Программа учебной дисциплины «физические основы методов обработки и передачи информации» ( фомопи) Дисциплина сопровождается практикумом в специализированной лаборатории фомопи

Вид материала

Содержание

Программа учебной дисциплины
Направление 511600 (ЕН…, или ОПД…, или СД…, или ФТД…)
1.2. Задачи курса
1.3. Место курса в профессиональной подготовке выпускника
2. Объем дисциплины, виды учебной работы, форма текущего, промежуточного и итогового контроля
Изучение дисциплины по семестрам
3. Содержание дисциплины
Гармонический анализ периодических детерминированных сигналов
Ряд Фурье в комплексной форме.
Преобразование Фурье и его свойства
Сигналы с ограниченным спектром. Теорема Котельникова.
Линейные цепи с сосредоточенными параметрами.
Нелинейные цепи с сосредоточенными параметрами
Основы теории случайных процессов.
Wavelet- Toolbox
Передача цифровой информации с помощью силовых цепей переменного тока.
3.2. Лабораторный практикум по дисциплине (в 4-м семестре) - 64
3.4. Темы курсовых работ
4. Учебно-методическое обеспечение курса
4.2. Активные методы обучения
...
Полное содержание

Подобный материал:

Министерство образования Российской Федерации

Санкт - Петербургский государственный университет

Физический факультет

Рассмотрено и рекомендовано на заседании кафедры радиофизики	УТВЕРЖДАЮ декан факультета ________________ А.С. Чирцов
Протокол от __________ № _______ Заведующий кафедрой _____________________Н.Н.Зернов

^ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ » ( ФОМОПИ)

Дисциплина сопровождается практикумом в специализированной лаборатории ФОМОПИ

Специальности 071500, 013900 (ЕН…, или ОПД…, или СД…, или ФТД…)

^ Направление 511600 (ЕН…, или ОПД…, или СД…, или ФТД…)

Магистерская программа 510419/16 (……………………)

Магистерская программа 510414/38 (……………………)

Магистерская программа 510414/33 (……………………)

Разработчик:

Доцент, канд.физ.-мат.наук _________________ А.Н.Пинегин

Рецензент:

профессор, докт.физ.-мат.наук _________________ Ю.К.Стишков

Санкт - Петербург - 2006 г.

1. Организационно-методический раздел

1.1. Цель изучения дисциплины: Рассмотрение методов получения, обработки и цифрового преобразования данных в информационных, измерительных и управляющих системах. Получение сведений об электронных цепях и устройствах, обеспечивающих регистрацию сигналов с экспериментальных физических установок. Знакомство с методами обработки сигналов на аналоговом уровне и преобразования их в дискретную форму для последующей компьютерной обработки. Формирование у студентов доказательного, логического мышления; подготовка к восприятию других физико – математических дисциплин.

^ 1.2. Задачи курса: Изучение основных методов обработки сигналов, встречающихся в ходе физических экспериментов. Извлечение физической информации из результатов экспериментов. Развитие навыков самостоятельного решения практических задач; возникающих в ходе прикладных исследований в различных областях физики. Развитие навыков использования соответствующих компьютерных программ и математических пакетов.

^ 1.3. Место курса в профессиональной подготовке выпускника:

Дисциплина «Физические основы методов обработки и передачи информации» является базовой в подготовке профессионального специалиста по прикладной математике и физике и служит основой для изучения других физико-математических дисциплин.

1.4. Требования к уровню освоения дисциплины ОПД.03

- знать содержание дисциплины «Физические основы методов обработки и передачи информации» и иметь достаточно полное представление о возможностях применения её разделов в различных прикладных областях науки и техники;

- уметь исследовать конкретные задачи цифровой обработки сигналов и извлечения из них физической информации;

- иметь практические навыки работы с математическим пакетом МАТЛАБ и другими подобными системами.

^ 2. Объем дисциплины, виды учебной работы, форма текущего, промежуточного и итогового контроля

Всего аудиторных занятий	128 часов
из них: - лекций	64 часа
- практические занятия	64 часов
Самостоятельная работа студента (в том числе на курсовую работу по дисциплине)	62 часа
Итого (трудоемкость дисциплины)	190 часов

^ Изучение дисциплины по семестрам:

3 семестр:

Лекции – 64 часа, экзамен

4 семестр:

Практикум в учебной лаборатории МОПИ, 64 часа, зачет

Курсовая работа по МОПИ, 24 часа, зачет

^ 3. Содержание дисциплины

3.1.1. Темы дисциплины, их краткое содержание и виды занятий

Введение. Виды сигналов, их модели и методы описания. Детерминированные сигналы. Модели детерминированных сигналов, переносящих физическую информацию. Случайные сигналы Временное и частотное представление детерминированных и случайных сигналов.

^ Гармонический анализ периодических детерминированных сигналов. Ортонормированные базисы разложения, их свойства. Примеры ортонормированных базисов. Условия Дирихле. Тригонометрический базис. Общая форма тригонометрического ряда Фурье, нахождение коэффициентов ряда. Эффект Гиббса при разложении разрывных функций. Теорема о неискаженном воспроизведении сигналов, практические следствия из неё.

Демонстрации: Построение тригонометрических рядов Фурье для некоторых модельных сигналов. Вычисление коэффициентов ряда с использованием возможностей пакета МАТЛАБ. Изучение явления Гиббса при различном числе удерживаемых гармоник.

^ Ряд Фурье в комплексной форме. Обобщённый ряд Фурье. Нахождение коэффициентов. Анализ детерминированного сигнала – последовательности прямоугольных импульсов. Огибающая спектра, положение её нулей на шкале частот.

Демонстрации: Вычисление коэффициентов комплексного ряда Фурье для различных сигналов с помощью функции fft пакета МАТЛАБ. Анализ получаемого амплитудного и фазового спектра.

^ Преобразование Фурье и его свойства. Прямое и обратное преобразование Фурье, спектральная плотность сигналов и её физический смысл. Общие свойства преобразования Фурье. Преобразование Фурье некоторых типовых сигналов. Теоремы о спектрах. Спектральные функции произведения и свертки сигналов. Особенности преобразования Фурье сигналов, удовлетворяющих свойствам четности. Понятие базы сигналов, соотношение между длительностью и шириной спектра.

Демонстрации: Анализ спектральных функций некоторых модельных сигналов (прямоугольных, треугольных, пилообразных и др.). Выявление их особенностей в зависимости от тех или иных параметров.

^ Сигналы с ограниченным спектром. Теорема Котельникова.

Дискретизация аналоговых сигналов по времени и по амплитуде. Аналого – цифровые преобразователи. Шумы квантования. Базис Котельникова для представления дискретных сигналов. Восстановление непрерывного сигнала по его дискретным отсчетам. Спектр дискретизированного сигнала.

Демонстрации: Последствия нарушения условий теоремы Котельникова. Перетекание спектра, ошибки в определении частотной принадлежности тех или иных компонент сигналов. Оптимальная фильтрация сигналов перед их дискретизацией.

^ Линейные цепи с сосредоточенными параметрами. Частотные и временные характеристики линейных цепей с постоянными параметрами. Методы расчёта прохождения через них детерминированных сигналов. Переходная и импульсная характеристика линейной цепи. Анализ переходной характеристики цепи с использованием неоднородных дифференциальных уравнений. Примеры линейных цепей – RC фильтры, колебательные контура. Активные цепи (фильтры, усилители, генераторы).

Стационарные и переходные режимы цепей. Методы анализа переходных режимов, интеграл Дюамеля.

Демонстрации: Автоматизированное снятие частотных характеристик линейных цепей с применением функций расширения системы МАТЛАБ. Получение переходных и импульсных характеристик RC фильтров и колебательных контуров c использованием цифровой системы сбора информации L-Card. Используются также средства имитационного моделирования расширения Simulink.

^ Нелинейные цепи с сосредоточенными параметрами. Аппроксимация нелинейных характеристик. Воздействие гармонического сигнала на нелинейный элемент. Амплитудная модуляция и демодуляция, их применение в каналах аналоговой и цифровой передачи информации. Умножение частоты, коэффициенты Берга. Нелинейные индуктивности в цепях переменного тока. Явление феррорезонанса.

Демонстрации: Использование системы сбора цифровых данных L-Card для изучения процесса обогащения спектра гармонического сигнала при прохождении через нелинейный элемент. Получение амплитудно– модулированного сигнала, исследование его спектра с использованием возможностей расширения SpTool пакета МАТЛАБ. Демонстрация работы феррорезонасного стабилизатора напряжения.

^ Основы теории случайных процессов. Вероятностные характеристики случайных процессов. Корреляционные функции случайных процессов. Стационарность и эргодичность. Спектральные характеристики случайных процессов. Теорема Винера – Хинчина. Узкополосные случайные процессы. Плотность вероятности огибающей узкополосных процессов. Преобразования Гильберта. Спектральный анализ случайных процессов, его особенности по сравнению с анализом детерминированных сигналов. Получение состоятельных оценок спектра мощности случайных процессов методом Уолша.

Демонстрации: Генерация случайных процессов с помощью встроенных функций системы МАТЛАБ. Изучение функций распределения плотности вероятности некоторых случайных процессов с использованием расширения Statistics Toolbox системы МАТЛАБ.

Моделирование случайных процессов с заданными функциями плотности вероятности. Получение модельных сигналов, построение экспериментальных оценок их плотности вероятности. Изучение средств моделирования случайных процессов, имеющихся в расширении Statistics Toolbox системы МАТЛАБ.

Демонстрации: Изучение функций дескриптивной статистики , применяющейся при описании вероятностных свойств случайных процессов. Анализ этих функций для ряда наиболее распространенных типов случайных процессов (нормальных, релеевских, пуассоновских и др.). Моделирование процессов с заданными статистическими свойствами.

Нестационарные процессы, содержащие гармонические и случайные компоненты. Оконное Фурье преобразование, различные типы окон, их сравнение. Вейвлет – преобразование как обобщение Фурье – преобразования на случай нестационарных сигналов. Типы материнских вейвлет-функций. Грубые и точные вейвлеты. Ортонормированные вейвлеты, прямое и обратное вейвлет-преобразование. Пакетное вейвлет –разложение. Двумерные вейвлеты. Использование вейвлет-декомпозиции сигналов для очистки их от шумов.

Демонстрации: Использование возможностей GUI – интерфейса расширения ^ Wavelet- Toolbox пакета МАТЛАБ для демонстрации типов вейвлет- разложений различных типовых сигналов, очистки их от шумов, выделения характерных особенностей их поведения во временной области.

^ Передача цифровой информации с помощью силовых цепей переменного тока. Двухфазные и трехфазные линии электропередачи как пример линий с распределенными параметрами. Использование их для передачи цифровой информации на большие расстояния. Телеграфные уравнения. Методы снижения амплитудно – фазовых искажений сигналов при передаче на большие расстояния.

Демонстрации: Используются средства расширения Simulink пакета МАТЛАБ.

^ 3.2. Лабораторный практикум по дисциплине (в 4-м семестре) - 64 часа

Перечень выполняемых работ приводится в Приложении 1.

3.3. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы

Гармонические сигналы. Прохождение гармонических сигналов в цепях, содержащих R, L, C. Мощность в цепи переменного тока. Символический метод анализа цепей при гармонических воздействиях.
Комплексный коэффициент передачи, его физический смысл. Представление на комплексной плоскости.
Фильтрация сигналов: фильтры нижних частот, верхних частот, резонансные фильтры.
Вещественные и комплексные ряды Фурье. Теорема о неискажённом воспроизведении сигналов.
Дискретизация аналоговых сигналов по времени. Оптимальный выбор частоты дискретизации на основе теоремы Котельникова.
Амплитудная и частотная модуляция. Виды радиоканалов для передачи аналоговой и цифровой информации. Спектры модулированных сигналов при различных видах модуляции.
Аналитический сигнал. Преобразование Гильберта.
Вероятностные характеристики случайных процессов. Корреляционные функции случайных процессов. Спектральные характеристики случайных процессов. Теорема Винера – Хинчина. Особенности получения состоятельных оценок спектров мощности случайных процессов.
Методы расчёта переходных процессов в линейных цепях -анализ дифференциальных уравнений, применение преобразования Фурье, интеграл Дюамеля.
Аналоговые линейные системы с распределенными параметрами. Линии передачи. Телеграфные уравнения. Однофазные и трехфазные линии. Условия согласования.

^ 3.4. Темы курсовых работ

Изложены в Приложении 2.

3.5. Темы рефератов

Раздел 3.5 в данной программе отсутствует.

3.6. Примерный перечень вопросов к экзамену по всему курсу

Аналоговая форма представления физической информации в виде токов и напряжений. Электрические цепи: линейные, нелинейные, параметрические.Элементы цепей. Квазистационарность. Принцип суперпозиции. Прохождение тока в линейных цепях, законы Кирхгофа. Прохождение меняющегося тока через активные и реактивные элементы цепей.
Гармонические сигналы. Прохождение гармонических сигналов в цепях, содержащих R, L, C. Мощность в цепи переменного тока. Символический метод анализа цепей при гармонических воздействиях. Комплексный коэффициент передачи, его физический смысл. Представление на комплексной плоскости.
Простейшие четырёхполюсники, содержащие элементы R,L,C. Временной и спектральный подход к анализу процессов в них при передаче цифровой и аналоговой информации.

Разложение периодических сигналов в ортонормированных базисах. Тригонометрические ряды Фурье. Теорема о неискажённом воспроизведении сигналов. Спектральные особенности сигналов при использовании различных видов модуляции при передаче аналоговой и цифровой информации.
Аналого – цифровые и цифро – аналоговые преобразователи сигналов. Теорема Котельникова, её физический смысл. Практические следствия теоремы Котельникова при дискретном преобразовании сигналов. Спектр дискретизированного сигнала.
Вероятностные характеристики случайных процессов. Корреляционные функции случайных процессов. Стационарность и эргодичность. Спектральные характеристики мощности случайных процессов. Теорема Винера – Хинчина. Получение состоятельных оценок спектра мощности случайных процессов. Узкополосные случайные процессы. Огибающая и фаза узкополосных процессов.
Методы расчёта переходных процессов в линейных цепях. Переходная и импульсная характеристика линейной цепи. Анализ переходной характеристики цепи с использованием неоднородных дифференциальных уравнений. Примеры линейных цепей – RC фильтры, колебательные контура. Активные цепи (фильтры, усилители, генераторы). Методы анализа переходных режимов с помощью интеграла Дюамеля.
Аналоговые линейные системы с распределенными параметрами. Линии передачи. Телеграфные уравнения. Однофазные и трехфазные линии. Условия согласования.

^ 4. Учебно-методическое обеспечение курса

4.1. Перечень обучающих, контролирующих и расчетных программ, диафильмов, слайдфильмов, кино и видео- фильмов

Используются вычислительные и демонстрационные возможности математического пакета МАТЛАБ. Проводятся лекционные демонстрации с помощью мультимедийных устройств.

^ 4.2. Активные методы обучения

В данном курсе используются аудиторные методы и мультимедийная поддержка по специально разработанным программам.

4.3. Материальное обеспечение дисциплины, технические средства обучения и контроля

Специализированная учебная лаборатория МОПИ, оборудованная компьютерами со специальными устройствами сбора аналоговой информации и перевода её в цифровую форму ( типа L-Card ), и необходимыми радиотехническими приборами. Лаборатория оснащена также мультимедийным оборудованием.

^ 4.4. Методические рекомендации (материалы) преподавателю по организации лабораторных работ.

Используется справочная документация пакета МАТЛАБ.

^ 4.5. Методические указания студенту по подготовке к лекциям и лабораторным занятиям.

Изучить необходимые разделы описания пакета МАТЛАБ и Simulink и учебные пособия по заданным работам.
Самостоятельно обработать экспериментальные результаты, полученные в ходе выполнения работы, построить необходимые графики, диаграммы, таблицы.

4.7. Литература

Дьяконов В.П. , Круглов В.Н. Математические пакеты расширения МАТЛАБ. Специальный справочник. СПб, "Питер", 2001..

И.Ануфриев, А.Смирнов, Е.Смирнова. МАТЛАБ 7 в подлиннике. СПб.,«БХВ-Петербург», 2005.

3. А.Б.Новгородцев. Теоретические основы электротехники. СПб., "Питер", 2006.

4. А.Б. Сергиенко. Цифровая обработка сигналов.СПб., «Питер», 2002.

5 С.И.Баскаков. Радиотехнические цепи и сигналы. « Высшая школа», 2002.

6. М.Т. Иванов, А.Б. Сергиенко, В.Н. Ушаков. Теоретические основы

радиотехники. «Высшая школа», 2002.

7 .В.П. Бакалов, А.Н. Игнатов, Б.И. Крук. Основы теории электрических цепей и электроники. «Радио и связь», 1998.

8 Е.И. Манаев . Основы радиоэлектроники. «Советское радио», 1990.

9 . Васильев, И.Гуров. Компьютерная обработка сигналов. «BHV», 1998.

Приложение 1.

Учебная лаборатория

«Методов обработки и передачи информации»

(IV семестр)

Данная учебная лаборатория организована в 2006 г. в рамках внедрения инновационных методов обучения на направлении «Прикладные математика и физика» НОЦ «Электрофизика».

Занятия в данной учебной лаборатории проводятся в четвертом семестре после чтения курса ^ Физические основы методов обработки и передачи информации». Её проходят студенты направления "Прикладные математика и физика" и кафедры Радиофизики. На базе этой лаборатории выполняются курсовые работы, предусмотренные учебным планом четвертого семестра.

В лаборатории подробно изучаются методы получения, обработки и преобразования информации в измерительных и управляющих системах, применяющихся в современном физическом эксперименте. Предполагается, что исходная информация представлена в виде аналоговых сигналов – непрерывных во времени токов и напряжений. Они охватывают классы детерминированных или случайных, одномерных или многомерных сигналов, а также различные типы изображений. Обработка таких сигналов представляет собой совокупность операций, направленных на наиболее эффективную передачу, хранение и извлечение физической информации. Основой таких операций является цифровая обработка сигналов. Это сравнительно новая, бурно развивающаяся научная дисциплина, основанная на широком применении инновационных методов. В отличие от ранее применявшейся аналоговой обработки, цифровой обработке сигналов свойственны огромные преимущества. К ним относятся:

принципиальная возможность реализации практически любых алгоритмов обработки, недоступных при аналоговой форме представления сигналов. При такой обработке достигается потенциально сколь угодно высокая точность численной реализации алгоритмов;
резкое повышение помехоустойчивости при передаче и хранении информации за счёт применения специальных видов кодирования и фильтрации.

Содержание работ, представленных в данной учебной лаборатории, включает в себя основные аспекты задач, встречающихся в практике цифровой обработки сигналов. Прежде всего, сюда относятся задачи сбора аналоговых данных c экспериментальных установок и перевод их в цифровую форму. Это выполняется с помощью современных микропроцессоров, так называемых Digital Signal Processors. В лаборатории они представлены специальными устройствами типа L-761, работающими непосредственно на шине ЭВМ. Они представляют собой аналого – цифровые преобразователи (АЦП), управляемые программным обеспечением L-Graph. В нем реализованы также возможности спектрального анализа сигналов, предварительного просмотра и записи их в различные устройства хранения информации. Используются также возможности регистрации сигналов с помощью звуковых карт компьютеров, и устройств, общающихся с параллельным портом ЭВМ.

С помощью этих аналого –.цифровых преобразователей регистрируются сигналы с различных лабораторных установок. Далее проводится цифровая обработка этих сигналов с использованием средств математического пакета МАЛАБ и его расширений: Signal Processing Toolbox, Data acquisition Toolbox, Filter Design Toolbox, Wavelet Toolbox. Большое внимание уделяется вопросам моделирования работы различных устройств и систем с помощью отдельного программного продукта МАТЛАБ – Simulink. Перечень выполняемых работ включает в себя:

^ 1. Автоматизированные измерения и моделирование свойств линейных систем.

Изучается структура устройства L-761 , особенности применяемого в ней микропроцессора. Интерфейс с внешними устройствами. Защита шины РСI ЭВМ от нештатных режимов во внешних измерительных устройствах.

Изучение возможностей L-761 на примере исследования детерминированных сигналов, широкополосных и узкополосных случайных процессов , их спектров. Сохранение результатов. Особенности конвертирования полученных файлов для последующей обработки в пакете МАТЛАБ.

^ Используемые приборы и устройства: ЭВМ, оборудованная платой L-Card, лабораторные генераторы аналоговых детерминированных и шумовых сигналов, осциллографы, наборы фильтров и типовых звеньев радиотехнических устройств.

^ Методы определения спектральных характеристик электрических сигналов.

Изучаются типовые аналоговые сигналы, переносящие физическую информацию: гармонические, импульсные, амплитудно- и частотно-модулированные и т.д. Для их получения используется программируемый генератор, реализуемый в расширении МАТЛАБ Data acquisition Toolbox , цифровой генератор стандартных сигналов на базе цифро-аналогового преобразователя L-Card, и типовые лабораторные приборы. Измеряются их информативные параметры: амплитуда, частота, фаза, длительность, частота повторения и т.д.

^ Используемые приборы и устройства: ЭВМ, оборудованная платой L-Card, лабораторные генераторы различных видов сигналов, вторая ЭВМ для генерации цифровых сигналов, осциллограф, устройства вывода сигналов при использовании функционального генератора расширения МАТЛАБ Data acquisition Toolbox

^ Автоматизированные измерения и моделирование свойств случайных процессов.

Изучение методов моделирования случайных процессов – интегральных и дифференциальных функций распределения вероятности, моментных функций, характеристических функций, коэффициентов асимметрии и эксцесса и др. Модельное получение реализаций случайных процессов с заданными функциями распределения для наиболее важных законов – нормального, релеевского, пуассоновского и др. Построение гистограмм распределений, сглаживание гистограмм, применение функций дескриптивной статистики.

Проводятся экспериментальные исследования случайных процессов. При использовании лабораторного генератора шума записывается ряд реализаций отфильтрованных шумовых процессов с помощью устройства L-Card. Исследуются следующие характеристики процессов:

Гистограмма плотности вероятности распределения амплитуды, оценивается её близость к нормальному распределению

Вид автокорреляционной функции

Спектр мощности процесса и его распределение по частотам, особое внимание обращается на получение состоятельных оценок спектра методом Уэлча.

^ Для решения этих задач предварительно изучаются соответствующие функции пакета МАТЛАБ, устройство лабораторного генератора шума, экспериментального лабораторного макета.

^ Автоматизированные измерения амплитудных и фазовых коэффициентов передачи линейных систем.

Разрабатываются и монтируются экспериментальные макеты простейших фильтров высоких и низких частот, а также полосопропускающих фильтров. По точкам снимаются их частотные характеристики. Эти же характеристики снимаются в автоматическом режиме с использованием возможностей системы L-Card. Амплитудные и фазовые характеристики коэффициента передачи оцениваются также путем вычисления функций взаимных спектров входных и выходных сигналов. Особое внимание уделяется получению состоятельных оценок этих спектров.

^ Используемые приборы и устройства: ЭВМ, оборудованная платой L-Card, лабораторный генератор шума, осциллографы.

Исследование переходных процессов в линейных цепях, содержащих емкости и индуктивности, при включении постоянных и переменных напряжений.

Исследование переходных и установившихся режимов в цепях. Составление интегро-дифференциальных уравнений для цепей, содержащих индуктивности, ёмкости и сопротивления при подаче в цепь ступенчатого постоянного напряжения и гармонического сигнала. Экспериментальный анализ электрических и магнитных полей, возникающих в индуктивностях и емкостях во время переходных процессов.

^ Используемые приборы и устройства: ЭВМ, оборудованная платой L-Card, лабораторные генераторы сигналов, осциллографы.

Распространение импульсных сигналов в длинных линиях.

Исследуется линия передачи данных с распределенными параметрами, проводится решение телеграфных уравнений. Изучается распространения импульсных сигналов в длинных линиях с учетом потерь и дисперсии. Выясняются условия согласования, эти условия проверяются экспериментально.

^ Используемые приборы и устройства: Импульсные генераторы, осциллографы, цифровой фотоаппарат. Используются методы обработки фотоизображений в расширении Image Processing Toolbox пакета МАТЛАБ.

^ Изучение преобразований аналоговых сигналов в нелинейных цепях.

В работе изучается прохождение сигналов через нелинейные четырехполюсники, рассматриваются методы описания нелинейных цепей, аппроксимация их характеристик, преобразование спектра сигналов в нелинейных цепях. Рассматривается применение амплитудной модуляции и демодуляции. Изучается применение резонансных устройств для выделения нужных участков спектров модулированных сигналов. Измерения производятся в ручном и автоматическом режиме. Экспериментальные данные сравниваются с результатами моделирования в расширении Simulink.

Используемые приборы и устройства: ЭВМ, оборудованная платой L-Card, лабораторные генераторы сигналов, осциллографы.

^ Усиление и генерация низкочастотных сигналов с помощью операционных усилителей. Построение активных фильтров.

Изучение основных характеристик операционных усилителей. Их применение для усиления, дифференцирования и интегрирования аналоговых сигналов. Построение активных фильтров. Обратная связь, ее влияние на характеристики усилителей. Построение генераторов на базе операционных усилителей.

^ Используемые приборы и устройства: Лабораторные макеты, содержащие операционные усилители. Генераторы стандартных сигналов, осциллографы.

^ Исследование замедляющих систем СВЧ диапазона.

В работе исследуются закономерности работы замедляющих систем СВЧ диапазона на примере специальных волноводных структур. На основании теоретических представлений дается анализ этих систем, производится экспериментальная проверка ожидаемых закономерностей.

^ Используемые приборы и устройства: Лабораторный макет замедляющей системы, СВЧ –генератор, измерительные усилители и осциллографы.

^ Изучение Вейвлет-преобразований сигналов для анализа их масштабно – временной структуры.

Изучение структуры сложных нестационарных сигналов с помощью вейвлет-преобразований с применением различных базисных функций. Прямое и обратное вейвлет – преобразование. Применение методов очистки сигналов от шумов с помощью вейвлет-фильтрации.

^ Используемые приборы и устройства: ЭВМ, оборудованная платой L-Card, лабораторные генераторы сигналов, осциллографы. Математическое обеспечение расширения Wavelet Toolbox.

Приложение 2.

Перечень курсовых работ, выполняемых в лаборатории МОПИ в 2007г.

для группы 203 ^ НОЦ «ЭЛЕКТРОФИЗИКА»

Моделирование тракта передачи цифровой информации с использованием амплитудной модуляции.

Использование сигналов амплитудной модуляции с подавленной несущей и с одной боковой полосой для передачи цифровой информации.

Использование алгоритма Герцеля для обнаружения однотонального сигнала на фоне шумов.

Использование сигналов с амплитудной модуляцией для передачи цифровой информации. Минимальная частотная модуляция.

Квадратурная модуляция сигналов, её использование для передачи цифровой информации.

Шумы квантования при переводе аналоговых сигналов в цифровую форму. Оценка шумов квантования системы сбора данных L-Card.

Статистический анализ сигналов, нестационарных по частоте, средствами пакета МАТЛАБ Wavelet Toolbox.

Модернизация функции Specgram пакета МАТЛАБ для спектрального анализа мгновенных значений вещественного сигнала.

Программная реализация метода Уэлча для анализа спектральной плотности мощности случайных процессов.

Оценка амплитудных и фазовых коэффициентов передачи линейных систем методом анализа взаимокорреляционных функций входных и выходных сигналов.

Применение пакета SpTool МАТЛАБ для построения цифровых фильтров с минимальными фазовыми искажениями сигналов.

Разработка программ спектрального анализа сигналов методом двойного усреднения.

Применение дискретного вейвлет – преобразования для изучения структуры нестационарных сигналов.

14.Исследование методов выделения слабых гармонических сигналов на фоне шумов.

Blog

Содержание