових. При цьому сигнал на виході лінійного кола чи системи також можна подати сумою окремих складових, що пройшли через лінійне коло чи систему незалежно одна від іншої. Тому в лінійних колах чи системах не виникають коливання з новими частотами, а лише, в залежності від схеми та характеристик кола чи системи, змінюються співвідношенням між амплітудами і фазами складових вхідного сигналу. Звичайно лінійні кола та системи використовуються для побудови різних фільтруючих схем або підсилювальних пристроїв з метою забезпечення кращого передавання коливань в певній смузі частот, або формування сигналу заданої форми з іншого (допоміжного) сигналу.
Проходження сигналу s(t) через лінійне коло чи систему, спектр якого є складним, може супроводжуватись зміною співвідношення амплітуд і фаз між окремими складовими спектра сигналу, і як наслідок зміною форми сигналу на вході лінійного кола чи системи. Це часто використовують на практиці для здійснення бажаних перетворень сигналу, таких як інтегрування, диференціювання, фільтрація частини спектра сигналу тощо.
Дещо іншу задачу доводиться розв’язувати при проектуванні підсилювальних пристроїв, ліній затримки та фазообертачів сигналів тощо. В таких пристроях може змінюватись лише потужність чи величина вихідного сигналу без зміни його форми. Тому дуже часто при розрахунку лінійних кіл та систем доводиться розв’язувати задачу проходження сигналу через лінійне коло чи систему – визначення сигналу на виході кола та системи, коли вхідний сигнал і структура кола та системи задані.
З теорії лінійних кіл та систем відомо, що їх властивості однозначно описуються частотними або часовими характеристиками. Електричні сигнали також можна подати функціями часу та частоти. Тому для аналізу проходження сигналу через лінійні кола та системи існують два основних методи: спектральний (частотний) і часовий.
У спектральному методі аналіз проходження сигналу через лінійне коло чи систему проводиться на основі частотних характеристик кола чи системи та спектральних характеристик сигналів на вході і виході. При цьому для опису кола чи системи використовується частотна характеристика комплексного коефіцієнта передавання (рис. 1,а):
K(jw)=Sвих(jw)/Sвх(jw)
або амплітудно-частотна (рис. 1,б) і фазочастотна характеристики передавання кола чи системи (рис. 1,в).
Для опису спектральних характеристик сигналів використовуються:
подання періодичного сигналу за допомогою ряду Фур’є як суми гармонічних складових з кратними частотами.
подання неперіодичного сигналу за допомогою прямого перетворення Фур’є – через спектральну густину цього сигналу.
подання модульованого сигналу за допомогою суми гармонічних складових з різними частотати.
У випадку періодичного або модульованого вхідного сигналу, користуючись методом суперпозиції, легко визначити сигнал на виході кола та системи. Для цього розглядають проходження кожної складової сигналу Sвх(t) , представленого у вигляді ряду, окремо (незалежно від інших складових) через лінійне коло чи систему. При цьому за допомогою амплітудно-частотної характеристики визначається зміна амплітуди цієї складової, а за допомогою фазочастотної характеристики – зміна фази цієї складової.
3. РОЗРАХУНКОВЕ ЗАВДАННЯ
На підставі поданих вище теоретичних положень, визначити сигнал на виході лінійного аперіодичного кола у вигляді RC-ланки (рис. 3). Параметри C і R кола та параметри сигналу задаються окремо для кожної бригади.
Сигнал на вході кола представляє собою один із заданих викладачем сигналів.
Рис. 3. Перехідна RC-ланка.
При проведенні розрахунків необхідно визначити амплітуди перших 5 ... 7 гармонік за формулами для ряду Фур’є.
Одержані результати подати графічно у вигляді спектральної діаграми, амплітуд і фаз.
Сигнал на виході лінійного кола чи системи представити у вигляді суми перших 5 ... 7 – ми гармонічних складових.
Для знаходження вихідного сигналу Sвих(t) у вигляді функції часу доцільно використати систему MathCad або скласти програму його знаходження на алгоритмічній мові TURBO PASCAL.
4. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
Експериментальна частина передбачає лабораторну перевірку результатів теоретичних розрахунків проходження періодичного сигналу через лінійне коло.
Експериментальні дослідження потрібно провести наступним чином:
Для заданого лінійного кола чи системи експериментально дослідити амплітудно-частотну і фазочастотну характеристики, зібравши схему досліджень.
Для проведення досліджень спектру заданого сигналу до виходу генератора сигналів згідно схеми, показаної на рис. 4, під’єднуються осцилограф і селективний вольтметр.
Рис. 4. Схема для дослідження спектру заданого сигналу.
Підтримуючи амплітуду коливань на виході генератора звукової частоти постійною і рівною 1 В, а частоту коливань міняючи від 20 Гц до 20 кГц, виміряти амплітуду коливань на виході лінійного кола чи системи за допомогою електронного вольтметра і зміни фази коливань на виході фазометром (чи по фігурах Ліссажу на екрані осцилографа).
На основі цих даних побудувати амплітудно-частотну і фазочастотну характеристики кола та системи.
Подавши на вхід лінійного кола чи системи заданий сигнал (рис. 4), визначити за допомогою селективного вольтметра спектр сигналу на вході і виході лінійного кола чи системи.
Змінивши параметри лінійного кола чи системи (величину C або R), повторити дослідження п.2.
Результати розрахунку:
T=0.22 с
S(t)=3*Ф(t)*Ф(0.11-t) - 3*Ф(t-0.11)*Ф(0.22-t)
3.82 мВ
1.27 мВ
5) 0.76 мВ
7) 0.54 мВ
Результати експерименту:
Сигнал на вході:
f=5 кГц
А=3 В
Т=225 mS
Τ=110 mS
Сигнал на виході:
А=3.2 В
Т=225 mS
Побудова АЧХ:
Спектр сигналу на вході:
3.18 кГц – 1.1 мВ
0
8.9 кГц – 0.26 мВ
0
15.2 Кгц – 0.19 мВ
0
21.5 кГц – 0.17 мВ
Спектр сигналу на виході:
2.85 кГц – 0.82 мВ
3) 8.95 кГц – 0.27 мВ
5) 14.8 кГц – 0.19 мВ
7) 20.5 кГц – 0.17 мВ
Нелінійні елементи практично не змінюють спектр сигналу.
Висновок
На даній лабораторній роботі я експериментально дослідив спотворення сигналу при проходженні його через лінійне радіоелектронне коло чи систему. Дійшов висновку, що нелінійні кола не змінюють спектр сигналу. Теоретичні результати розходяться з практичними через те, що є недосконалість обладнання і неточність вимірювання.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора