Разработка и исследование имитационных моделей радиотехнических объектов в среде Matlab-Simulink

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерной физики и Радиоэлектроники

институт

Информационные технологии

кафедра

сигнал шум импульсный фильтр

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Разработка и исследование имитационных моделей

радиотехнических объектов в среде Matlab-Simulink

Преподаватель

А.А.Абдулхаков

Студент РФ

10-10 К.О. Шендалёв

Красноярск 2011

Содержание

1. Сформировать в среде Matlab-Simulink сигнал согласно заданию

2. Сформировать аддитивную смесь сигнала и белого гауссовского шума обеспечить заданное соотношение «сигнал/шум»

3. Определить спектральную плотность сформированного сигнала и аддитивной смеси сигнала и шума

4. Средствами Matlab-Simulink разработать фильтр, вид и параметры которого определяются согласно исходным данным

5. Снять передаточную АЧХ фильтра

6. Снять переходную характеристику фильтра

7. Снять импульсную характеристику фильтра

8. Исследовать преобразование сигнала(пункт 1 и пункт2) в фильтре

9. Исследовать преобразование спектральной плотности сигнала, шума, сигнала и шума в фильтре

Задание преподавателя

Список сокращений

Библиографический список

Ход выполнения работы

1. Сформировать в среде Matlab-Simulink сигнал согласно заданию

Рис.1 Характеристики сигнала согласно варианту заданий №6

Рис.2 Параметры блока Pulse Generator для создания требуемого сигнала

Рис.3 Параметры блока Repeating Sequence для создания требуемого сигнала

Рис.4 Блок схема для получения требуемого сигнала

Рис.5 Требуемый сигнал : последовательность пилообразных импульсов

2. Сформировать аддитивную смесь сигнала и белого гауссовского шума обеспечить заданное соотношение «сигнал/шум»

Формула для расчёта нахождения соотношения «сигнал/шум»

Am- максимальная амплитуда сигнала

G- сила шума

Рис.6 Блок схема аддитивной смеси сигнала и белого гауссовского шума

Рис.7 Параметры блока White Noise

Рис.8 Изображение результатов на осциллографах: верхний - сигнал, средний - аддитивная смесь сигнала и шума, нижний чистый белый шум

3.Определить спектральную плотность сформированного сигнала и аддитивной смеси сигнала и шума

Рис.9 Программы для определения спектральной плотности сигнала, шума

Рис.10 Спектральная плотность сигнала

Рис.11 Спектральная плотность аддитивной смеси сигнала и шума

4.Средствами Matlab-Simulink разработать фильтр, вид и параметры которого определяются согласно исходным данным

Рис.12 Схемы возможных RC фильтров ФВЧ

Коэффициент передачи по напряжению.

,

где . Подставив в данную формулу известные параметры получим: Для R=8ом, для С=1мкФ

Изменение К с частотой Изменение фазы с частотой

Рис.13

Уравнения частотных характеристик

.

Рис.14 Схема разработанного безындукционного ФВЧ удовлетворяющего заданным параметрам

Рис.15 Параметры блока Sine Wave

На вход фильтра подаётся сигнал с амплитудой равной 1 и частотой равной 5кГц при фазе равной нулю.

Рис.16 Верхний осциллограф - сигнал после прохождения фильтра, нижний осциллограф - входной сигнал

Как видно из полученных данных, фильтр действительно имеет частоту среза 5кГц, так как выполняется условие сохранения 0.707 амплитуды сигнала прошедшего фильтр от амплитуды входного сигнала на резонансной частоте 5кГц.

5.Снять передаточную АЧХ фильтра

Передаточную АЧХ фильтра можно снять двумя способами:

1.Способ: с помощью данной программы.

Рис.17 Программа для снятия передаточной АЧХ фильтра

Рис.18 Передаточная АЧХ фильтра

2. Способ: с помощью функции Liner Analysis

Рис.19 Передаточная АЧХ фильтра

6.Снять переходную характеристику фильтра

Рис.20 Схема для снятия переходной характеристики фильтра

Рис.21 Переходная характеристика фильтра

7.Снять импульсную характеристику фильтра.

Рис.22 Схема для снятия импульсной характеристики фильтра

Рис.23 Импульсная характеристика фильтра

8.Исследовать преобразование сигнала(пункт 1 и пункт2) в фильтре

Рис.24 Схема для исследования преобразования заданного сигнала после прохождения через фильтр

Рис.25 Верхний осциллограф - сигнал прошедший через фильтр, нижний осциллограф - входной сигнал

9.Исследовать преобразование спектральной плотности сигнала ,шума , сигнала и шума в фильтре

Рис.26 Программа 1 для вычисления спектральной плотности

Рис.27 Программа 2 для вычисления спектральной плотности

Рис.28 Спектральная плотность аддитивной смеси сигнала и шума до фильтра

Рис.29 Спектральная плотность аддитивной смеси сигнала и шума после фильтра

Дополнительно разработал ФВЧ с использованием индуктивности для проверки спектральной плотности аддитивной смеси сигнала и шума с частотой среза 5кГц.

Рис.30 LC фильтр верхних частот.

Рис.31 Схема подачи заданного сигнала на LC фильтр высоких частот

Рис.32 Аддитивная смесь сигнала и шума до прохождения фильтра

Рис.33 Аддитивная смесь сигнала и шума после прохождения фильтра

Задание преподавателя: разработать ППФ с частотой среза 5кГц и подать на него АМ сигнал с несущей частотой 5кГц. Проверить спектральную плотность сигнала до и после фильтра.

Рис.34 АМ сигнал с ППA

Рис.35 Данные блока Signal Generator

Рис.36 Показатели осциллографа

Рис.37 АЧХ разработанного фильтра

Рис.38 Спектральная плотность сигнала до фильтра

Рис.39 Спектральная плотность аддитивной смеси сигнала и шума до фильтра

Рис.40 Спектральная плотность сигнала после фильтра

Рис.41 Спектральная плотность аддитивной смеси сигнала и шума после фильтра

Список сокращений

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика

ФВЧ - фильтр высоких частот

ППФ - полосо - пропускающий фильтр

АМ сигнал - амплитудно - модулированный сигнал

Библиографический список

Дьяконов В. П. - MATLAB Simulink Основы применения.

Терёхин В. В. - Основы моделирования в MATLAB. Часть 2. Simulink

Зернов Н.В. ,Карпов В.Г. - Теория радиотехнических цепей. Издание 2-е переработанное и дополненное Л. «Энергия», 1972. 816 с. с ил.

Черных И. В. - Simulink - среда создания инженерных приложений.

1. Размещено на www.allbest.ru