Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория электрических и радиотехнических цепей. Практикум
.pdf
Рис. 6.2. Определяем сигналы S1(t) и S2(t) АТ
( )
0,
tT∈
4. По формуле (5.7) определяем среднюю энергию E
АТ (рис. 6.3).
сигналов
S
Рис. 6.3. Определение средней энергии сигналов АТ
Как следует из рис. 6.3, средняя энергия E
тервале времени
составляет ES = 6,25 × 10–3 В2с.
S
сигналов АТ на ин-
S
5. Находим энергетическое отношение сигнал/шум на входе
приемника и рассчитываем по формуле (6.1) потенциальную помехоустойчивость некогерентного приема заданного сигнала AT (рисунок 6.4).
Рис. 6.4. Результат расчета потенциальной помехоустойчивости заданного
сигнала AT
6. Исследуем, как будет изменяться потенциальная помехоустойчивость некогерентного приема сигнала AT, если энергетическое отношение сигнал/шум на входе приемника h
2
= ES / N0 будет
изменяться от 0,01 до 1000 с шагом 1 (построим график, используя
логарифмический масштаб осей) (рис. 6.5).
101
Рис. 6.5. Результаты исследования изменения потенциальной
помехоустойчивости приема сигнала AT
7. Используя рис. 6.5, определим, при каком энергетическом
отношении сигнал/шум на входе приемника, будет обеспечена требуемая потенциальная помехоустойчивость некогерентного приема сигнала AT P
ош_АТ_НК
= 10
–10
. Для этого используем окно трасси-
ровки графиков «X-Y Trace» (рис. 6.6). Как следует из рис. 6.6, искомое энергетическое отношение сигнал/шум на входе приемника
приблизительно составляет h
2
= 89,11.
102
Рис. 6.6. Определяем, при каком энергетическом отношении сигнал/шум
на входе некогерентного приемника P
ош_АТ_НК
= 10
–10
Уточним полученный результат, используя определение
функции P
ным является ответ h
(h2) (рис. 6.7). Из рис. 6.7 следует, что более точ-
ош_АТ
2
= 89,33.
Рис. 6.7. Уточняем энергетическое отношение сигнал/шум на входе
некогерентного приемника при, котором P
ош_АТ_НК
= 10
–10
Сравнивая полученный результат с аналогичным результатом
для когерентного приема сигнала AT, полученным в практической
работе 5 (рис. 5.10), убеждаемся в том, что в случае когерентного
приема сигнала AT было достаточно иметь энергетическое отношение сигнал/шум на входе приемника h
2
= 80,9.
Таким образом, приходим к выводу о том, что отсутствие ин-
формации о фазе сигнала при некогерентном приеме снижает помехоустойчивость по сравнению с когерентным приемом.
103
Порядок выполнения работы
1. Исследование потенциальной помехоустойчивости не-
когерентного приема сигналов AT. Для заданной спектральной
плотности мощности помехи типа «белый шум» и сигнала АТ в
соответствии с вариантом индивидуального задания (таблицы 6.1 и
6.2) необходимо:
− запустить программу Mathcad и создать Mathcad-документ,
например PR_6_VAR_V_АТ.xmcd, где V – номер варианта индивидуального задания;
− задать исходные данные для исследования помехоустойчи-
вости сигналов AT;
− по формуле (5.6) определить сигналы S
− по формуле (5.7) определить среднюю энергию E
(t) и S2(t) АТ;
1
S
сигналов
АТ;
− определить энергетическое отношение сигнал/шум на вхо-
де приемника и по формуле (6.1) рассчитать потенциальную помехоустойчивость некогерентного приема заданного сигнала AT;
− исследовать, как будет изменяться потенциальная помехо-
устойчивость некогерентного приема сигнала AT, если энергетическое отношение сигнал/шум на входе приемника h
2
= ES / N0 будет
изменяться в соответствии с вариантом индивидуального задания
(таблица 6.5). Построить график зависимости P
ош_АТ_НК
= (h2),
используя логарифмический масштаб осей;
− используя график зависимости P
ош_АТ_НК
= (h2), определить
при каком энергетическом отношении сигнал/шум на входе приемника будет обеспечена требуемая потенциальная помехоустойчивость приема сигнала в соответствии с вариантом индивидуального задания (таблица 6.5). Сравнить полученный результат с аналогичным результатом для случая когерентного приема сигнала
AT, полученным в практической работе 5;
− сохранить полученные результаты исследования помехо-
устойчивости некогерентного приема сигналов AT. Закрыть
Mathcad-документ.
2. Исследование потенциальной помехоустойчивости при-
ема сигналов ЧT. Для заданной спектральной плотности мощности помехи типа «белый шум» и сигнала ЧТ в соответствии с вариантом индивидуального задания (таблицы 6.1 и 6.3) необходимо:
104
− запустить программу Mathcad и создать Mathcad-документ,
( )
0,
S
tT∈
( )
0,
S
tT∈
например PR_6_VAR_V_ЧТ.xmcd, где V – номер варианта индивидуального задания;
− задать исходные данные для исследования помехоустойчи-
вости некогерентного приема сигналов ЧT;
− по формулам (5.10) и (5.11) определить сигналы S
− убедиться в том, что на интервале времени
гии сигналов S
(t) и S2(t) совпадают, т. е. ES = ES1 = ES2;
1
(t) и S2(t) ЧТ;
1
энер-
− по формуле (5.12) вычислить значение коэффициента ρ
взаимной корреляции сигналов S
на интервале времени
(t) и S2(t) ЧТ и убедится в том, что
1
этот коэффициент близок к нулю;
− определить энергетическое отношение сигнал/шум на вхо-
де приемника и по формуле (6.2) рассчитать потенциальную помехоустойчивость некогерентного приема заданного сигнала ЧT;
− исследовать, как будет изменяться потенциальная помехо-
устойчивость некогерентного приема сигнала ЧT, если энергетическое отношение сигнал/шум на входе приемника h
2
= ES / N0 будет
изменяться в соответствии с вариантом индивидуального задания
(таблица 6.5). Построить график зависимости P
ош_ЧТ_НК
= (h2),
используя логарифмический масштаб осей;
− используя график зависимости P
ош_ЧТ_НК
= (h2), определить
при каком энергетическом отношении сигнал/шум на входе некогерентного приемника будет обеспечена требуемая потенциальная
помехоустойчивость приема сигнала в соответствии с вариантом
индивидуального задания (таблица 6.5). Сравнить полученный результат с аналогичным результатом для случая когерентного приема сигнала ЧT, полученным в практической работе 5;
− сохранить полученные результаты исследования помехо-
устойчивости сигналов ЧT. Закрыть Mathcad-документ.
3. Исследование потенциальной помехоустойчивости при-
ема сигналов ОФТ. Для заданной спектральной плотности мощ-
ности помехи типа «белый шум» и сигнала ФТ, в соответствии
с вариантом индивидуального задания (таблицы 6.1 и 6.4), необходимо:
− запустить программу Mathcad и создать Mathcad-документ,
например PR_6_VAR_V_ ОФТ.xmcd, где V – номер варианта индивидуального задания;
105
− задать исходные данные для исследования помехоустойчи-
( )
0,
S
tT∈
( )
0,
S
tT∈
вости некогерентного приема сигналов ОФТ;
− по формулам (5.14) и (5.15) определить сигналы S
ФТ;
− убедиться в том, что на интервале времени
(t) и S2(t)
1
энер-
гии сигналов S
(t) и S2(t) совпадают, т. е. ES = ES1 = ES2;
1
− по формуле (5.16) вычислить значение коэффициента ρ
взаимной корреляции сигналов S
что на интервале времени
(t) и S2(t) ФТ и убедиться в том,
1
этот коэффициент равен ми-
нус единице;
− определить энергетическое отношение сигнал/шум на вхо-
де приемника и по формуле (6.3) рассчитать потенциальную помехоустойчивость некогерентного приема заданного сигнала ОФТ;
− исследовать, как будет изменяться потенциальная помехо-
устойчивость некогерентного приема сигнала ОФТ, если энергетическое отношение сигнал/шум на входе приемника h
2
= ES / N0 будет
изменяться в соответствии с вариантом индивидуального задания
(таблица 6.5). Построить графики зависимости P
ош_ОФТ_НК
(h2),
используя логарифмический масштаб осей;
− используя графики зависимости P
ош_ОФТ_НК
(h2), определить
при каком энергетическом отношении сигнал/шум на входе приемника будет обеспечена требуемая потенциальная помехоустойчивость приема сигнала в соответствии с вариантом индивидуального задания (таблица 6.5). Сравнить полученный результат с аналогичным результатом для случая когерентного приема сигнала
ОФT, полученным в практической работе 5;
− сохранить полученные результаты исследования помехо-
устойчивости некогерентного приема сигналов ОФТ. Закрыть
Mathcad-документ.
4. После окончания исследования потенциальной помехо-
устойчивости приема сигналов АТ, ЧТ и ОФТ проанализировать
результаты исследований и сформулировать выводы. Оформить
отчет по практической работе.
5. Защитить работу.
106
Варианты заданий
Спектральная
N0, В2/Гц
Спектральная
N0, В2/Гц
1
4 · 10–3
4
3 · 10–3
2
5 · 10–3
5
8 · 10–3
3
2 · 10–3
6
6 · 10–3
Вариант
1
30
0,4
0,1 4 27
0,6
0,25 2 35
0,7
0,2 5 24
0,8
0,3 3 32
0,8
0,1 6 36
0,9
0,2
Вариант
Частота
кГц
Ампли-
ПараЧастота
кГц
Ампли-
Пара-
fB
fБ
fB
fБ
1
30
20
0,5
0,1 4 40
30
0,6
0,25
2
35
25
0,7
0,2 5 30
15
0,8
0,3 3 35
20
0,8
0,1 6 50
40
0,9
0,2
Номер варианта (таблицы 6.1–6.5) соответствует номеру фа-
милии студента в списке учебной группы (подгруппы).
Таблица 6.1
Варианты спектральной плотностью мощность помехи
типа «белый шум»
Вариант
Несу-
щая
частота
, кГц
f
0
«посылки» и
«паузы»,
плотность
мощности помехи
Вариант
Варианты параметров сигнала АТ
Вариант
Несу-
щая
частота
, кГц
f
0
Ампли-
туда
, В
Sн
0
Пара-
метр
, с
T
S
Варианты параметров сигнала ЧТ
туда
Sн0, В
метр
TS, с
«посылки» и
«паузы»,
плотность
мощности помехи
Таблица 6.2
Ампли-
туда
, В
Sн
0
Пара-
метр
, с
T
S
Таблица 6.3
туда
Sн0, В
метр
TS, с
Вариант
107
Таблица 6.4
Вариант
1
30
0,4
0,1 4 27
0,6
0,25 2 35
0,7
0,2 5 24
0,8
0,3 3 32
0,8
0,1 6 36
0,9
0,2
Вариант
Энергетическое
Требуемая
Энергетическое
Требуемая
1
от 1 до 1000 с
шагом 1
10–5
4
от 1 до 1000 с
шагом 1
10–8
2
от 1 до 1000 с
шагом 1
10–6
5
от 1 до 1000 с
шагом 1
10–9
3
от 1 до 1000 с
шагом 1
10–7
6
от 1 до 1000 с
шагом 1
10
–12
Варианты параметров сигнала ОФТ
Несу-
щая
частота
, кГц
f
0
Ампли-
туда
, В
Sн
0
Пара-
метр T
с
,
S
Вариант
Несу-
щая
частота
, кГц
f
0
Ампли-
туда
, В
Sн
0
Пара-
метр
, с
T
S
Таблица 6.5
Варианты диапазона изменения энергетического отношения
сигнал/шум на входе приемника и требуемой Рош
Word и должен включать:
выполнения.
работы.
тенциальную помехоустойчивость приема сигналов AT?
отношение
сигнал/шум
h2 = ES / N
Р
ош
0
Вариант
отношение
сигнал/шум
h2 = ES / N
Р
ош
0
Содержание отчета
Отчет по практической работе оформляется в виде документа
1. Название практической работы.
2. Цель практической работы.
3. Формулировку индивидуального задания и результат его
4. Краткие выводы по результатам выполнения практической
Контрольные вопросы
1. Какова цель практической работы?
2. Каково содержание программы практической работы?
3. Как записывается формула, позволяющая рассчитать по-
108
4. Как записывается формула, позволяющая рассчитать по-
тенциальную помехоустойчивость некогерентного приема сигналов ЧT?
5. Как записывается формула, позволяющая рассчитать по-
тенциальную помехоустойчивость некогерентного приема сигналов ОФT?
6. Какие выводы можно сделать по результатам сравнения
потенциальной помехоустойчивости некогерентного и когерентного приема сигналов AT , ЧТ и ОФT?
7. Какие функции Mathcad используются в практической работе?
8. Какие выводы можно сделать по результатам выполнения
индивидуального задания?
Рекомендуемая литература: 1–3.
109
7. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ
В КАНАЛЕ С ЗАМИРАНИЯМИ
Цель работы – приобретение навыков исследования помехо-
устойчивости приема сигналов в канале с замираниями.
Формируемые компетенции или их части:
– Способность выявлять естественнонаучную сущность проблем,
возникающих в ходе профессиональной деятельности, и применять
соответствующий физико-математический аппарат для их формализации, анализа и выработки решения (ПК-1);
– Способность применять современные методы исследования с
использованием компьютерных технологий (ПК-10).
Теоретическая часть
Напомним, что наиболее важная проблема, решаемая в дисци-
плине «Теория электрической связи», состоит в повышении помехоустойчивости систем электрической связи (СЭС).
Учитывая то, что большая часть реальных каналов связи являются каналами с замираниями сигналов, представляется необходимым исследовать методики расчета помехоустойчивости когерентных и некогерентных схем обработки сигналов в каналах связи с переменными параметрами.
Напомним, что канал связи с замираниями – канал, в котором
амплитуды спектральных составляющих сигнала на входе приемника, подвержены флуктуациям (случайным изменениям).
В реальных каналах связи при флуктуации амплитуд, составляющих сигнала всегда наблюдаются и флуктуации их фаз.
Замирания представляют собой явление, характерное для
большей части радиоканалов. Причинами замираний являются:
− характер реальных амплитудных и частотных характери-
стик канала связи;
− наличие многолучевого распространения электромагнит-
ных волн (появление параллельных каналов приема).
Объяснение многолучевого характера распространения радиоволн (РРВ) состоит в том, что энергия волны распространяется от
передатчика к приемнику не по тонкому воображаемому лучу. Поле волны в точке приема согласно принципу Гюйгенса возникает в
результате интерференции множества лучей, создаваемых «эле-
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]