Параметры модулированных и немодулированных сигналов и каналов связи; расчет спектральных, энергетических и информационных характеристик, интервала дискретизации и разрядности кода. Принципы преобразования сигналов в цифровую форму, требования к АЦП.
Аннотация к работе
Согласование источника информации с каналом связиАналитическая запись исходного сигнала, изображенного на Рисунке 1 имеет Вид: , где h=0,03 В, Форма исходного сигнала №2, изображенного на Рисунке 2, имеет вид: , где h= 3 В, Форма исходного сигнала №3, изображенного на Рисунке 3, имеет вид: , где h=0.02 B, Рисунок 2.Он определяет требования к узлам аппаратуры связи, помехозащищенность, возможности уплотнения. Спектральная плотность это характеристика сигнала в частотной области и вводится она прямым преобразованием Фурье: , (1) где - временная функция сигнала, - круговая частота, . комплексная величина и может быть представлена в алгебраической или показательной форме: . Функции и вычисляются следующим образом: (3) На основании формул (3) - (6) с помощью MATHCAD построим графики спектральной плотности заданных сигналов.В правильно спроектированной системе вид и параметры сигнала должны быть выбраны так, чтобы информация передавалась с заданным качеством при минимальных затратах энергии. Ограничение практической ширины спектра сигнала по верхнему значению частоты wc, по заданному энергетическому критерию осуществляется на основе неравенства(8). Для заданных сигналов определим энергию по формуле: (9) , W`1-энергия, ограниченная частотой подбирается таким образом, чтобы выполнялось условие Аналогично для второго и третьего сигналов: График энергии первого сигнала приведен на рис.Интервал дискретизации заданного сигнала по времени определяется на основе теоремы Котельникова по неравенству (11): , (11) где - интервал дискретизации, с, - Разрядность кода определяется исходя из динамического диапазона квантуемых по уровню импульсных отсчетов. При этом в качестве верхней границы динамического диапазона принимается напряжение самого большого по амплитуде отсчета. Для самого малого по амплитуде импульсного отсчета задается соотношение мгновенной мощности сигнала и мощности шума квантования: , (13) где РШ.КВ - мощность шумов квантования при размерной шкале квантования, Вт. Из уравнения (12) найдем верхнее значение границы динамического диапазона, при h=0,03 В, ?=4000 с-1, Определим верхнее значение частоты спектра сигнала: Гц.Мгновенные значения исходного сигнала на выходе регистра представляют собой последовательность кодовых слов. Каждое слово - случайная последовательность, состоящая из нулей и единиц. Дискретизированный сигнал (импульсную последовательность), представив номер уровня квантования двоичным кодом. Далее по формуле (23) найдем номера уровней, которым соответствуют величины импульсных отсчетов. Теперь по разрядности кодовых комбинаций определяем тип логики. спектральный информационный цифровой сигналДалее определим корреляцию, которая в первом случае будет равна 1, так как вектора одинаковы. Далее необходимо изменить Vy, записав его вновь сдвинув числа на один шаг и вновь определить корреляцию. Значения корреляции представлены в таблице 3. В MATHCAD функция cspline(Vx,Vy) возвращает значения вторых производных кубического полинома . Далее для каждой искомой точки вычисляется значение с помощью функции interp.Для передачи полезной информации в технике связи обычно используются модулированные сигналы. Процесс модуляции является нелинейной операцией и приводит к преобразованию спектра сигнала. При гармоническом сигнале-переносчике это преобразование заключается в том, что спектр полезного сигнала переносится в область несущей частоты в виде двух боковых полос. Значит, продукты модуляции зависят от полезного сигнала и от вида сигнала - переносчика. Аналитическая форма записи сигнала ФМ следующая: (25) где A0 - амплитуда несущей, В;В курсовом проекте рассмотрены основные характеристики заданных сигналов, рассчитаны спектральные и фазовые характеристики, рассчитана практическая ширина спектра сигналов. Получившиеся частоты среза: Рассчитан интервал дискретизации сигнала, границы динамического диапазона кодированного сигнала, число уровней квантования и разрядность кодовых комбинаций.
План
Содержание
Реферат
Введение
1. Расчет характеристик сигнала и разрядности кода
1.1 Обработка исходных данных
1.2 Расчет спектральных характеристик сигналов
2. Расчет практической ширины спектра сигнала
3.Расчет интервала дискретизации сигнала и разрядности кода
В курсовом проекте рассмотрены основные характеристики заданных сигналов, рассчитаны спектральные и фазовые характеристики, рассчитана практическая ширина спектра сигналов.
Для всех трех сигналов произведено ограничение практической ширины спектра сигнала по верхнему значению частоты wc, по заданному энергетическому критерию.
Получившиеся частоты среза:
Рассчитан интервал дискретизации сигнала, границы динамического диапазона кодированного сигнала, число уровней квантования и разрядность кодовых комбинаций. Рассчитаны характеристики АЦП, в соответствии с ними и разрядностью кодовых комбинаций выбрана микросхема К1107ПВ1.
Рассчитаны характеристики автокорреляционной функции.
Спектральные характеристики кодированного сигнала найдены на основании интегрального преобразования Винера - Хинчина.
Рассчитаны характеристики частотно модулированной регулярной импульсной последовательности.
В результате проделанной работы приобретаются навыки расчета характеристик сигналов, улучшается представление о способах передачи информации, о процессах, происходящих при обработке сигналов; приобретаются знания как познавательного характера, так и позволяющие смело оперировать с системами связи.
Список литературы
Введение
На современном этапе развития перед железнодорожным транспортом стоят задачи по увеличению пропускной и провозной способности, грузовых и пассажирских перевозок, уменьшению времени оборотов вагонов и повышению производительности труда. Эти задачи решаются по двум основным направлениям: техническим перевооружением транспортных средств и совершенствованием системы управления перевозочным процессом.
Значительную роль в деле совершенствования системы управления эксплуатационной работой железнодорожного транспорта играет развитие всех видов связи, а также внедрение и поэтапное развитие комплексной автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ). Комплекс технических средств АСУЖТ включает в себя вычислительные центры Министерства путей сообщения, управлений дорог и отделений, связанные в единое целое сетью передачи данных.
Управление территориально разобщенными объектами на всех уровнях осуществляется передачей сообщений разнообразными электрическими сигналами с широким использованием систем передачи информации, то есть систем связи, работающих по проводным и радиоканалам. А также по волоконнооптическим линиям связи.
Совершенствование управления в условиях интенсификации производственных процессов ведет к росту общего объема информации, передаваемой по каналам связи между управляющими органами и управляемыми объектами.
Передача информации на железнодорожном транспорте ведется в условиях воздействия сильных и разнообразных помех. Поэтому системы связи должны обладать высокой помехоустойчивостью, что связано с безопасностью движения. К системам связи предъявляют также требования высокой эффективности при относительной простоте технической реализации и эксплуатации.
Проблема эффективности системы передачи информации состоит в том, чтобы передать наибольшее или заданное количество информации (сообщений) наиболее экономически выгодным образом (с точки зрения затрат энергии и полосы частот) в заданное время. Перечисленные проблемы тесно связанны между собой.
Рисунок 1. Канал для передачи непрерывных сообщений
Разберем назначение блоков приведенного канала связи.
П-1, П1 - преобразователи сообщения в сигнал и наоборот - сигнала в сообщение.
Непрерывные сообщения можно передавать дискретными сигналами. Операция преобразования непрерывного сообщения в дискретное называется дискретизацией. Дискретизация осуществляется не только по времени, но и по уровням. Дискретизация значений функции (уровня) носит название - квантования.
Кодер сообщения формирует первичный код, каждое сообщение из ансамбля записывается им в форме двоичного представления. Декодер сообщения осуществляет обратную задачу. Собственно, на этом этапе преобразований сигнал можно передавать до потребителя, но в таком виде он будет не защищен от помех, и достоверность передачи будет низка. Поэтому далее идут преобразования, направленные на повышения помехоустойчивости канала.
Кодер канала по первичному коду формирует помехоустойчивый код. Здесь в код закладывается определенная избыточность, что позволяет в декодере канала обнаружить, либо исправить ошибки, возникшие при передаче.
Модулятор определяет вид сигнала, передаваемого по линии связи. Демодулятор выделяет принимаемый код по модулированному сигналу.
Линия связи - это материальная среда для передачи сигналов (кабель, радио эфир). Именно здесь (в основном) к полезному сигналу добавляется непрогнозируемые помехи. Строя модулятор, демодулятор (модем), необходимо принять меры для борьбы с помехами.
Цифровой преобразователь (ЦАП) служит для восстановления сообщения.
Интерполятор позволяет по сигналу с ЦАП сформировать непрерывный сигнал.
1. Расчет основных характеристик сигнала1. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - Москва, 1986, 512 с.
2. Баженов Н.Н., Картавцев А.С. Расчет характеристик сигналов и каналов связи. - Омск, 1990, 24 с.
3. Каллер М.Я., Фомин А.Ф. Теоретические основы транспортной связи. - М. Транспорт, 1989,384 с.
4. Зюко А.Г., Кловский Д.Д. и др., Теория передачи сигналов: Учебник для ВУЗОВ. - М., “Радио и связь”, 1986,304 с.