Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Проектування фільтрів для виявлення сигналу відомої форми із адитивної суміші сигналу з шумом.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра теоретичної радіотехніки та радіовимірювання (ТРР)
Інформація про роботу
Рік:
2002
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Сигнали та процеси в РЕА
Група:
РТ-31
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти України
ДУ “Львівська політехніка”
Кафедра ТРР
КУРСОВА РОБОТА
на тему: ”Проектування фільтрів для виявлення сигналу відомої форми із адитивної суміші
сигналу з шумом”
Виконав:
студент гр.РТ-31
Львів 2002
ЗМІСТ
Вступ………………………………………………2
Завдання на курсову роботу……………………..4
Частина 1. Оптимальна лінійна фільтрація
сигналу відомої форми за критерієм
максимального відношення сигнал/шум……….6
Частина 2. Параметричний синтез квазіоптимального узгодженого фільтра……....12
Частина 3. Синтез квазіоптимальних
узгоджених дискрктного та цифрового
фільтрів…………………………………………...17
Список використаної літератури………………..22
ВСТУП
При передаванні корисного сигналу від джерела інформації до споживача корисний сигнал в каналі передавання спотворюється внаслідок дії різноманітних факторів.При тому до споживача інформації замість корисного сигналу поступає адитивна суміш(сума) корисного сигналу скінченої тривалості і завади та шуму.
Тому для усунення шкідливого впливу дії шумів та завад на корисний сигнал на приймальній стороні каналу зв’зку використовують спеціальні пристрої - лінійні фільтри з відповідно підібраною комплексною частотною характеристикою або імпульсною характеристикою.
В одному з способів проектування таких фільтрів, коли не вимагається точне відновлення корисного сигналу, а необхідно тільки зафіксувати сам факт наявності або відсутності сигналу на інтервалі часу, цікавляться умовами, за яких відношення максимального піку корисного сигналу до середньоквадратичного значення шуму на фиході фільтра (надалі відношення сигнал/шум) cягае максимального значення.
Сфомульовану задачу можна розв’язувати в двох, дещо відмінних варіантах :
синтезують структурну схему лінійного фільтра, який забезпечує одержання найбільшого можливого відношення сигнал\шум. Такі фільтри називають узгодженими;
схема лінійного фільтра задана і максимізація відношення сигнал/шум досягається тільки підбором окремих параметрів компонентів схеми фільтра.Такі фільтри називають квазіоптимальними.
Питанням проектування згаданих фільтрів присв’ячені перші дві частини курсової роботи.
Налажаль, не завжди можна синтезувати узгоджений фільтр для заданого корисного сигналу на аналогових радіоелекторнних компонентах. Так у деяких випадках у процесі синтезу виявляється, що для практичної реалізації такого фільтра потрібно використовувати компоненти з від’ємними параметрами, що фізично неможливо. Крім того, такі фільтри в аналоговому виконанні важко налагоджувати, вони мають великі масогабаритні та вартісні показники. У зв’язку з цим третя частина присв’ячена питанням проектування цифрових фільтрів, в яких згадані недоліки можна легко усунути. Поняття цифровий фільтр означає, що всі операції здійснюються з відліками сигналу, які можуть бути представлені числом ( набором цифр ) в довільній системі числення ( десятковій, двійковій, шістнацятковій тощо ).
Завдання на курсову роботу:
№ залікової книжки 9904016
У відповідності з трьома останніми цифрами залікової книжки вибираю:
Часова діаграма сигналу
А=(1+N2)= 2 Вольт
Т=(1+N1+N2+N3)= 8 мілісекунд
Період вибірки 500 мкс.
Вибіркові значення стаціонарного ергодичного випадкового сигналу, який на вході фільтра утворює адитивну суміш корисного сигналу відомої форми з шумом (завадою) вибираю з таблиці за цифрою 1.
1
7.992
11
5.074
21
9.741
31
11.04
41
5.074
51
7.476
2
12.17
12
5.657
22
10.98
32
8.199
42
3.624
52
13.08
3
11.18
13
11.18
23
4.811
33
8.172
43
8.757
53
7.65
4
6.945
14
7.717
24
11.10
34
8.563
44
8.056
54
11.06
5
11.47
15
9.022
25
2.432
35
12.19
45
8.721
55
6.16
6
6.383
16
12.87
26
6.317
36
5.446
46
5.957
56
4.824
7
6.150
17
5.093
27
13.05
37
9.146
47
8.243
57
8.761
8
4.324
18
9.209
28
4.670
38
10.12
48
3.432
58
7.96
9
6.318
19
9.283
29
7.325
39
3.753
49
4.177
59
7.438
10
6.453
20
6.588
30
4.861
40
7.420
50
8.856
60
6.515
Вибираю лінійне електричне коло котре буде використане як квазіоптимальний фільтр, значення параметрів компонентів схеми якого дорівнюють:
R= 1 кОм; C= 2 мкФ.
Частина 1. Оптимальна лінійна фільтрація сигналу відомої форми за критерієм максимального відношення сигнал/шум.
Для заданої адитивної суміші корисного сигналу відомої форми та ергодичного шуму здійснити синтез структурної схеми узгодженого фільтра. З цією метою потрібно:
1.1. Визначити автокореляційну функцію (АКФ) та подати часові діаграми заданого корисного сигналу на вході фільтра і його АКФ.
1.2. Вивести формулу та зобразити спектральні діаграми для спектральної густини заданого сигналу на вході фільтра у вигляді зручному для визначення структурної схеми оптимального фільтра ( ОФ ).
1.3. Вивести формулу та зобразити амплітудну (АЧХ) та фазову (ФЧХ) частотні характеристики для комплексної передавальної функції (КПФ) узгодженого фільтра та вказати умову фізичної реалізації.
1.4. Вивести формулу для імпульсної характеристики узгодженого фільтра, представити часову діаграму імпульсної характеристики і вказати умову фізичної реалізації.
1.5. Визначити параметри і статистичні характеристики шуму на вході узгодженого фільтра, його кореляційну функцію та енергетичний спектр. Подати часову діаграму реалізації шуму на вході узгодженого фільтра та графіки його кореляційної функції і енергетичного спектру.
1.6. Визначити параметри і статистичні характеристики шуму та форму сигналу на виході узгодженого фільтра, вибравши коефіцієнти у цих формулах так, щоб не відбувалось підсилення сигналу за енергією. Подати часові діаграми сигналу на вході та виході узгодженого фільтра.
1.7. За одержаною в п.1.3. формулою для КПФ узгодженого фільтра синтезувати структурну схему узгодженого фільтра для заданого сигналу.
1.8. Запропонувати варіант електричних принципових схем вузлів структурної схеми фільтра з використанням операційних підсилювачів, які можуть бути використані для реалізації узгодженого фільтра.
підсилювач інтегратор інвертор
лінія затримки суматор
1.9. Оцінити відношення сигнал/шум на виході узгодженого фільтра.
Частина 2. Параметричний синтез квазіоптимального узгодженого фільтра.
Для заданої адитивної суміші корисного сигналу відомої форми та ергодичного шуму здійснити параметричну оптимізацію заданої схеми квазіоптимального узгодженого фільтра. Для цього потрібно:
2.1. Для заданого кола одержати формулу та зобразити АЧХ та ФЧХ для КПФ квазіоптимального фільтра.
2.2. Вивести формулу і побудувати часову залежність для імпульсної характеристики заданого кола за допомогою КПФ, ОПФ та перехідної характеристики.
Визначити значення та зобразити часову діаграму сигналу на виході заданого радіоелектронного кола. Визначити його значення в момент часу ti закінчення дії заданого сигналу.
Визначити дисперсію шуму на виході заданого радіоелектронного кола в момент часу ti .
Визначити відношення квадрата корисного сигналу до дисперсії шуму на виході і представити його у вигляді добутку відношення сигнал/шум на виході ОФ і деякого співмножника, який є функцією опору резистора R.
Впровадити безрозмірний параметр у згаданий вище співмножник і дослідити при якому значенні R2 наступає максимум цього співмножника.
Вибрати значення компонента заданого радіоелектронного кола, яке забезпечить квазіоптимальне відношення сигнал/шум на виході ланки.
R= 550 Ом
Розрахувати часову залежність реакції на виході синтезованого квазіоптимального фільтра на заданий відеоімпульс прямокутної форми. Подати таблицю значень та часову діаграму корисного сигналу на виході синтезованого квазіоптимального фільтра. На цьому жє рисунку показати сигнал на виході синтезованого раніше оптимального фільтра. Зробити висновки.
2.9. Вивести формулу для КПФ оптимізованого квазіоптимального фільтра.
2.10. Вивести формулу для комплексної спектральгої густини реакції на виході оптимізованого квазіоптимального фільтра.
2.11. Побудувати в одній системі координат спектральні діаграми сигналу на вході і виході оптимізованого квазіоптимального фільтра.
Частина 3. Синтез квазіоптимальних узгоджених дискретного та цифрового фільтрів.
Для заданої адитивної суміші корисного сигналу відомої форми ергодичного шуму здійснити синтез структурної схеми рекурсивного квазіоптимального узгодженого дискретного (ДФ) та цифрового (ЦФ) фільтрів за заданою імпульсною характеристикою та заданим диференційним рівнянням фільтра прототипа. Для цього потрібно:
Визначити відліки імпульсної характеристики квазіоптимального ДФ та ЦФ за заданою імпульсною характеристикою аналогового квазіоптимального фільтра ч.2.
За даною імпульсною характеристикою квазіоптимального ДФ та ЦФ визначити його системну функцію.
Визначити КПФ та провести перевірку синтезованого ДФ та ЦФ на стійкість.
Розрахувати та побудувати частотну залежність модуля нормованої АЧХ квазіоптимального ДФ та ЦФ. На цьому ж рисунку подати нормовану АЧХ квазіоптимального фільтра з ч.2. Результати розрахунків подати в таблиці з кроком зміни частоти 1/10tn до 5П/Tд, пам’ятаючи про періодичність АЧХ. Зробити висновки з приведених АЧХ.
Синтезувати структурну схему рекурсивного ДФ та ЦФ на підставі системної функції і пояснити принципи її роботи.
Для схеми оптимізованого квазіоптимального фільтра ч.2 скласти диференціальне рівняння, яке пов’язує миттєве значення вихідного сигналу з миттєвим значенням корисного вихідного сигналу.
Провести синтез квазіоптимального ЦФ за відомим диференціальним рівнянням фільтра прототипа.
Скласти структурну схему алгоритму програми для розрахунку сигналу на виході ЦФ при дії заданого корисного сигналу на його виході.
На підставі структурної схеми алгоритму скласти програму для розрахунку сигналу на виході ЦФ при дії заданого корисного сигналу на його вході і реалізувати її.
Провести дискретизацію заданого корисного сигналу і за допомогою складеної програми для вхідної послідовності відліків визначити послідовність відліків на виході ЦФ.Результати розрахунків подати у вигляді таблиці та узгоджених між собою діаграм вхідної дії і реакції, аргументом в яких виступає номер відліків.
Список використаної літератури.
Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. 2-е изд. перераб и доп.-М.: Высш. шк., 1988.
Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. 4-е изд. перераб и доп.-М.: Радио и связь, 1986.
Шебес М.Р. Задачник по теории линейных електрических цепей. 4-е изд. перераб и доп.-М.: Высш. шк., 1990.
Бронштейн И.С., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Наука, 1980.
Левин Б.Р. Теория случайных процесов и ее применение в радиотехнике. 2-е изд. перераб и доп.-М.: Советское радио, 1960.
Свистов В.М. Радиолокацыонные сигналы и их обработка. М.: Советское радио, 1977.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора