Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине "теория электрической связи" для студентов специальности (стр. 10 из 11)
ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Загрузить исполняющий файл com_pll3.svu (Рис.2). Дополнить модель анализирующим модулем для регистрации модулирующего сигнала. Запустить модель на цикл моделирования и построить графики передаваемого и принятого сообщений и их спектры. (Для улучшения разрешения по частоте следует использовать временные окна и изменение масштаба по оси частот.) Определить время переходного процесса в системе ФАПЧ и коэффициент нелинейных искажений выходного сигнала частотного детектора. Во внимание принимать первые три гармоники модулирующего сигнала.
2. Исследовать влияние разновидностей (типа) используемого формирующего фильтра на время переходного процесса, заменяя фильтр Бесселя, на фильтр Баттерворта, затем – Чебышева (неравномерность частотной характеристики - 0,1дБ). Порядок и настройки фильтра сохранить те же.
Используя в качестве формирующего фильтр Чебышева, изменяя его порядок от 3 (исходное значение) до 8, построить зависимость времени переходного процесса и коэффициента нелинейных искажений от порядка фильтра.
 |
3. Исследовать зависимость времени переходного процесса и коэффициента нелинейных искажений от изменения коэффициента усиления в петле обратной связи. Для этого целесообразно вернуться к исходному значению порядка фильтра (3) и, изменяя коэффициент усиления усилителя, (модуль 4) регистрировать время переходного процесса и спектр выходного сигнала. Последний дает возможность рассчитать коэффициент нелинейных искажений. Оценить максимальный коэффициент усиления, при котором еще обеспечивается устойчивая работа ЧМ детектора.
4. Заменить источник ЧМ сигнала источником гармонического колебания (амплитуда -1,414 В, частота – 1кГц). Дополнительно ввести анализирующий модуль для регистрации выходного - сигнала генератора управляемого напряжения. Получить оценки спектров сигналов задания и сигнала формируемого ФАПЧ как управляемого генератора. Сравнить спектры и оценить уровень нежелательных (паразитных) компонент в выходном сигнале ФАПЧ. Исследовать зависимость уровня второй гармоники в спектре выходного сигнала ФАПЧ от порядка формирующего фильтра Бесселя (порядок изменять от 3 до 8). Построить график этой зависимости.
5. Для исследования явления захвата и удержания задающего колебания следует дополнить исходную модель (файл com_pll3.svu) элементами, моделирующими перестройку частоты несущего колебания на входе ФАПЧ. Для этого между источником ЧМ сигнала (модуль 2) и входом ФАПЧ (модуль 3) следует поместить фрагмент схемы моделирующий перестройку частоты, изображенный на рис. 3.
 |
Параметры дополнительно введенных модулей.
а) Параметры генератора ЛЧМ сигнала (Freq. Sweep):
Amp = 1B
Start.freq = 1.9КГц
Stop.freq = 2.15КГц
Period = 0.5с
б) Параметры полосового фильтра (Band Pass):
Тип – Баттерворт
Порядок – N=5
Частоты среза fLO = 750Гц, fHI = 1500 Гц.
Частоту генератора передаваемого сообщения следует увеличить до 100Гц. После внесения изменений запустить модель и построить график сигнала на выходе ФАПЧ. По графику определить момент начала формирования сигнала с частотой 100Гц (момент захвата) и момент окончания формирования (момент срыва слежения). Зная скорость сканирования частоты Sweep-генератора и его начальную (конечную) частоту, определить полосу захвата и полосу удержания ФАПЧ.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.
1. Наименование работы, ее цель и задачи.
2. Структурная схема моделей, их параметры, параметры системного времени.
3. Эскизы графиков сигналов, их спектров построения зависимости и вычисления значения параметров в соответствии с пунктом 1…4.
4. Выводы в соответствии с пунктами 1…4 «Хода выполнения работы».
ЛИТЕРАТУРА.
1. Шахгильдян В.В., ЛяховкинА.А. Системы фазовой автоподстройки частоты. М., "Связь",1972, стр. 15-36, 80-84.
2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М. «Советское радио» 1977г. Стр 357-359.
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ.
Объяснить на физическом уровне, почему ФАПЧ как управляемый генератор в установившемся режиме имеет нулевую ошибку отслеживания частоты задающего колебания.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ПРИЕМНИКА БИНАРНЫХ СИГНАЛОВ.
Цель работы: Исследовать свойства, характеристики и параметры оптимального приемника бинарных сигналов.
Задачи работы:
1. Изучить алгоритм обработки бинарных сигналов в оптимальном приемнике.
2. Изучить рабочие характеристики оптимального приемника.
3. Изучить влияние линии связи на работу оптимального приемника бинарных сигналов.
ВВЕДЕНИЕ.
Частным случаем дискретных сигналов являются сигналы бинарные, принимающие одно из двух возможных значений (0,1 или -1,+1). Прием бинарных сигналов в шумах является одной из важных проблем, решаемых в теории электросвязи. На решении этой проблемы основаны многие методы оптимальной обработки сигналов в цифровых системах связи.
Бинарный сигнал может быть представлен в виде
,где
, ступенчатая функция,
, длительность элементарной бинарной посылки сигнала,
, информационный параметр бинарного сигнала, представляющий в рассматриваемом случае последовательность значений 
,
, амплитуда передаваемых импульсов.Оптимальный приемник, структурная схема которого приведена на рис. 1, представляет собой устройство, осуществляющее когерентную обработку поступающей импульсной последовательности с использованием информации о моментах изменения передаваемого бинарного сигнала. Эта обработка включает интегрирование сигнала в течение времени
и сравнении полученного результата интегрирования с заданным порогом. Входным сигналом приемника является аддитивная смесь 
,где
- Гауссов белый шум.  |
Приемник оптимален в смысле минимума средней вероятности ошибочных решений, получаемых при обработке каждого поступающего на его вход информационного бита. Средняя вероятность ошибочного решения будет равна
,где
- функция Гаусса,
- отношение энергии на бит к спектральной плотности шума.Как видно из приведенной формулы,
является только функцией от соотношения энергий на бит сигнала и шума. Эта зависимость является одной из разновидностей характеристик, используемых для оценки качества приема дискретных сигналов в шумах и называемых рабочими характеристиками приемника (РХП).ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.
В данном исследовании работа оптимального приемника воспроизводится моделью, структура которой приведена на рис. 2. Источник 9 генерирует случайную бинарную последовательность
, с которой смешивается Гауссов белый шум, поступающий от источника 1. Эта смесь обрабатывается модулем 10, осуществляющим скользящее усреднение на интервале . Дискретизация проинтегрированного сигнала по времени осуществляется модулем 11, сравнение с порогом - модулем 3. Модули 12 и 15 воспроизводят работу такого же приемника, но обрабатывающего импульсную последовательность без шумов, а, следовательно, и без ошибок при принятии решений. Этот приемник используется в качестве эталонного по отношению к исследуемому при оценке правильности принятия решений. Для получения оценок вероятности ошибочных решений в данной работе используется метод статистических испытаний (метод Монте-Карло), предусматривающий накопление и обработку статистических данных при обработке приемником, поступающей на его вход случайной бинарной последовательности 
. Результаты обработки каждого поступившего на вход приемника бита (принятое решение) оценивается на предмет правильности или ошибочности, суммируются с результатом предыдущих оценок и эта сумма делится на число обработанных бит. При неограниченном увеличении числа обрабатываемых бит, полученное отношение сходится по вероятности к соответствующей вероятности (в нашем случае - средней вероятности ошибочных решений). Процесс моделирования заканчивается при достижении заданного порогового числа анализируемых событий (в нашем случае - ошибок в принятии решений).