Реферат: Радиотехнические цепи и сигналы

Государственныйкомитет Российской Федерации

по связи иинформатизации

Сибирскаягосударственная академия

телекоммуникаций иинформатики

Кафедрарадиотехнических систем

Чернецкий Г.А.

«РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ»

Методические указанияк курсовой работе

ПРЕОБРАЗОВАНИЕСИГНАЛОВ

В РАДИОТЕХНИЧЕСКИХУСТРОЙСТВАХ

для студентов 3 курсаспециальности 200700 — «Радиотехника»


Новосибирск

1997

ПРЕДИСЛОВИЕ

         «Радиотехнические цепи и сигналы» (РТЦ иС) — базовая дисциплина в системе подготовки современного инженера в областирадиотехники и радиоэлектроники. Его целью является изучение фундаментальныхзакономерностей, связанных с получением сигналов, их передачей по каналамсвязи, обработкой и преобразованием в радиотехнических цепях. Важная задачакурса РТЦ и С — научить студентов выбирать математический аппарат для решенияконкретных научных и технических задач в области радиотехники, видеть теснуюсвязь математического описания с физической стороной рассматриваемого явления, уметьсоставлять математические модели изучаемых процессов с учетом этих целей изадач. Курсовая работа ориентирована на закрепление навыков и формированиеумений по математическому описанию сигналов, определению их вероятностных ичисловых характеристик, энергетической и корреляционной функции ихарактеризующих их параметров, а также по анализу преобразования случайногопроцесса в нелинейных цепях. Кроме этого, студенты должны иметь глубокое знаниеобобщенной структурной схемы радиотехнической системы передачи сообщений иосуществляемых в ней многочисленных преобразований.

         Успешное выполнение курсовой работы предполагаетиспользование студентами знаний из предшествующих дисциплин — «Высшаяматематика», «Основы теории цепей», «Теориявероятностей».

         В настоящих методических указаниях приведенызадания на курсовую работу, образцы вариантов исходных данных и даныметодические указания по его выполнению. Конкретные варианты заданий выдаютсястудентам индивидуально. В приложениях приведен необходимый справочный материал.В конце дан список  литературы для самостоятельного изучения соответствующихразделов курса.

         На основании выше изложенного курсовая работавыполняется по теме «Преобразование сигналов в радиотехническихустройствах» и включает в себя следующие разделы:

         1. Составление обобщенной структурной схемырадиотехнической  системы передачи непрерывных сообщений дискретными сигналамии описание функциональных преобразований сообщений и сигналов в ней сприведением графических иллюстраций во временной и частотной областях.

         2. Определение вероятностных и числовыххарактеристик.

         3. Определение корреляционной функции сигнала.

         4. Нелинейное преобразование сигналов.

 

1. ЗАДАНИЕ НАКУРСОВУЮ РАБОТУ.

1.1. Вводные замечания.

         В предисловии дано обоснование направленностисодержания курсовой работы с учетом места курса «Радиотехнические цепи исигналы» в подготовке радиоинженеров.

         Задание учитывает устойчивые тенденции перехода отаналоговых систем к цифровым системам передачи и обработки непрерывныхсообщений на основе дискретизации, квантования и импульсно-кодовогопреобразования исходных непрерывных сообщений (см. ниже п. 1.2).

         Статистическое описание радиотехнических сигналов,оценивание их физических характеристик является математическим«инструментом» радиоинженера при решении многообразных практическихзадач (п. 1.3).

         Наряду с полным описанием свойств сигналов спомощью многомерных вероятностных характеристик широко применяются такжефункция энергетического спектра и корреляционная функция сигналов. Последниесвязаны между собой преобразованием Фурье (по теореме Хинчина-Винера) и имеютфундаментальное значение в теории стационарных случайных процессов. Нахождениекорреляционной функции сигналов с различным энергетическим спектромпредусмотрено в п. 1.4 задания.

         В п. 1.5 задания требуется определить вероятностныеи числовые характеристики сигнала на выходе безынерционного нелинейногоустройства с заданной зависимостью y = f(x) при воздействии на негостационарного гауссовского случайного процесса.

1.2. Составлениеструктурной схемы радиотехнической системы.

        

          Изобразить обобщеннуюструктурную схему радиотехнической системы передачи непрерывных сообщенийдискретным сигналом. Привести краткое описание назначения входящих в нее блокови графики временных и спектральных диаграмм на выходе каждого из них,иллюстрирующие (качественно) преобразование сообщения и сигнала в системепередачи непрерывных  сообщений. Вид модуляции выбирается самостоятельно.

1.3. Определениевероятностных и числовых характеристик.

         Для заданной реализацииэргодического сигнала U(t), вид и параметры которой соответствуют вашемуварианту, определить:

         а) Одномерную плотность распределения вероятностей мгновенных значений w(u);

         б) Функцию распределениявероятности F(u);

         в) Математическоеожидание, дисперсию и среднеквадратическое отклонение двумя способами:

        

         — усреднением помножеству реализаций;

         — усреднением повремени;

         г) Вероятность того, чтозначения сигнала превысят заданный уровень анализа Ua илибудут находится в заданном интервале от U1до U2.

         Построить графики w(u)и F(u) и показать на них математическое ожидание, среднеквадратическоеотклонение, вероятность того, что значения сигнала будут меньше уровня анализа Uaили будут находится в заданном интервале.

1.4. Определениекорреляционной функции сигнала.

         Для случайного сигнала сзаданным энергетическим спектром W(w)определить:

         а) КорреляционнуюфункциюK(t);

         б) эффективную ширинуспектра;

         в) интервал корреляции.

         Изобразить графики W(w) и K(t), показать на них эффективную ширину спектра и интервалкорреляции.

1.5. Нелинейноепреобразование сигналов.

         Стационарный гауссовскийслучайный процесс u(t) с параметрами m(t) иs(t) воздействует на безынерционнуюнелинейную цепь с характеристикой, заданной в варианте.

         Определить плотностьраспределения вероятностей w(y) процесса на выходе цепиy(t), егоматематическое ожидание, дисперсию и среднеквадратическое отклонение.

         Построить графикивходного и выходного процессов относительно заданной передаточнойхарактеристики безынерционной нелинейной цепи и соответствующих им плотностейраспределения вероятностей мгновенных значений w(uвх) и w(y).Показать на нихmx, sx, my, sy.

         Графики должны бытьпостроены с учетом заданных параметров входного процесса и цепи.

4.

         Помехоустойчивоекодирование и декодирование поясняется для случая использования кода спроверкой на четность.

         1.

         2. В основе выполненияпункта 1.3. лежит определение плотности распределения вероятностей мгновенныхзначений по временной реализации U(t) эргодического сигналадлительностью T. При этом плотность распределения вероятностейопределяется соотношением вида

                  

                   />

                                Dx®0                                    T®¥

                                                                              Dx®0

где />   представляет собойотносительное время пребывания зна-

      T®¥             чений реализации в интервале отx до (x+Dx).

         В курсовой работеиспользуется графический (“ручной”) способ определения/>времени пребываниязначений случайного напряжения Ui(t) в интервале от Uдо (U+DU) для различных U. При этомполучаем гистограмму распределения вероятностей. По определению

         />

следовательно,/>т.е. в общем случае w(u)получается путем аппроксимации (сглаживания) гистограммы распределениявероятностей непрерывной кривой или ожидаемым законом распределения.

         Описанные вышесоотношения должны удовлетворять условию нормировки

                   P[¥ < xi(t)< ¥]= 1     для   0 £ t£ T

и, соответственно,

                    />

         Для интервала времени,на котором напряжение является постоянным на некотором уровне U0,плотность распределения вероятностей представляет собой дельта-функцию d(u- U0),удовлетворяющую условию нормировки

                            />

         Выражения для плотностии функции распределения вероятностей должны быть заданы (описаны) для диапазонаизменения значений и в пределах от ¥  до ¥. Если w(u) содержитдельта-функцию, то она обозначается как  p(U0) × d(u-U0) ,  где p(U0) — вероятностьзначения U0. В функции распределения F(u) призначении  u = U0  будет скачок на величину p(U0).Выражение и график F(u) должны удовлетворять условию «неубываемости»ее в пределах  ¥ <u< ¥.

         Вероятность попаданиязначений сигнала в заданный интервал

U1£ u £ U2 определяется через плотностьраспределения вероятностей известным соотношением

                   />

         3. При выполнении пункта1.4 рекомендуется для упрощения расчетов учитывать особенность определенияфункции корреляции узкополосного случайного процесса. Получаемые выраженияцелесообразно приводить к виду, близкому к табличному или к виду характерныхфункций, например, sin(x)/x, sin2(x)/x2,что упрощает расчеты. В приложении 1 приведен справочный материал дляинтегралов, встречающихся в работе подинтегральных выражений.

         Эффективная ширинаспектра  Dfэффи интервал корреляции t0следует определять по функции энергетического спектра и функции корреляциисоответственно. Выражение для связи между  Dfэфф и t0рекомендуется использовать только для проверки правильности расчетов.

         Для удобства расчетов ипостроения графиков энергетического спектра W(w) и функции корреляции B(t) значения w иtможно задавать в виде

         w = k ×a, t= k ×1/a, где k — числа 0, 0,5, 1,0, 1,5,2, и т.д., что позволяет упростить расчет. Однако, при этом оси w и tграфиков W(w)и B(t) должны бытьпромасштабированы и в абсолютных значениях wиt.

                            Примечание:целесообразно график энергетического                                                       спектрастроить как функцию линейной                                                        частотыW(f) и определять, соответствен-                                                          но,Dfэфф.

         4. Целью выполненияпункта 1.5 является закрепление навыков нахождения плотности распределения ичисловых характеристик процесса на выходе нелинейных безынерционных устройств сзаданной передаточной характеристикой. В варианте курсовой работы заданыхарактеристики наиболее распространенных нелинейных радиотехнических устройств.

         Плотность распределениямгновенных значений процесса на выходе w(y) представляется черезизвестное распределение входного процесса w(x)

на основе соотношения дляфункционально связанных величин y = f(x).

                   />,

или с учетом обратной функции x= j(y)соотношением вида

                   />.

         В случае, когда обратнаяфункция x = j(y)неоднозназначна, то

                            />,

где x1, x2,… — значения входной величиныx, соответствующие рассматриваемому значениюy.

         Если характеристика y= f(x) постоянна на некотором интервале изменения x, то w(y)будет содержать слагаемое с дельта-функцией, учитывающее интегральнуювероятность пребывания x ниже (или выше) определенного уровня.

         При вычислениях w(y)для гауссовского процесса на входе возникает необходимость вводитьтабулированную переменную />,чтобы воспользоваться таблицами интегральных форм для нормального закона (см.приложение 1). При этом необходимо помнить, что пределы интегрирования должныбыть также изменены с учетом вида новой переменной t. В случаенеобходимости выражения интегралов приводятся к табличному виду.  Еслиинтегралы не имеют явного решения, необходимо применять численные методывычислительной математики.

         Расчеты и построенияграфиков  должны соответствовать условию нормировки (см. п.2).

                   />              и                 />.

         В приложении 2 приведенызначения табулированных функций j(x)и f0(x).

         5. В пояснительнойзаписке к курсовой работе должны быть введение и заключение. Во введенииформулируются цели курсовой работы по каждому из пунктов с учетом значимости ихсодержания в инженерной подготовке. В заключении дается краткий анализрезультатов с отражением их особенностей.

         6. Библиографияиспользуемой литературы должна быть составлена в соответствии с существующимитребованиями (см. список литературы).

ЛИТЕРАТУРА

 

         1. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи исигналы: Учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь,1986. – 512 с.

         2. Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехническиецепи и сигналы: Учебник для вузов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио исвязь, 1994. – 480с.

         3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы:Учебник для вузов по спец. “ Радиотехника”. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.:Высш. шк., 1988. – 448 с.

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике