Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Радиотехнические цепи и сигналы. Лабораторный практикум. Учебное пособие.pdf
X
- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
- •ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
- •оглавление
- •Предисловие
- •Работа № 1
- •1.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- •1.2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
- •1.3. ПРАКТИЧЕСКОЕ (ЛАБОРАТОРНОЕ) ЗАДАНИЕ
- •1.4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •Работа № 2
- •2.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- •2.2. Описание лабораторного устройства
- •2.3. Предварительное задание
- •Пояснения и расчетные соотношения
- •2.4. Практическое задание
- •2.5. Контрольные вопросы
- •Работа № 3
- •3.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- •3.2. Описание лабораторного устройства
- •3.3. Предварительное задание
- •Пояснения и расчетные соотношения
- •3.4. Практическое задание
- •3.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •Работа № 4
- •ИССЛЕДОВАНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ
- •4.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- •4.2. Описание лабораторного устройства
- •4.3. Предварительное Задание
- •Пояснения и расчетные соотношения
- •4.4. Практическое задание
- •Наблюдение процессов
- •Измерение параметров СП
- •Изучение характеристик СП
- •4.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •Работа № 5
- •RC-ФИЛЬТРЫ НИЖНИХ И ВЕРХНИХ ЧАСТОТ
- •5.1. Цель работы
- •5.2. Описание лабораторного устройства
- •5.3. Предварительное задание
- •Пояснения и расчетные соотношения
- •5.4. Практическое задание
- •5.5. Контрольные вопросы
- •Работа № 6
- •6.1. Цель работы
- •6.2. Описание лабораторного устройства
- •6.3. Предварительное задание
- •Пояснения и расчетные соотношения
- •6.4. Практическое задание
- •6.5. Контрольные вопросы
- •Работа № 7
- •ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ КОНТУР
- •7.1. Цель работы
- •7.2. Описание лабораторнОГО устройствА
- •7.3. Предварительное задание
- •Пояснения и расчетные соотношения
- •7.4. Практическое задание
- •7.5. Контрольные вопросы
- •Работа № 8
- •8.1. Цель работы
- •8.2. Описание лабораторного устройства
- •8.3. Предварительное задание
- •Пояснения и расчетные соотношения
- •8.4. Практическое задание
- •8.5. Контрольные вопросы
- •Работа № 9
- •9.1. Цель работы
- •9.2. Описание лабораторного ВИРТУАЛЬНоГО устройства
- •9.3. Предварительное задание
- •Пояснения и расчетные соотношения
- •9.4. Практическое задание
- •9.5. Контрольные вопросы
- •Работа № 10
- •10.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- •10.2. Описание лабораторного ВИРТУАЛЬНОГО устройства
- •10.3. Предварительное задание
- •Пояснения и расчетные соотношения
- •10.4. Практическое задание
- •10.5. Контрольные вопросы
- •Работа № 11
- •11.1. Цель работы
- •11.2. Описание лабораторного виртуального устройства
- •11.3. Предварительное задание
- •Пояснения и расчетные соотношения
- •11.4. Практическое задание
- •11.5. Контрольные вопросы
- •Работа № 12
- •12.1. Цель работы
- •12.2. Описание лабораторного виртуального устройства
- •12.3. Предварительное задание
- •Пояснения и расчетные соотношения
- •12.4. Практическое задание
- •12.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •Описание лабораторного устройства
- •Формирование сигналов
- •Моделирование цифрового фильтра
- •Цифровая фильтрация
- •13.2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
- •13.4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
- •13.4.1. Моделирование и исследование фильтра
- •13.4.2. Формирование сигнала
- •13.4.3. Фильтрация
- •13.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •Работа № 14
- •14.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- •14.2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
- •14.3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
- •14.4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
- •Приложение 1
- •Оформление отчета
- •Приложение 2
- •Функции Уолша
- •Приложение 3
- •ОТЧЕТ
- •По лабораторной работе № 1
- •Работа № 13
- •13.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- •Приложение 4
- •Таблица заданий
- •Библиографический Список

1
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ
ЦЕПИ И СИГНАЛЫ
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Под редакцией проф. А.Н. Яковлева
НОВОСИБИРСК
2014

2
ББК 32.841-01я7
УДК 621.372(076.5)
Р154
Авторский коллектив:
В.Я. Баскей, В.М. Меренков, Д.О. Соколова, А.Н. Яковлев
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор А.В. Киселев
канд. техн. наук, доцент А.В. Синельников
Работа подготовлена на кафедре теоретических основ радиотехники
для студентов II–III курсов радиотехнических специальностей
Р 154 Радиотехнические цепи и сигналы. Лабораторный прак-
тикум : учеб. пособие / В.Я. Баскей, В.М. Меренков, Д.О. Соколова, А.Н. Яковлев / под ред. проф. А.Н. Яковлева. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014. – 113 с.
ISBN 978-5-7782-2395-0
В пособии даны описания лабораторных работ по сигналам, линейным и нелинейным радиотехническим цепям, прохождению детерминированных и случайных процессов через эти цепи, по цифровым фильтрам и цифровой фильтрации сигналов.
Для студентов радиотехнических специальностей факультета РЭФ
и других факультетов, где теория радиотехнических цепей и сигналов
изучается как важнейшая составная часть соответствующих курсов.
ББК 32.841-01я7
УДК 621.372(075.8)
ISBN 978-5-7782-2395-0 © Авторский коллектив, 2014
© Новосибирский государственный
технический университет, 2014

3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ................................................................................................. 5
I. РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ ..................................................... 7
Работа № 1. Измерение параметров детерминированных
сигналов ............................................................................... 7
Работа № 2. Анализ и синтез сигналов в базисе функций Уолша ...... 16
Работа № 3. Представление периодических сигналов в базисе
гармонических функций .................................................... 22
Работа № 4. Исследование случайных процессов ................................ 28
II. ЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ В НИХ СИГНАЛОВ..... 37
Работа № 5. RC-фильтры нижних и верхних частот ............................ 37
Работа № 6. Прохождение видеосигналов через RC-цепи .................. 43
Работа № 7. Параллельный колебательный контур ............................. 50
Работа № 8. Влияние обратной связи на характеристики
линейной цепи .................................................................... 59
III. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ В НЕЛИНЕЙНЫХ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ ..................................................... 67
Работа № 9. Нелинейное резонансное усиление. Умножение
частоты ................................................................................ 67
Работа № 10. Амплитудная модуляция изменением смещения ......... 75
Работа № 11. Детектирование амплитудно-модулированных
колебаний .......................................................................... 82
Работа № 12. LC-генератор с трансформаторной обратной
связью ................................................................................ 88

4
IV. ЦИФРОВАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ И СИНТЕЗ ЦИФРОВЫХ
ФИЛЬТРОВ .......................................................................................... 95
Описание лабораторного устройства .................................................... 95
Работа № 13. Синтез цифровых рекурсивных фильтров
и рекурсивная фильтрация ........................................... 101
Работа № 14. Синтез цифровых нерекурсивных фильтров
и нерекурсивная фильтрация ....................................... 105
Приложение 1. Оформление отчета ....................................................... 108
Приложение 2. Функции Уолша ............................................................. 109
Приложение 3. Проходная вольт-амперная характеристика
полевого транзистора 2N2809 ...................................... 110
Приложение 4. Таблица заданий ............................................................ 111
Библиографический список ....................................................................
112

5
Предисловие
Настоящее учебное пособие содержит описание лабораторных
работ по основным разделам курса «Радиотехнические цепи и сигналы» (РТЦиС). Оно может быть использовано также для изучения
таких дисциплин, как «Основы теории связи», «Основы радиотехники», «Основы радиотехники и электроники», «Теоретические основы радиотехники», «Основы теории цепей и сигналов», и других,
включающих в свою программу теорию детерминированных и случайных процессов, теорию радиоцепей, методы исследования воздействия сигналов на линейные и нелинейные цепи.
Пособие содержит описание 14 лабораторных работ. Работы поставлены так, что позволяют преподавателю индивидуализировать как
сами работы, так и задания, выдаваемые каждому студенту или каждой
бригаде. При разработке заданий авторы исходили из необходимости
проведения студентами предварительных расчетов, а затем практической проверки результатов на стенде, сопоставительного анализа экспериментальных данных с расчетными.
В конце каждой работы приведены контрольные вопросы. В приложениях представлен справочный материал.
Работы выполнены с использованием программных сред «Multisim-10», «LabVIEW» и «MATLAB».
Папка на диске к каждой лабораторной работе содержит текстовый
файл («….doc») с краткими теоретическими сведениями, достаточными для предварительного задания и необходимыми для выполнения и
защиты работы, а также файл с тестовыми вопросами («….act» для
проверки к самоподготовки к работе.
Большая часть работ поставлена и описана А.Н. Яковлевым;
В.М. Меренковым – работы № 7, 8 и 12, а работа № 5 – совместно.
Д.О. Соколова выполнила виртуальную приборную часть к работам
№ 4, 13 и 14 (в среде MATLAB), а сами работы описаны совместно с
А.Н. Яковлевым. В.Я. Баскеем разработаны: файл «Lab_Rab_1» (к работе № 1), первоначальные варианты анализатора и синтезатора сигналов в базисе функций Уолша (к работе № 2), синтезатора в базисе гар-

6
монических функций (к работе № 3), амплитудный модулятор (к работе № 10) и генератор радиоимпульсов (к работе № 11).
В разработке устройств участвовали дипломники А.Н. Яковлева:
Д.С. Титов (гр. РТ5-51у) и Е.В. Тимошенко (Андрес) (гр. РТ5-63) –
окончательных вариантов анализаторов и синтезаторов сигналов;
О.А. Асеева (гр. РТС9-51), Н.А. Лузина (гр. РТС9-61) и Н.В. Хонихоев
(гр. РТС9-71) – в разработке и наладке программ по синтезу цифровых
фильтров и цифровой фильтрации.
Авторы благодарят рецензентов д-ра техн. наук, профессора, зав.
каф. РПиРПУ А.В. Киселева, канд. техн. наук, доцента каф. КТРС
А.В. Синельникова и старшего преподавателя Е.А. Тонконогова (ведущего курс «Цифровая обработка сигналов») за сделанные критические замечания.

7
I. РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ
Работа № 1
ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ
ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ
1.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Ознакомление с составом и работой лабораторного стенда и его частей, установка и измерение параметров детерминированных сигналов.
1.2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
1. Ознакомьтесь с основным составом виртуального лабора-
торного стенда. Изучите назначение, принцип работы и основные ха-
рактеристики следующих приборов:
• мультиметра – Multimeter XMM1;
• функционального генератора – Function Generator XFG1;
• осциллографа – Oscilloscope XSC1;
• спектрального анализатора – Spektrum Analyzer XSA1.
2. Просмотрите контрольные вопросы, приведенные в конце
работы. При защите лабораторной работы вам необходимо в той или
иной форме отвечать на большинство из них.
3. Подготовьте бланк отчета к лабораторной работе (прил. 1).
1.3. ПРАКТИЧЕСКОЕ (ЛАБОРАТОРНОЕ) ЗАДАНИЕ
Включите компьютер и монитор. Откройте диск «Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС», «Лабораторная работа № 1» и файл
«Lab_Rab_1». На экране монитора появится изображение задания
(указаний) (рис. 1.1).

8
Рис. 1.1. Практическое задание (файл «Lab_Rab_1»)
1. Ознакомьтесь с виртуальными измерительными приборами
непосредственно на рабочем месте. Для этого щелкните по кнопке
«Аппаратура». Перед вами откроется экран с кратким описанием из-
мерительной аппаратуры и возможностью более подробно рассмотреть
любую группу аппаратуры, щелкнув по соответствующей кнопке. При
этом для каждого прибора показаны его изображение на принципиальной схеме, панель управления и установки параметров.
Для некоторых приборов имеется кнопка «Дополнительно»,
щелчком по которой можно вызвать более подробное описание порядка включения прибора и установки его параметров. Основное внимание обратите на такие вопросы, как порядок работы соответствующего
устройства или прибора, назначение и использование органов управления, проведение измерений.
Прежде чем переходить к измерениям, внимательно ознакомьтесь с
приборами вашего стенда (рис. 1.2).
2. Установите и измерьте основные параметры простейших пе-
риодических сигналов. Для этого, щелкнув по кнопке «Выход», верни-
тесь к экрану файла «Lab_Rab_1». Перед началом работы введите номер
вашего рабочего стенда. После того как вы нажмете кнопку «Ввод»,
станут доступны кнопки «Описание» и «Стенд» (расположенные перед
кнопкой «Аппаратура») и появятся параметры сигналов, необходимые
вам для работы. Перепишите эти параметры в таблицы вашего протоко-

9
ла в графу «Заданные параметры». Помните, что кнопкой «Описание»
F
m
U
m
U
эфф
U
вы всегда можете вызвать краткий вариант данного описания на экран и
просмотреть нужные вам разделы. Щелкнув по кнопке «Стенд», можно
вызвать в среде «Multisim-10» схему вашего первого эксперимента.
Проверьте, соответствует ли номер стенда номеру вашей бригады, если
нет – обратитесь к преподавателю. Проверьте, соответствует ли схема
стенда рис. 1.2, если нет – измените ее.
Рис. 1.2. Схема измерений параметров сигналов
Указание. Убрать проводник можно, выделив его, щелкнув мышкой, а затем нажать клавишу «Delete». Соединить проводником две точки можно,
щелкнув мышкой по одной из них и, не отпуская клавиши, протянуть проводник к другой, а здесь еще раз щелкнуть мышкой. При необходимости можно
создать точку принудительного соединения, вызвав в меню «Place» пункт
«Junction». При этом на конце стрелки курсора появляется точка, которую
можно установить в нужном месте проводника и подсоединять к ней один или
два других проводника. Двойной щелчок по любому прибору, кроме скрытого
АМ-генератора, откроет панель управления и ввода параметров.
А) Гармоническое колебание
На выходе генератора XFG1 установите значение частоты
плитуды
гармонического сигнала (рис. 1.3) в соответствии с указа-
и ам-
ниями в рабочем файле «Lab_Rab_1» вашего компьютера.
Зарисуйте осциллограмму. С помощью осциллографа XSC1 и
мультиметра XMM1 измерьте параметры этого сигнала (F, T,
,
) и занесите их в табл. 1.1.

10
Указание. Отсчет амплитуды
m
U
_Y MAX ⇒
m
U
1
t
2
t
ttT−=
T t
T F= 1/
0
ut
()
U
m
( ) sin(2 )
m
u t U Ft= π
Заданные параметры
Измеренные параметры
установленные
рассчитанные
осциллографом
мультиметром
T
, мс –
F
, кГц
–
U
, В
U
и
() , 0ut U t= ≤ ≤τ
(и соответствующего времени) осу-
ществляется c помощью маркера. Он обозначен красной (а второй – голубой)
вертикальной линией с треугольником на верхней части. В исходном состоянии он находится в левом верхнем (а второй в правом) углу экрана. Маркер
передвигается либо мышкой, либо «прокруткой» – клавишами
(влево) и
(вправо), которые расположены под экраном осциллографа.
При точном измерении амплитуды необходимо воспользоваться следующей методикой. Подведите курсор к маркеру и «кликните» правой клавишей
мышки. Откроется меню, в котором «кликните» левой клавишей мышки строку «Перейти к следующему
в нужное положение. В окне под экраном будет значение амплитуды
соответствующего времени
. Для измерения периода сигнала используется
». Маркер автоматически установится
и
второй маркер, выставляемый на следующем максимуме сигнала. В окне под
экраном отображается время
и
21
.
Параметры
сигнала
m
, В
эфф
Б) Последовательность прямоугольных импульсов
Последовательность импульсов за один период показана на рис. 1.4
(отмечена цифрой 1):
Рис. 1.3. Гармоническое колебание
Таблица 1.1
– –
, за период повторения T.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
