Расчет характеристик типового радиотехнического звена - Курсовая работа

В результате изучения дисциплины "Радиотехнические цепи и сигналы" мы должны знать и уметь использовать: - математические модели сообщений, сигналов и помех; Курсовая работа имеет целью закрепить навыки проведения спектрального анализа периодических и непериодических управляющих сигналов, разложения сигналов в ряд Котельникова и восстановления сигналов, определения спектров радиосигналов при амплитудной модуляции для произвольного управляющего сигнала, моменты случайных стационарных сигналов, их энергетические спектры и функции корреляции. В содержательном плане курсовая работа сводится к приобретению опыта практической аппроксимации статических характеристик нелинейных элементов методом полиноминальной и кусочно-линейной аппроксимации для расчета характеристик типового радиотехнического звена, отработку навыков изложения результатов технических расчетов, составления и оформления технической документации. Рассчитать амплитудный и фазовый спектры заданного колебания, определить распределение мощности в спектре, границы и полосу частот, занимаемую колебанием. Провести аналитический расчет нелинейного резонансного усилителя, сформированного из последовательно включенных безынерционного нелинейного элемента (кусочно-линейная аппроксимация) и избирательной цепи, параметры которых были определены ранее.Выбор несущей для радиопередачи заданного колебания при амплитудной модуляции и построение временных и спектральных диаграмм амплитудно-модулированного колебания при модуляции заданным колебанием с коэффициентами амплитудной модуляции М = 0.2, М = 0.5 и М = 0.8. формирование АМ сигнала figure(5) tam=T*(-2^15:2^15-1)/2^16; % 65536 отсчетов времени t s=[zeros(1, 16384) 10*ones(1, 16384) linspace(10,0, 16384) zeros(1, 16384)]; % Столько же АМ-отсчетов s s1=2*s/(max(s)-min(s)); % Нормировка исходного s1=s1-(max(s1) min(s1))/2; % колебания (-1 <s1 <1) Построение одностороннего амплитудного спектра АМ-колебания figure(7) Определение параметров избирательной цепи (колебательного контура), выбранные с учетом полосы частот, занимаемой амплитудно-модулированным колебанием, и представление избирательной цепи в виде линейного Simulink-блока системы MATLAB. Вычислить относительную величину уменьшения коэффициента амплитудной модуляции при прохождении АМК-колебания через избирательную цепь. figure(8); Аналитический расчет нелинейного резонансного усилителя, сформированного из последовательно включенных безынерционного нелинейного элемента (кусочно-линейная аппроксимация) и избирательной цепи, параметры которых были определены ранее.В ходе проведенной работы рассчитан амплитудный спектр заданного колебания, определено распределение мощности в спектре, граница и полоса частот, занимаемую колебанием. Проведен выбор несущей для радиопередачи заданного колебания при амплитудной модуляции и построены временные и спектральные диаграммы амплитудно-модулированного колебания при модуляции заданным колебанием с коэффициентами амплитудной модуляции М = 0.5; 0,2; 0,8. Также определены параметры избирательной цепи (колебательного контура), выбранные с учетом полосы частот, занимаемой амплитудно-модулированным колебанием, и представлена избирательная цепь в виде линейного Simulink-блока системы MATLAB, вычислена относительная величина уменьшения коэффициента амплитудной модуляции при прохождении АМ-колебания через избирательную цепь.

В результате изучения дисциплины "Радиотехнические цепи и сигналы" мы должны знать и уметь использовать: - математические модели сообщений, сигналов и помех;

-методы формирования и преобразования сигналов в радиотехнических системах;

- частотные и временные характеристики типовых линейных звеньев первого и второго порядка;

- методы анализа прохождения гармонических сигналов через нелинейные и параметрические цепи;

- основные законы преобразования спектра сигнала в нелинейных и параметрических цепях;

- основные виды искажений типовых управляющих сигналов и радиосигналов в линейных цепях.

Курсовая работа имеет целью закрепить навыки проведения спектрального анализа периодических и непериодических управляющих сигналов, разложения сигналов в ряд Котельникова и восстановления сигналов, определения спектров радиосигналов при амплитудной модуляции для произвольного управляющего сигнала, моменты случайных стационарных сигналов, их энергетические спектры и функции корреляции.

Основная задача курсовой работы - закрепление навыков использования вычислительной техники для решения типовых радиотехнических задач. В содержательном плане курсовая работа сводится к приобретению опыта практической аппроксимации статических характеристик нелинейных элементов методом полиноминальной и кусочно-линейной аппроксимации для расчета характеристик типового радиотехнического звена, отработку навыков изложения результатов технических расчетов, составления и оформления технической документации.

Исходными данными для выполнения работы являются: 1). вид колебания, обрабатываемого в типовом радиотехническом звене;

2). вольт-амперная характеристика безынерционного нелинейного элемента, используемого в радиотехническом звене;

3). корреляционные (спектральные) свойства гауссовой помехи и спектральная плотность мощности гауссового шума.

В соответствии с перечисленными выше исходными данными нужно выполнить следующие действия.

1. Рассчитать амплитудный и фазовый спектры заданного колебания, определить распределение мощности в спектре, границы и полосу частот, занимаемую колебанием.

2. Провести выбор несущей для радиопередачи заданного колебания при амплитудной модуляции и построить временные и спектральные диаграммы .

3. Определить параметры избирательной цепи (колебательного контура), выбранные с учетом полосы частот, занимаемой амплитудно-модулированным колебанием, и представить избирательную цепь в виде линейного Simulink-блока системы MATLAB.

4. Выполнить кусочно-линейную аппроксимацию вольт-амперной характеристики безынерционного нелинейного элемента .

5. Выполнить степенную аппроксимацию вольт-амперной характеристики безынерционного нелинейного .

6. Провести аналитический расчет нелинейного резонансного усилителя, сформированного из последовательно включенных безынерционного нелинейного элемента (кусочно-линейная аппроксимация) и избирательной цепи, параметры которых были определены ранее. Определить коэффициент усиления, коэффициент полезного действия и коэффициент нелинейных искажений.

7. Составить блок-схему Simulink-модели нелинейного резонансного усилителя (кусочно-линейная аппроксимация).

8. Провести аналитический расчет квадратичного амплитудного детектора, сформированного из последовательно включенных безынерционного нелинейного элемента и избирательной цепи, представленной RC-цепью. Параметры RC-цепи должны быть выбраны таким образом, чтобы мощности шума и помехи на выходе детектора были минимальными при заданном коэффициенте нелинейных искажений.

9. Составить блок-схему Simulink-модели квадратичного детектора, настроить параметры модели и среды моделирования, выполнить моделирование и сравнить результаты моделирования с результатами аналитического расчета.

10. Составить блок-схему Simulink-модели радиоканала передачи заданного колебания, состоящего из нелинейного резонансного усилителя и квадратичного детектора с учетом влияния внутренних шумов и внешней помехи.

1. Расчет амплитудного и фазового спектра заданного колебания, определение распределения мощности в спектре, границу и полосу частот, занимаемую колебанием figure(1);

T=50e-3;

t=linspace(-T/2,T/2,1024);

s=[zeros(1,256) 10*ones(1,256) linspace(10,0,256) zeros(1,256)];

dt=t(2)-t(1);

plot(t,s) grid on

Дискретная модель исследуемого колебания (1024 отсчета) figure(2);

Sf=fft(s)/2^10; % fft - быстрое преобразование Фурье

Sfs=fftshift(Sf); % Sfs - симметричный вид спектра

Sfm=abs(Sfs); % Sfm - амплитудный спектр

Sfp=angle(Sfs); % Sfp - фазовый спектр

F=1/T; %Частота основной гармоники спектра stem(F*(-20:20),Sfm(2^9-20 1:2^9 20 1)) % Амплитудный спектр колебания (20 гармоник)

Амплитудный спектр колебания.

Распределение энергии в спектре figure(3)

Es0=abs(Sf(1))^2; % Здесь Es0 = 14.062

Es2=cumsum(abs(Sf(2:10)).^2);

Esn=[Es0 2*Es2 Es0]*T; %энергия периодического колебания на одном периоде повторения T

Est=dt*sum(s.^2); %энергия колебания на одном периоде повторения plot(0:9,Esn/Est) xlabel("№ Гармоники") ylabel("Es(n)/Es,В") grid on

Частота, КГЦ 0 1 2 3 4 5 6 7

Энергия, МДЖ 7,81755 8,70948 8,89593 9,05549 9,18554 9,259106 9,30206 9,341963

Итоговая 0,703125 1,48488 1,574073 1,592718 1,608675 1,621679 1,629036 1,633332

В ходе проведенной работы рассчитан амплитудный спектр заданного колебания, определено распределение мощности в спектре, граница и полоса частот, занимаемую колебанием.

Проведен выбор несущей для радиопередачи заданного колебания при амплитудной модуляции и построены временные и спектральные диаграммы амплитудно-модулированного колебания при модуляции заданным колебанием с коэффициентами амплитудной модуляции М = 0.5; 0,2; 0,8. Можно сказать, что чем больше коэффициент, тем уже осциллограмма сигнала и меньше двухсторонний амплитудный спектр. Также определены параметры избирательной цепи (колебательного контура), выбранные с учетом полосы частот, занимаемой амплитудно-модулированным колебанием, и представлена избирательная цепь в виде линейного Simulink-блока системы MATLAB, вычислена относительная величина уменьшения коэффициента амплитудной модуляции при прохождении АМ-колебания через избирательную цепь.

Также выполнена степенная и кусочно-линейная аппроксимация нелинейного безынерционного элемента. Проведен аналитический расчет нелинейного резонансного усилителя, сформированного из последовательно включенных безынерционного нелинейного элемента (кусочно-линейная аппроксимация) и избирательной цепи, параметры которых были определены ранее. Определила коэффициент усиления, коэффициент полезного действия и коэффициент нелинейных искажений. Построена блок - схема квадратичного детектора, блок-схема Simulink-модели радиоканала передачи заданного колебания. В результате построения получены осциллограммы колебания на приемной и передающей стороне.

1. Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов очной формы обучения на базе среднего (полного) общего образования специальность 210312.65 «Аудиовизуальная техника». М.П. Трухин

Размещено на .ru