Частотно-избирательный разветвитель-дециматор
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
p;
.1 Формирование входного сигнала
Выберем простой сигнал, который позволял бы исследовать работу всех каналов разветвителя-дециматора. Таким сигналом может служить сумма 4 экспоненциальных членов вида Итак, сигнал запишется как :
Действительная составляющая этого сигнала:
Мнимая составляющая:
, ,
Рисунок 10 - Действительная и мнимая составляющие входного сигнала
2.2 Общая оценка работы устройства
Корректность работы устройства можно проверить в частотной области. Устройство имеет 2 входа, на каждый из которых поступает сигнал в диапазоне [-40;40] МГц iастотой дискретизации 120 МГц. Так же устройство имеет 8 выходов, сигнал на которых лежит в диапазоне [-10;10] МГц iастотой дискретизации 30 Мгц. В полосе задержание задано ослабление 20 дБ (т.е. в 10 раз).
Рисунок 11 - Спектры действительной и мнимой составляющих сигнала
Рисунок 12 - Спектры сигналов на выходе устройства
Из рисунков видно, что спектры для действительных и мнимых составляющих сигналов совпадают. Также видно, что на вход поступает сумма гармонических колебаний, однако на выходе в полосу пропускания попадает лишь одна составляющая. Начиная с половины уменьшенной частоты дискретизации, т.е. с 15 Мгц, располагаются копии спектра выходного сигнала согласно формуле
f= fc + n*fд (14)
где fc - собственная частота колебания, fд - частота дискретизации, n=0,1,2...
Рассмотрим подробнее прохождение сигнала через такие блоки устройства, как схема переноса спектра, ФНЧ и дециматор.
2.3 Прохождение сигнала через схему переноса спектра
Схема переноса спектра реализована по следующим выражениям
,
Рисунок 13 - Спектры сигналов после прохождения через схему переноса спектра
Учитывая набор собственных частот сигнала (, ) и набор опорных частот схемы переноса спектра (, ) раiетные значения частот спектра в каждом канале:
Таблица 1 - Раiетные значения составляющих спектра на выходах схемы
f01= - 30 МГцf02= - 10 МГцf03= 10 МГцf04= -30 МГц5 МГц - 15 МГц - 35 МГц - 55 МГц25 МГц 5 МГц - 15 МГц - 35 МГц45 МГц 25 МГц 5 МГц - 15 МГц65 МГц 45 МГц 25 МГц 5 МГц
Полученные частоты в спектрах на выходах схемы переноса иллюстрируют формулу (14).
2.4 Прохождение сигналов через ФНЧ
Сигналы с выходов схемы переноса спектра поступают на ФНЧ, имеющий полосу пропускания fп РД [0; 10] МГц, переходную полосу ?f= 5 МГц, в которой происходит ослабление на 20 дБ. Изучим прохождение сигналов через такой ФНЧ. Приведем рисунки с оiиллограммами выходных сигналов (Рисунок 14) и с их спектрами (Рисунок 15).
Как видим из этих рисунков, в полосу пропускания попадает по одной составляющей, поэтому выходной сигнал является простым гармоническим колебанием.
Рисунок 14 - Сигналы на выходах ФНЧ
Рисунок 15 - Спектры сигналов на выходах ФНЧ
разветвитель дециматор спектр сигнал
2.5 Децимация
Уменьшение частоты дискретизации сигнала в m раз (m- коэффициент децимации) осуществляется дециматором, формирующим сигнал путем взятия только каждого m-го отiета из последовательности . Реализуем этот алгоритм с помощью Matlab. Полученная последовательность представляет собой сигнал на выходе устройства.
Рисунок 16 - Сигналы на выходах дециматоров
Заключение
В ходе работы при помощи схемы переноса спектра, фильтров низкой частоты и дециматора был спроектирован частотно-избирательный разветвитель-дециматор, который имеет несколько выходов, сигнал на которых появляется в случае, если спектр входного сигнала содержит поддиапазон, сопоставленный этому выходу. Также осуществляется фильтрация сигнала и понижение частоты дискретизации от 120 МГц до 30 МГц.
С помощью среды Matlab был расiитан ФНЧ, а также была смоделировна работа ФНЧ и дециматора на примере единичного импульса, так как это простой сигнал, имеющий бесконечный спектр.
Для раiета ФНЧ использовалось окно Кайзера, так как оно является параметрическим в отличие от других окон и наиболее оптимальным.
Список литературы
1.Гольденберг Л.М. Цифровая обработка сигналов: Справочник / Л.М. Гольденберг, Б.Д. Матюшкин, М.Н. Поляк. - М.: Радио и связь, 1985. - 312 с.
2.Рабинер Л., Гоулд Р., Теория и применение цифровой обработки информации / А.М. Трахман - М.: Северное Радио, 1973.- 368 с.
.Солонина А.И., Улахович Д.А., Арбузов С.М., Соловьева Е.Б., Основы цифровой обработки информации: Курс лекций / А.И. Солонина, Д.А. Улахович, С.М. Арбузов, Е.Б. Соловьева-Спб:. БХВ - Петербург, 2005.- 768 с.
Приложение
Раiет ФНЧ, модель ФНЧ и дециматора, испытанная на пробном сигнала в среде Matlab
clear all;;=23;=-0.5*(N-1):1:0.5*(N-1);
K=2048;_d= 120000000;
% 1. Формирование пробного сигнала
l=1:1:1000;=35000000;=15000000;= -5000000;= -25000000;=exp(i*2*pi*f1*l/f_d)+exp(i*2*pi*f2*l/f_d)+exp(i*2*pi*f3*l/f_d)+exp(i*2*pi*f4*l/f_d);_c= real(x);_s= imag(x);
[Hx_c,w]=freqz(x_c,1,K,'whole');
[Hx_s,w]=freqz(x_s,1,K,'whole');(1);(2,2,1); plot (x_c);('n');('Действ составл вх сигнала');on(2,2,2); plot(w*f_d/(2*pi),abs(Hx_c));([0 60000000 0 abs(max(Hx_c))]);
xlabel('w');('Спектр действит составл');
grid on(2,2,3); plot(x_s);('n');('Мним составл вх сигнала');on(2,2,4); plot(w*f_d/(2*pi),abs(Hx_s));([0 60000000 0 abs(max(Hx_s))]);
xlabel('w');('Спектр мним составл');on
% 2. Перенос спектра=[-30000000 -10000000 10000000 30000000];
x0=zeros(length(f0),length(l));_c_f0=zeros(length(f0),length(l));_s_f0=zeros(length(f0),length(l));c=1:length(f0)
x0(c,:)=x.*exp(i*2*pi*f0(c)*l/f_d); _c_f0(c,:)= real(x0(c,:));_s_f0(c,:)= imag(x0(c,:));
end
% 3. Раiёт характеристик ФНЧ
% 3.1.Построение ИХ идеального фильтра
h_u=sin(5*pi*n/24)./(pi*n);_u(N/2+0.5)=5/24;(2);(n, h_u);
xlabel('n');('И?/p>