Системы счисления
Анализ цифрового преобразования Фурье как инструмента спектрального анализа непериодических сигналов. Показатели дискретности частоты сигнала. Определение спектральной плотности импульса, формирование его длительности и амплитуды, лепестка затухания.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 10.02.2015 |
Размер файла | 111,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра Телекоммуникационных систем
Контрольная работа
по дисциплине Основы цифровой обработки сигналов в ТКС
Системы счисления
Приняла:
ст. преподаватель
Сарженко Л.И.
Выполнил:
ст. гр. БРЭ-05-12
Оразаева А.Б.
Алматы 2008 г.
ВВЕДЕНИЕ
Преобразование Фурье является инструментом спектрального анализа непериодических сигналов, но можно применять и к сигналам периодическим, но для этого потребуется использование аппарата обобщенных функций. Изменение пределов интегрирования не играет роли - ведь на добавившемся между импульсами пространстве сигнал имеет нулевое значение. Единственное дополнительное изменение будет состоять в уменьшении общего уровня гармоник из-за деления результата интегрирования на увеличившийся период.
С ростом следования импульсов гармоники располагаются ближе друг другу по частоте, а общий уровень спектральных составляющих становится все меньше.
Если устремить период к бесконечности (превратив тем самым периодическую последовательность в одиночный импульс) гармоники спектра будут плотно занимать всю частотную ось, а их амплитуды упадут до нуля (станут бесконечно малыми). Однако взаимное соотношение между уровнями гармоник остается неизменным и определяется:
.
Следовательно, при спектральном анализе непериодических сигналов формула для расчета коэффициентов комплексного ряда Фурье модифицируется следующим образом:
1. Частота перестают быть дискретно меняющейся и становится непрерывным параметром преобразования (т.е. k заменяется на ).
2. Удаляется множитель 1/Т.
3. Результатом вычислений вместо нумерованных коэффициентов ряда Ск является функция частоты S() - спектральная функция сигнала s(t). Иногда её называют так же спектральной плотностью.
Формула прямого преобразования Фурье:
ЗАДАЧА
Задан импульс, параметры которого представлены в таблицах 1 и 2
Таблица 1.
Предпоследняя цифра номера студенческой зачетной книжки |
9 |
||
Вид импульса |
Рис. |
1 |
Таблица 2.
Последняя цифра номера студенческой зачетной книжки |
6 |
||
Uo |
в |
1 |
|
Длительность импульса - ф |
мкс |
8 |
|
альфа |
Рад/сек |
8 |
|
T (шаг дискрет-ции |
мкс |
0,08 |
Рис. 1 - Импульс
Требуется:
1. Определить спектральную плотность импульса, заданного в таблице, согласно варианту.
2. Построить АЧХ и ФЧХ спектральной плотности при заданной длительности импульса и амплитуде.
3. Используя полученные графики построить аналогичные зависимости для импульса вдвое меньше длительности. Отобразить на графиках влияние задержки импульса на время ф/2..
4. Заданный сигнал подвергнут дискретизации с шагом T. Найти спектральную плотность дискретизированного сигнала. Построить амплитудный спектр дискретизированного сигнала.
РЕШЕНИЕ
1. Спектральную плотность импульса:
Колебание прямоугольного импульса можно записать в виде:
Его спектральная плотность:
2. АЧХ и ФЧХ спектральной плотности
Рис. 2.
Таблица 3.
w |
G(w) |
|
0 |
8*10-6 |
|
/ |
5.096*10-6 |
|
1.5/ |
2.405*10-6 |
|
3/ |
1.699*10-6 |
|
5/ |
1.019*10-6 |
|
7/ |
7.279*10-6 |
3. Используя полученные графики построить аналогичные зависимости для импульса вдвое меньше длительности.
Рис. 3.
спектральная плотность импульса вдвое меньше длительности, при сжатии импульса происходит расширение его спектра, а значение G(0) уменьшается.
Рис. 4.
При сдвиге импульса вправо (запаздывание) на время /2 (Рис. 5) фазовый спектр изменяется на величину -/2, определяемую аргументом множителя exp(-j/2). результирующий фазовый спектр запаздывающего импульса изображен на рис. 6 прямой линией.
Рис. 5.
4. Заданный сигнал подвергнут дискретизации с шагом T. Найти спектральную плотность дискретизированного сигнала. Построить амплитудный спектр дискретизированного сигнала.
Рис. 6.
Рис. 7 - Амплитудный спектр дискретизированного сигнала
N=/T=8/0.08=100 отсчетов
д=2/Tд=2*3,14/0,08=78,5Гц
Амплитуды равны = Uo
Спектральная плотность дискретизированного сигнала
Рис. 7.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
дискретность сигнал фурье спектральный
Как видно из рисунка 2 спектр представляет собой функцию вида sin(x)/x. Амплитудный спектр имеет лепестковый характер, а ширина лепестков равна 2/, т.е. обратно пропорциональна длительности импульса. значение спектральной функции на нулевой частоте равно площади импульса Uo. Спектральная функция является вещественной, поэтому фазовый спектр принимает лишь два значения - 0 и , в зависимости от знака функции sin(x)/x. Значение фазы и - неразличимы, разные знаки для фазового спектра при >0 и <0 использованы лишь с целью представить его в виде нечетной функции.
После сдвига импульса во времени его амплитудный спектр остался прежним, а фазовый сдвиг приобрел сдвиг, линейно зависящий от частоты. Спектр данного сигнала простирается до бесконечности, лишь постепенно затухая. Спектр имеет лепестковый характер и ширина главного лепестка 2/. При лепестковом характере спектра за эффективную ширину спектра можно применять ширину главного лепестка, и она равна 2/, т.е. обратно пропорциональна длительности импульса. Это общее соотношение: чем короче сигнал, тем шире его спектр.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 А.Б. Сергиенко. Цифровая обработка сигналов. Учебник для вузов. - СПб.: Питер, 2002. - 608 с.
2 Г.С. Казиева. Основы цифровой обработки сигналов в ТКС. Конспект лекций. - Алматы: АИЭС, 2006. - 46 с.
3 Е.Б. Соловьева и др. Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций. - СПб.: БХВ - Петербург, 2003. - 608 с.
4 Радиотехнические цепи и сигналы. Под ред. К.А. Самойло. - М.: Радио и связь, 1982. - 528 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчет спектральной плотности экспоненциального импульса цифрового устройства с помощью формулы прямого преобразования Фурье. Построение АЧХ и ФЧХ спектральной плотности. Построение амплитудного спектра периодического дискретизированного сигнала.
контрольная работа [197,1 K], добавлен 23.04.2014Расчет спектральной плотности непериодических сигналов. Спектральный анализ непериодических сигналов. Определение ширины спектра по заданному уровню энергии. Расчет автокорреляционной функции сигнала и корреляционных функций импульсных видеосигналов.
контрольная работа [96,4 K], добавлен 29.06.2010Построение графиков амплитудного и фазового спектров периодического сигнала. Расчет рекурсивного цифрового фильтра, цифрового спектра сигнала с помощью дискретного преобразования Фурье. Оценка спектральной плотности мощности входного и выходного сигнала.
контрольная работа [434,7 K], добавлен 10.05.2013Спектральные характеристики периодических и непериодических сигналов. Свойства преобразования Фурье. Аналитический расчёт спектра сигнала и его энергии. Разработка программы в среде Borland C++ Bulder 6.0 для подсчета и графического отображения сигнала.
курсовая работа [813,6 K], добавлен 15.11.2012Определение спектров тригонометрического и комплексного ряда Фурье, спектральной плотности сигнала. Анализ прохождения сигнала через усилитель. Определение корреляционной функции. Алгоритм цифровой обработки сигнала. Исследование случайного процесса.
контрольная работа [272,5 K], добавлен 28.04.2015Графическое представление модуля и аргумента спектральной плотности. Спектрограмма сигнала, задержанного на половину длительности импульса. Аналитическое выражение и график импульсной характеристики цепи. Средняя мощность периодического сигнала.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 16.12.2016Соотношение для спектральных плотностей входного и выходного сигнала, дискретное преобразование Фурье. Статистические характеристики сигналов в дискретных системах. Дискретная спектральная плотность для спектральной плотности непрерывного сигнала.
реферат [189,3 K], добавлен 23.09.2009Выбор частоты дискретизации широкополосного аналогового цифрового сигнала, расчёт период дискретизации. Определение зависимости защищенности сигнала от уровня гармоничного колебания амплитуды. Операции неравномерного квантования и кодирования сигнала.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 18.07.2014Расчёт энергетических характеристик сигналов и информационных характеристик канала. Определение кодовой последовательности. Характеристики модулированного сигнала. Расчет вероятности ошибки оптимального демодулятора. Граничные частоты спектров сигналов.
курсовая работа [520,4 K], добавлен 07.02.2013Спектральный анализ периодического и непериодического управляющих сигналов. Особенности поинтервального описания входного сигнала. Расчет прохождения периодических и непериодических сигналов через линейные электрические цепи первого и второго порядков.
контрольная работа [827,4 K], добавлен 07.03.2010