Курсовая работа по электротехнике Расчет цепи переменного тока Трехфазные цепи Асинхронный двигатель Расчет мостового выпрямителя Курсовая работа по радиотехнике Курс лекций по физике

Курсовые и контрольные расчеты по электротехнике и радиотехнике

Преимущества цифровой обработки сигналов.

Принцип цифровой фильтрации. Импульсная характеристики и передаточная функция цифрового фильтра.

Вводные замечания.

Последние годы характеризуются быстрым развитием дискретных систем передачи информации, в которых широко применяется математическое моделирование процессов фильтрации, основное на использование ЭВМ.

Это новое направление оказывает большое влияние на развитие теории и техники цепей и сигналов.

Цифровые фильтры имеют ряд преимуществ.

Основные из них:

Надежность в работе

Стабильность характеристик недостижимые в аналоговых фильтрах – обусловлены преобразованием континуального сигнала в двоичное число, представленное стандартными сигналами (импульсами и паузами).

Общее представление принципе цифровой обработки континуального сигнала можно получить из схемы, изображенной на рис. 12.1, на котором даны эпюры колебаний в различных точках схемы.

 


Рис. 12.1 Функциональная схема цифрового фильтра.

Входной сигнал S(t) подвергается сначала дискретизации по времени с помощью электронного ключа ЭК, работающего с шагом Т.

Сигнал SТ(t) на выходе ЭК имеет вид последовательности равноотстоящих выборками (отсчетами) сигнала S(t). Дискретный сигнал.

Предполагается, что при выборе шага T обеспечивается сохранение информации, содержащейся в континуальном сигнале S(t).

Каждый отсчет запоминается в интегрирующей RC- цепи на время, необходимое для срабатывания аналого – цифрового преобразователя АЦП.

Это время должно быть не больше шага Т.

В результате на выходе RC – цепи получается ступенчатое колебание SТ(t).

В АЦП каждый отсчет квантуется по уровню и преобразуется в кодовое слово – двоичное число, составленное из r разрядов, каждый из которых представлен нулем или единицей (паузой или стандартным импульсом).

Квантование заключается в том, что отсчет измеряется и ему присваивается один уровень из общего числа возможных.

Это число равно 2r .

Например, при r=10 получается 210=1024 уровня.

Каждому разряду соответствует своя шина, так что на выходе АЦП закодированный цифровой отсчет представлен в виде комбинации из бинарных чисел (пауз и импульсов), возникающих на r выходных шинах одновременно (параллельный код).

Максимально возможному значению отсчета соответствует кодовое слово, составленное из r импульсов, нулевому значению отсчета – слово из r пауз.

Точность представления отсчета тем, выше, чем длиннее кодовое слово, т.е. чем больше в нем бинарных чисел.

Принцип дискретной фильтрации. Дискретный сигнал на входе цифрового фильтра представляет, собой последовательность из № отсчетов S(kT), k=0,1..., №-1, взятых с интервалом Т из континуального сигнала S(t).

Характеристики цифровых сигналов. Методы анализа дискретных сигналов и цепей. Примеры анализа. В предыдущих параграфах под дискретизацией сигнала S(t) подразумевалось аналитическое его представление с помощью совокупности отсчетов в дискретные моменты времени hDt, или также выборки функции S(t) в моменты времени t=hDt.

Преобразование аналог-цифра (АУП). Шумы квантования. Цифро-аналоговое преобразование. Быстродействие арифметических устройств.

Преобразование цифра-аналог и восстановление континуального сигнала. Обратное преобразование сигнала из цифровой в континуальную форму производится с помощью двух устройств

Принципы оптимальной линейной фильтрации сигнала на фоне помех. Передаточная функция и импульсная характеристика фильтра. Сигнал и помеха на выходе согласованного фильтра. Центральной проблемой радиотехники была и остается проблема помехоустойчивости связи. Система связи должна быть спроектированной так, чтобы она обладала способностью наилучшим образом противостоять мешающему действию помех.

Вопросы теории помехоустойчивости радиоприема. Выделение полезного сигнала с помощью линейного частотного фильтра.

Вопросы теории помехоустойчивости радиоприема. Реализация согласованных фильтров. Полученные ранее выражения, определяющие частотную и импульсную характеристики согласованного фильтра, дают возможность найти физическую структуру устройства для оптимальной фильтрации сигнала известной формы.

Переход от аналогового сигнала к цифровому Цифровые сигналы Комплексный сигнал. В современных цифровых системах часто используют комплексный цифровой сигнал. Этот сигнал получают из узкополосной аналоговой входной смеси сигнала и помехи

Способы получения цифровых сигналов Схема с двумя фазовыми детекторами. Квадратурные компоненты S(t) и C(t) могут быть получены с помощью двух фазовых детекторов, каждый из состоит из перемножителя и фильтра нижних частот (ФНЧ), причем ФНЧ должен максимально подавлять вторую гармонику (с частотой 2w0) и пропускать с минимальными искажениями разностный компонент

Расчет линейной электрической цепи методом эквивалентных преобразований

Расчет однофазной цепи переменного тока

Последовательность закодированных цифрами отсчетов поступает в цифровой фильтр ЦФ, представляющий собой вычислительное устройство в котором над кодовыми словами производится определенные математические операции (сложение, умножение, а также задержка во времени), соответствующие заданному алгоритму.

В результате этих операций на выходе ЦФ возникают новые кодовые слова, соответствующие профильтрованному сигналу.

В цифро-аналоговом преобразователе ЦАП каждое слово приводит в действие группу электронных ключей, которые управляют суммированием эталонных напряжений, соответствующих каждому из разрядов.

В результате на выходе ЦАП воспроизводятся отсчеты в аналоговой.

Такое декодирование является процессом, обратным происходящему в АЦП.

Напряжение на выходе ЦАП SТвых(t) имеет ступенчатую форму, причем высота каждой ступени равна отсчету выходного сигнала в соответствующий момент времени.

Под выходным дискретизованным сигналом SТвых(t) в дальнейшем будет подразумеваться последовательность «тонких» импульсов, амплитуды которых равны высотам соответствующих ступеней.

В четырехполюснике, который можно назвать синтезирующим фильтром СФ, осуществляется преобразование дискретной последовательности в континуальный выходной сигнал SТвых(t).

Очевидно, что перечисленные выше преобразования, производимые над каждым отсчетом входного сигнала, должны выполнятся за время, меньшее шага Т.

Кроме того, должна обеспечиваться строгая синхронность управления электронными ключами, используемыми для осуществления поразрядного сложения, вычитания и других операций над кодовыми словами.

Все это приводит к необходимости применения сложной системы синхронизации вспомогательных импульсных последовательностей, с помощью которых на каждом шаге Т обеспечиваются стирание старой информации в двоичных элементах (например, в триггерах) и ввод в них новой информации.

Задача решается формированием указанных последовательностей из единого гармонического колебания с частотой 1/Т, получаемого от опорного генератора.

В связи с тем, что Т является основным параметром цифрового фильтра, особое внимание уделяется повышению стабильности частоты этого генератора.

Применение интегральных микро схем позволяет с успехом решать перечисленные выше сложные задачи.


На главную страницу. Решение задач курсовой по электротехнике и радиотехнике