3 Ключевые вопросы
3.1 Объясните физическую суть дискретизации непрерывных сигналов по временем.
3.2 С какой целью выполняется дискретизация непрерывных сигналов?
3.3 Объясните связь спектров непрерывного и дискретного сигналов.
3.4 Объясните физическую суть процесса восстановления сигнала по отсчётам.
3.5 Сформулируйте теорему Котельникова.
3.6 Запишите ряд Котельникова для сигнала с ограниченным спектром.
3.7 В чем состоят основные отличия АЧХ и ФЧХ идеального и реального ФНЧ?
3.8 Какие причины погрешностей, которые возникают при восстановлении сигнала по отсчётам.?
4 Домашнее задание
4.1 Изучить раздел “Дискретизация непрерывных сигналов” по конспекту лекций и литературе [1, с. 59–67; 2, c. 64–69].
4.2 Сигнал s(t) = A1sin(2f1t) + A2sin(2f2t) + A3sin(2f3t) дискретизируется с частотой fд. Для указанных в табл. 1 данных (в соответствии с номером Вашего лабораторного стенду), изобразить спектр сигнала S(f) и спектр дискретного сигнала Sд(f), построенные в диапазоне частот 0 f 2fд.
Таблица 1 – Исходные данные к домашнему заданию
|
Номер стенда |
А1, В |
f1, кГц |
А2, В |
f2, кГц |
А3, В |
f3, кГц |
fд, кГц |
|
1 |
0 |
1 |
1 |
2 |
3 |
1,5 |
5 |
|
2 |
1 |
1 |
5 |
2,5 |
4 |
1,5 |
5,5 |
|
3 |
2 |
0,5 |
4 |
1,5 |
3,5 |
2,5 |
6 |
|
4 |
3 |
1 |
3 |
1,5 |
2,5 |
2,5 |
6,5 |
|
5 |
2,5 |
0,5 |
2 |
2,5 |
1 |
3 |
7 |
|
6 |
1,5 |
1 |
5 |
2,5 |
4 |
3 |
7,5 |
|
7 |
3,5 |
0,5 |
4 |
2 |
3 |
3 |
8 |
|
8 |
1 |
0,5 |
3 |
1 |
3,5 |
2 |
7 |
4.3 Рассчитать и построить график импульсного отклика идеального ФНЧ с частотой среза Fср = fд/2 для значений t, принадлежащих интервалу (–4Tд, 4Tд) (значение fд следует взять из табл. 1).
4.4 Подготовиться к обсуждению по вопросам разд. 3.
4.5 Изучить описание лабораторного макета (разд. 2.5).
5 Лабораторное задание
5.1 Ознакомиться с виртуальным макетом. Для этого запустить программу 1.0 Дискретизация ..., используя иконку Лабораторные работы на рабочем столе, а затем папку ТЭС 1. Изучить схему макета на дисплее компьютера, пользуясь разд. 2.5. Уточнить с преподавателем план выполнения лабораторного задания.
5.2 Исследовать процесс дискретизации во временной и частотной областях. Для этого установить значения A1, f1, A2, f2, A3, f3 и частоту fд, заданные в домашнем задании, назначить вход ФНЧ от дискретизатора и запустить программу на выполнение. Зарисовать в протоколе осциллограммы и спектрограммы сигналов на выходах источника и дискретизатора. Сравнить рассчитанную в домашнем задании и полученную на макете спектрограммы. Занести в протокол результаты сравнения. Увеличить на 1 кГц частоту дискретизации. Зарисовать в протоколе спектрограмму сигнала на выходе дискретизатора, сделать выводы.
5.3 Исследовать характеристики восстанавливающего ФНЧ. Для этого подать ‑импульс на вход ФНЧ и установить значение частоты среза ФНЧ, которая задана в домашнем задании. Занести в протокол импульсный отклик и АЧХ ФНЧ. Сравнить импульсный отклик ФНЧ с рассчитанным в домашнем задании. Установить частоту среза ФНЧ вдвое меньшую, занести в протокол импульсный отклик и АЧХ ФНЧ, сделать выводы.
5.4 Исследовать процесс восстановления непрерывного сигнала во временной и частотной областях. Для этого установить параметры A1, f1, A2, f2, A3, f3, fд и Fср, заданные в домашнем задании, подать на вход ФНЧ сигнал от дискретизатора. Сравнить осциллограммы и спектры на выходе ФНЧ и на выходе источника, сделать выводы.
Установить частоту среза ФНЧ меньшую частоты f3, а затем большую fд – f3. В обоих случаях зарисовать осциллограммы и спектрограммы на выходе ФНЧ, описать характер погрешностей восстановления, объяснить причины погрешностей.