МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский университет

«Московский институт электронной техники»

Институт микроприборов и систем управления имени Л.Н. Преснухина

Отчет по выполнению лабораторной работы 2

По теме: «Цифровое устройство формирования и обработки

фазоманипулированных сигналов»

Вариант 15

Выполнил Склизков Д.В. Группа РТ-41

Москва 2023

Оглавление

Теория. 3

Выполнение. 3

Задание 1. 3

Задание 2. 6

Задание 3. 10

Теория.

M-последовательность применяется для улучшения помехоустойчивости сигнала и иногда для кодирования и сокрытия информации. Смысл в том, что в псевдослучайный набор символов в одном периоде М-последовательности встраивают один или несколько информационных бит.

Разрешающая способность РЛС по времени (дальности) соответствует минимальному сдвигу сигналов во времени, при котором их запаздывание может быть измерено раздельно. При импульсном методе измерений она зависит от длительности импульса. Действительно, импульсы, отраженные от двух целей, будут различимы только в том случае, когда они принимаются с интервалом, превышающим длительность импульса τ.

Корреляция это - статистическая взаимосвязь двух или более случайных величин, при этом изменения значений одной или нескольких из этих величин сопутствуют систематическому изменению значений другой или других величин.

Выполнение.

№ варианта	1
Начальный код	001

Задание 1.

1.1 Определите длительность дискрета , длительность сигнала , длину М-последовательности , запишите кодовую последовательность ФМС.

= 1 с; = 7 с; = 7

Кодовая последовательность:

1110100 1110100 1110100 и так далее

1.2 Исследование характеристик непрерывного ФМС

Т= 1/16=0,0625 с, частота несущего колебания =16 Гц.

Из-за переходных процессов фаза изменяется не скачком, а в течение некоторого промежутка времени.

Величина интервала переходного процесса примерно равна половине периода – 0,03125 с.

1.3 Исследование спектральных характеристик ФМС.

Проанализируем спектр:

длительность дискрета - 1 секунда (16 Гц-15 Гц = 1 Гц – 1 дискрет в секунду)

длительность сигнала - 1 секунда*7 = 7 секунд

значение частоты несущей - 16 Гц

1.4 Исследование характеристик импульсного ФМС

Видим, что М-последовательность не изменилась.

Период равен 28 сек, длительность импульса 7 секунд. Скважность 28/7 = 4

Задание 2.

2.1 Изучение фильтра СФ1, согласованного с дискретом ФМС.

Определите период и частоту несущей, а также длительность переходного процесса и оцените значение постоянной времени при коммутации фазы. Почему длительность переходного процесса в этой точке устройства обработки больше, чем на выходе формирователя ФМС?

fг=16 Гц

Т= 1/16=0,0625 с

tпп=0,75 с – длительность переходного процесса (12*0,0625 с)

tпв=0,2 c – постоянная времени (интервал, в течение которого выходной сигнал равен 0.63 от максимума)

Длительность переходного процесса больше, так как фильтр вносит задержку

Определите центральную частоту и полосу пропускания фильтра. Каким образом связаны значения параметров фильтра с параметрами ФМС?

Так как фильтр согласован, центральная частота 16 Гц

Полоса задана в настройках фильтра.

1 рад/с = 0.159155 Гц

97.39 рад/с – 15.5 Гц

103.67 рад/с – 16.5 Гц

Полоса 1 Гц

Увеличьте, а затем уменьшите полосу пропускания фильтра в 2 (4) раза. Каким образом при этом изменились характеристики сигнала на выходе? Определите отношение сигнал/шум2 на выходе СФ1 при различных значениях полосы пропускания, результаты вычислений сведите в таблицу, постройте зависимость отношения сигнал/шум на выходе СФ1 от полосы пропускания.

При увеличении полосы пропускания в 2 раза (15-17 Гц)

При уменьшении полосы пропускания в 2 раза (15,75-16,25 Гц)

ПП, Гц.	Pc	PШ
0.5	0.64	0.17
1	0.95	0.3
2	1.1	0.4

2.2 Изучение фильтра СФ2, согласованного с решетчатой функцией (РФ) ФМС

Зарисуйте осциллограмму сжатого сигнала, определите его амплитуду и длительность (по показаниям Main Scope, третья эпюра). Совпадает ли его длительность с ожидаемой?

1 эпюра – опорный сигнал канала

2 эпюра – сигнал на выходе СФ1, согласованного с дискретом сигнала

3 эпюра – сигнал после детектора и ФНЧ Lowpass1, отсекающего вторую гармонику несущей

4 эпюра – сигнал на выходе Filter2, выполняющего роль трансверсального фильтра

Осциллограмма сжатого сигнала:

Амплитуда равна 3

Длительность сигнала 7 с

Оцените уровень боковых лепестков автокорреляционной функции (АКФ) ФМС, рассчитайте отношение основного выброса к боковому лепестку. Совпадает ли это отношение с теоретической оценкой.

Уровень максимального бокового лепестка составляет =2,65, т.е. отношение бокового лепестка к полезному сигналу составляет 2.65/7=0.37.

С помощью переключателя SW отключите сигнал и подайте на вход Filter2 импульсную 1. Зарисуйте форму сигнала, сравните вид ИХ с М-последовательностью.

М-последовательность

ИХ

Как видим, М-последовательность и импульсная характеристика фильтра инверсны друг к другу. А также отличие в уровнях, для М-последовательности 0 – 1, для ИХ 1 – (-1).

Вычислите отношение сигнал/шум на выходе СФ2 . Выигрыш в разах в отношении сигнал/шум при согласованной фильтрации ФМС определяется . Сравните результат с теоретической оценкой ( , где – длина периода М-последовательности).

p₂=6,196/0,5804=10,68

p₁=3,183

p₂/p₁=3,35 – практические результаты (выигрыш)

– теоретический расчет

Задание 3.

Наблюдайте входные (опорный сигнал и обнаруживаемый сигнал), промежуточные и выходной сигнал на осциллографе Correlation Control Scope. Добейтесь максимального значения корреляционного интеграла на выходе.

Корреляционный интеграл – усредненная вероятность что состояние сигнала и его корреляционной копи будут максимально близки.

Cont= 5

Const = 0 – наибольший интеграл на выходе

Исследование влияния рассогласования опоры и сигнала на величину корреляционного интеграла. Меняя задержку с шагом в один дискрет, снимите зависимость корреляционного интеграла от сдвига и постройте график на выходе.

T = 1 c

T=2 c

T=3 c