Расчёт генератора шума (стр. 1 из 2)

Реферат

Курсовая работа – с. 20, ил. 6, библиогр. ссылок 3 назв.; графическая часть – 1 лист формата А3, 1 лист формата А4.

ГЕНЕРАТОР ШУМА, ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР, СИСТЕМЫ СЪЁМА ИНФОРМАЦИИ, “БЕЛЫЙ ШУМ”.

В курсовой работе произведен расчет генератора шума. В соответствии с исходными данными выбрана структурная схема генератора, разработана принципиальная схема устройства, произведен расчет параметров элементной базы генератора шума. Рассчитанный генератор удовлетворяет требованиям задания.

Содержание

Введение 5

1 Общие сведения о помехоустойчивости радиоприёма. 6

2. Прохождение шума через тракт приёмного устройства 8

2.1 Прохождение шума через высокочастотный тракт приемника 8

2.2 Прохождение шума через амплитудный линейный детектор 11

3 Выбор и обоснование структурной схемы 14

4 Выбор и обоснование принципиальной схемы 15

5 Расчётная часть 16

5.1 Расчёт перевичного источника шума и усилительных каскадов 16

5.2 Расчёт полосового фильтра 17

Заключение 19

Список литературы 20
Введение

Под "шумом" в узком смысле этого слова часто понимают так называемый белый шум, характеризующийся тем, что его амплитудный спектр распределен по нормальному закону, а спектральная плотность мощности постоянна для всех частот.

В более широком смысле под шумом, по ассоциации с акустикой понимают помехи, представляющие собой смесь случайных и кратковременных периодических процессов. Кроме белого шума выделяют такие разновидности шума, как фликкер-шум и импульсный шум.

В генераторах шума используется белый шум, так как даже современными способами обработки сигналов этот шум плохо отфильтровывается.

В данной работе был разработан генератор шума предназначенный для блокирования систем съёма информации, работающих в радио диапазоне от 130 до 170 МГц.

1 Общие сведения о помехоустойчивости радиоприёма.

Основное назначение любого радиоприёмного устройства состоит в извлечении информации, содержащейся в принимаемом сигнале. Особенностью условий работы любого радиоприёмного устройства является то, что приём полезных сигналов неизбежно сопровождается действием внутренних и внешних помех. Внутренние, а также большинство внешних помех представляют собой случайные (т.е. заранее не предсказуемые) процессы. Поэтому абсолютно не искажённое воспроизведение информации, содержащейся в сигнале, принимаемом на фоне таких помех, оказывается принципиально не возможным.

В данной работе разработан генератор шума поэтому внутренние шумы радиоприёмных устройств здесь не рассматриваются.

Из общего перечня помех можно выделить две обширные категории помех – шумовые (гладкие) и импульсные.

К шумовым помехам относятся:

1). Помехи, возникающие при электризации антенны.

2). Помехи, обусловленные тепловым движением зарядов в космическом пространстве, атмосфере Земли и на её поверхности.

3). Помехи, возникающие при работе люминесцентных ламп и т.п.

4). Организованные шумовые помехи, создаваемые средствами радиопротиводействия. Организованные помехи такого вида иногда называют универсальной в том смысле, что из числа других возможных помех она оказывается практически одинаково эффективной по отношению к приёмникам различного назначения.

Общим свойством рассматриваемых шумовых помех является их широкоспектральность. Этот термин указывает на то, что ширина энергетического спектра помехи существенно превосходит полосу пропускания приёмника.

Ширкоспектральность шумовой помехи позволяет считать, что её спектральная плотность S_Э.ВХ в пределах частотной характеристики приёмника является постоянной величиной. Помехи такого вида принято сводить к единому эквиваленту – белому шуму, спектральная плотность которого принимается равной S_Э.ВХ и считается постоянной в бесконечных пределах. Таким образом, величина S_Э.ВХ может служить исчерпывающей характеристикой шумовой помехи.

2. Прохождение шума через тракт приёмного устройства

Расчет прохождения шума и сигнала черед тракт радиоприемного устройства необходим при проведении анализа его помехоустойчивости. Количественная оценка помехоустойчивости может быть определена минимальным сигналом, при котором обеспечивается требуемая точность воспроизведения принимаемой информации. Уровень помехи при этом считается заданным.

Анализ помехоустойчивости радиоприемного устройства сводится к определению реакции исполнительного (оконечного) устройства на случайный процесс, обусловленный совместным действием сигнала и шума в тракте приемника. Конечной целью анализа является установление количественных соотношений между допустимой точностью воспроизведения информации и коэффициентом помехозащищённости приёмника D, т. е. отношения уровней сигнала и шума на выходе ВЧ тракта приемника. После этого принимают величину D соответствующей допустимой точности воспроизведения и определяют минимально допустимый сигнал, т. е. чувствительность приемника.

Исходным положением при анализе помехоустойчивости является сведение всех источников шума к единому эквивалентному генератору шума, согласованного со входом приемника. Сам приемник при этом считается нешумящим.

2.1 Прохождение шума через высокочастотный тракт приемника

Расчет действия одного шума (без сигнала) в тракте приемника представляет интерес, когда радиоприемное устройство находится в режиме ожидания сигнала. В это время в тракте приемника действует только шум, который может вызвать ложную регистрацию сигнала. При расчете прохождения шума (а также шума и сигнала) через ВЧ тракт все его каскады предполагаются линейными, включая и преобразователь частоты, который рассматривается как идеальное устройство, без искажений переносящее спектр входного колебания из диапазона частот настройки приемника в полосу пропускания УПЧ.

Выходное напряжение u(t) ВЧ тракта, на входе которого действует широкоспектральный шум, представляет собой колебательный процесс, амплитуда U и фаза φ которого медленно и случайным образом изменяются во времени:

u(t) = U (t) cos [ω₀ t – φ (t)]. (2.1)

Частота ω₀ колебаний равна центральной частоте настройки ВЧ тракта. Такой процесс называется квазигармоническим. Примерный вид его реализации показан на рис. 1.

u(t)

t

Случайная ф-ция времени U(t) носит название огибающей квазигармонического процесса. Физическое объяснение многих особенностей квазигармонического колебания удобнее провести, если воспользоваться известной ф-лой «косинус разности» и представить (2.1) в виде

, (2.2)

где

Можно показать, что случайные функции U_C(t) и U_S(t) независимы, подчиняются нормальному закону распределения, центрированы около нуля и имеют одинаковую дисперсию D_U=U²_Ш , гдеU_Ш—эффективное значение квазигармонического напряжения. Таким образом, квазигармоническое колебание u(t) в записи (2.2) определяетсякак сумма двух квазигармонических колебаний u_C(t) и u_S(t). Примерный вид их реализации представлен на рис. 2.

Рис. 2. Форма ортогональных составляющих квазигармонического процесса

Наибольший практический интерес представляет случай, когда на входе ВЧ тракта одновременно с широкополосным шумом действует гармонический сигнал U_c(t) =U_m cosw₀, частота которого совпадает с центральной частотой w₀ ВЧ тракта. Поскольку этот тракт рассматривается как линейная система, то результирующее колебание на его выходе представляет собой сумму квазигармоннческого шума u(t) (1.1) и сигнала U_c(t):

u_p(t) = U(t)cos[w₀t -j(t)]+ U_m cosw₀, (2.3)

и само является квазигармоническим колебанием вида

u_р(t)=V(t)соs[w₀t - Ф(t)]

В соответствии с (1.1) и (1.3) огибающую V(t) можно представить вектором V (рис. 3),

Рис. 3. Векторная диаграмма для огибающей аддитивной смеси квазигармонического шума и сигнала

длина которого равна

Вероятностный расчёт прохождения шума через ВЧ каскад радиоприёмного устройства изложен в [1].

2.2 Прохождение шума через амплитудный линейный детектор

Схема детектора показана на рис. 4. Предполагается, что нагрузка детектора безынерционна по отношению к огибающей.

Рис. 4. Детектор кваэигармонических колебаний.

Разделительная цепь R_pC_p задерживает только постоянную составляющую, пропуская флуктуацииe(t) без потерь.

При действии на входе линейного детектора квазигармонического колебания с огибающей U(t) на резисторе R нагрузки образуется случайное напряжение x(t):

x(t) =K_ДU(t) (2.4)

где К_Д — коэффициент передачи детектора.

Плотность вероятности напряжения Е, так же как и для огибающей, подчиняется закону Релея:

. (2.5)

Постоянная составляющаяx₌ случайного напряжения x(t) на нагрузке детектора, его эффективное значение x_эфф и эффективное значение флуктуации e_эфф на выходе разделительной цепи определяются следующими ф-ла.ми:

(2.6)