Порядок выполнения. Міністерство освіти і науки України

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Методичні вказівки

к лабораторним роботам з курсу

«Прийом та обробка сигналів»

РАДІОПРИЙМАЛЬНІ ПРИСТРОЇ

для студентів ІІІ-ІY курсів

форм навчання напряму 6.050901 Радіотехніка та 6.170102

Системи технічного захисту інформації

Розглянуто на засіданні кафедри

«Радіотехніка та технічного захисту інформації»

Протокол № 10 від 23.04. 2014 р.

Затверджено

навчально-видавничою радою ДонНТУ

Протокол № 3 від 20.05.2014p.

УДК 621.396.621.5

Радиоприемные устройства: Методические указания для студентов по курсу «Прийом та обробка сигналів» / А.Г. Сорочан, – Донецк: ДонНТУ, 2014 – 56 с.

Для углубления знаний по дисциплине «Прием и обработка сигналов» в методических указаниях изложены теоретические основы радиоприема, приведены схемы, технические характеристики устройств приема и обработки сигналов. Для самостоятельного оценивания знаний, лучшего понимания изучаемого курса предлагаются вопросы и задачи. В целом данный материал способствует лучшей подготовке в изучении указанной дисциплины, а также успешному выполнению ряда лабораторных работ. План выполнения лабораторных работ приводится в конце методических указаний. Основная цель лабораторных работ направлена на закрепление приобретенных теоретических знаний о процессах, протекающих в приемных устройствах, приобретению навыков практических исследований, умению вести расчеты, а также анализировать полученные результаты исследований.

Составитель: А.Г. Сорочан

Рецензент: д.т.н. Н.І. Чичикало

Подготовлено кафедрой «Радиотехники и технической защиты информации»

Ответственный за издание

СОДЕРЖАНИЕ

Введение..............................................
Приемник прямого усиления..............................
Супергетеродинный приемник с одним преобразованием частоты................................................
Радиоприемник с двойным преобразование частоты...........
Лабораторная работа № 1. Исследование приемника прямого усиления...............................................
Построение виртуальной модели приемника.................
Изучение идеализированной (без шумов) модели приемника...
Изучение влияния шумового напряжения приемника на результат обработки сигнала в приемнике.........................
Изучение обработки полезного сигнала в приемнике при наличии соседнего канала.....................................
Лабораторная работа № 2. Исследование супергетеродинного приемника с одним преобразованием...........................
Построение виртуальной модели канала связи...............
Изучение идеализированной (без шумов) модели приемника...
Изучение влияния соседнего канала на результат обработки сигнала в приемнике........................................
Изучение влияния зеркального канала на результат обработки сигнала в приемнике.......................................
Изучение влияния шумовых свойств каскадов УРЧ на результат обработки сигнала в приемнике.............................
Лабораторная работа № 3. Исследование супергетеродинного приемника с двумя преобразованиями...............................
Построение виртуальной модели канала связи...............
Список рекомендованной литературы
Пример оформления титульного листа.....................

Лабораторные работы

Лабораторная работа № 1

Исследование приемника прямого усиления

Порядок выполнения

І. Построение виртуальной модели канала связи.

Для проведения исследований радиоприемных устройств будем использовать входной сигнал с амплитудной модуляцией (АМ), модулированный однотональным гармоническим колебанием с частотой , описываемый выражением

,

где , – соответственно амплитуда и несущая частота сигнала;

– коэффициент модуляции.

Выбор такого сигнала объясняется простотой его описания и большей наглядностью.

Для исследования приемника в программной среде System View сформировать АМ-сигнал по приведенной ниже структурной схемы

где – несущее (высокочастотное) колебание; – модулирующее колебание.

Из таблицы 1 выбрать параметры сигнала в соответствии с номером группы.

Таблица 1

Исходные данные для устройств модулятора АМ-сигнала

Группа     Параметр
, кГц
, В	1,2	1,7	1,5	1,8	2,0	1,0	2,4
, кГц
	0,8	0,7	0,85	0,75	0,8	0,7	0,6

Исходя из заданных параметров, рассчитать амплитуду модулирующего колебания. На основании исходных данных определить значение нижней (НБ) и верхней (ВБ) боковых частот АМ-сигнала. По полученным значениям НБ и ВБ определить частоты среза полосового фильтра (ПФ), с таким условием, чтобы получить на выходе модулятора сигнал с заданным коэффициентом модуляции . Порядок ПФ принять равным . Установить в устройствах схемы, формирующей АМ-сигнал, заданные и расчетные параметры. Проверить на выходе модулятора временную диаграмму сформированного сигнала , осциллограмма которого должна соответствовать рис. 1.2.

	Рис. 1.2 Временная диаграмма АМ-сигнала

По полученной осциллограмме проверить соответствие параметров сформированного сигнала (амплитуду, частоту, коэффициент модуляции) заданным параметрам. Коэффициент модуляции проверяется по виду временной диаграммы (рис. 1.2) в соответствии с равенством

.

Удовлетворительным считается сигнал передатчика, у которого индекс модуляции отличается от заданного не более чем на .

По заданным данным сигнала рассчитать ширину его спектра . Проверить полученный результат по спектральной диаграмме сформированного сигнала .

Устройство, приведенное на рис. 1.1,формирующее сигнал , можно считать передающим устройством.

В программной среде System View построить виртуальную модель приемника прямого усиления, структурная схема которого приведена на рис.1.3, считая что

– частота принимаемого сигнала равна ;

– входная цепь (ВЦ) – одноконтурный полосовой фильтр, порядок которого , полоса пропускания определена параметрами входного сигнала . Устройство, моделирующее свободное пространство представляет усилитель с коэффициентом усиления , который задается по ходу выполнения работы;

– усилитель УРЧ однокаскадный с коэффициентом усиления . Нагрузкой усилителя является полосовой фильтр первого порядка;

­– нагрузкой амплитудного детектора (АД) считать фильтр нижних частот, порядок которого , частота среза ;

– коэффициент усиления усилителя звуковой частоты (УЗЧ) равен .

Вид структурной схемы приемника прямого усиления

где ВЦ – входная цепь; УС – усилитель высокой частоты; ПФ – полосовой фильтр; АД – амплитудный детектор; УРЧ – усилитель радиочастоты; УЗЧ – усилитель звуковой частоты.

Структурная схема канала связи будет иметь вид

где ПФ – полосовой фильтр с полосой пропускания , порядок фильтра ; ГШ – генератор гауссовского шума со среднеквадратическим отклонением , устанавливается в соответствии с заданием.

Генератор шумового напряжения ГШ моделирует шумы приемника, приведенные к его входу.

Примечание. На каждом этапе моделирования приемника проверять результат прохождения сигнала, сравнивая вид спектральной или временной диаграммы после подключения каждого устройства. Удовлетворительным считается результат обработки сигнала в приемнике, при котором результирующий коэффициент модуляции сигнала на входе амплитудного детектора по отношению к входному сигналу приемника изменился не более чем на .

ІІ. Изучение идеализированной (без шумов) модели приемника.

1. Получить временную диаграмму на выходе приемника (УЗЧ) при коэффициенте затухания в пространстве и уровне шумового напряжения . Получить на экране виртуального осциллографа диаграмму выходного напряжения приемника. Дать сравнительную оценку полученной временной диаграммы выходного сигнала приемника и модулирующего колебания передатчика. При адекватности сравниваемых сигналов, выходной сигнал приемника скопировать и включить в отчет. В отчет должны быть включены спектральные диаграммы сигналов на выходе ВЦ и УРЧ.

2. Получить временную диаграмму выходного сигнала приемника при , а также спектральные диаграммы на выходах ВЦ и УРЧ. Полученные диаграммы включить в отчет.

3. Получить временную диаграмму выходного сигнала приемника при коэффициенте затухания зависит от расстояния между передатчиком и приемником в канале связи , а также спектральные диаграммы на выходах ВЦ и УРЧ. Полученные диаграммы включить в отчет.

4. Дать сравнительную оценку и сделать выводы по результатам проведенных испытаний по п. 1, 2.

ІІІ. Изучение влияния шумового напряжения приемника на результат обработки сигнала в приемнике.

1. Установить коэффициент затухания в свободном пространстве , а в генераторе шума, моделирующего шумовое напряжение приемника, приведенное к его входу, установить среднеквадратическое значение равное .

2. Получить временную диаграмму напряжения на выходе УЗЧ. Дать сравнительную оценку полученной временной диаграммы с диаграммой, полученной в ІІ.1. Включить полученную диаграмму выходного напряжения приемника в отчет. Дать сравнительную оценку и объяснить полученный результат.

3. Установить коэффициент затухания , получить временную диаграмму выходного напряжения приемника. Включить полученную диаграмму в отчет и объяснить полученный результат в сравнении с п.2.

ІІІ. Изучение обработки полезного сигнала в приемнике

при наличии соседнего канала.

1. Структурную схему канала связи, приведенного на рис.1.4 дополнить передающим устройством (передатчик 2), моделирующим соседний канал связи, как показано на рис. 1.5.

2. Структурная схема передающего устройства, формирующего соседний канал (Передатчик 2) соответствует рис. 1.1, с параметрами формируемого в нем колебания:

– несущая частота сигнала равна ;

– частота модулирующего колебания определяется выражением ;

– коэффициент модуляции равен .

Остальные параметры сигнала соседнего канала остаются такими же, как и основного сигнала, заданного в таблице 1.

3. При шумовом напряжении генератора ГШ равном получить спектральные диаграммы сигналов: на входе приемника, на выходе ВЦ, на выходе каскада УРЧ и временную диаграмму выходного сигнала приемника. Полученные диаграммы включить в отчет. Сравнить полученную временную диаграмму на выходе приемника с диаграммой пункта ІІ.1, пояснить полученный результат, сделать выводы.

4. Увеличить число каскадов в УРЧ до трех. Получить спектральную диаграмму на выходе УРЧ. Получить временную диаграмму на выходе приемника. Включить полученные диаграммы в отчет. Сравнить полученные диаграммы с соответствующими диаграммами, полученными в п.3. Пояснить полученный результат и сделать выводы.

Лабораторная работа № 2

Исследование супергетеродинного приемника с одним преобразованием

Дата добавления: 2015-12-08