Кафедра теории электрических цепей
Курсовая работа № 2
По Теории электрических цепей (четвёртый семестр)
Тема: “Расчёт и исследование фильтров”
На рис. 4 приведена структурнаясхема фрагмента проводной сети связи, где линия связи (ЛС) представлена простой RC – моделью, причем, Rл – продольное сопротивление линии, Cл – емкость линии. В линии связи возникают аддитивные гармонические помехи. Корректор предназначен для коррекции частотных характеристик ЛС. Комплексная передаточная функция линии связи и корректора должна удовлетворять условию неискаженной передачи сигнала в диапазоне основных частот сигнала.Сплиттерпредназначен для разделения аналогового низкочастотного сигнала и высокочастотного цифрового сигнала сети передачи данных. Необходимо провести синтез и исследование элементов модема рис. 4.
1.По проводной линии связи одновременно передается аналоговый сигнал и цифровые данные.
2. Аналоговый сигнал на входе определяется в вольтах следующей формулой
u1(t) =n/9· cos(1,2ω1t) + n/7·cos(1,3ω1t) – n/4·cos(ω1t),
где ω1=2πf1,
f1= 15+7(lg(n+ 1))кГц.
3. Цифровой сигнал u2(t) является периодическим сигналом и имеет структуру, приведенную в табл. 1, где символ “0” соответствует уровню –5В, а“1” соответствует уровню напряжения +5В,
причем номер m структуры Вашего сигнала в таблице определите по формуле m = n – 25]n/ 25[,
|
|
где символ ]·[ означает целую часть числа, а n - номер Вашего варианта по списку в журнале.Длительность элементарного символа сигнала
τс = 2,5/nмс. Период сигнала определяется величиной Tс = 17(log2 (n+1))∙τс. Табл.1
m | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Сигн. | 10110010.. | 10011001.. | 10010110.. | 10100101.. | 11001100.. |
m | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
Сигн. | 11101000.. | 01100101.. | 01011010.. | 00011101.. | 01001101.. |
m | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
Сигн. | 10010011.. | 00100111.. | 01110100.. | 00110011.. | 10001101.. |
m | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
Сигн. | 01010011.. | 11011000.. | 00111010.. | 10111000.. | 00010111.. |
m | 21 | 22 | 23 | 24 | 0 |
Сигн. | 11001010.. | 11001001.. | 11010001.. | 10001011.. | 00110110.. |
В линии связи одновременно с сигналами действует аддитивная гармоническая помехав вольтах: , где частота помехи ωх=2πfх определяется формулой кГц.
4.Выделение цифрового сигнала из помех в модеме осуществляется с помощью первого цифрового фильтра. Для выделения сигнала из помех используется КИХ - фильтр.
5.Выделение аналогового сигнала из помех в модеме осуществляется с помощью второго цифрового фильтра. Для выделения этого сигнала из помех используется полосовой БИХ - фильтр.
|
|
6.Постройте временную диаграмму суммы сигналов и помехи на входе АЦП при условии неискаженной передачи сигнала.
7.Постройте спектр амплитуд суммарного сигнала и помехи на входе АЦПпри условии неискаженной передачи сигнала.
Сделайте обоснованные выводы об искажениях сигналов на входе.
8.Длясинтеза цифровыхфильтровобоснованно выберите частоту дискретизации АЦП.
9.Синтезируйте передаточную функцию нагруженного реактивного ФНЧ – прототипа КИХ - фильтра. Сопротивление нагрузки равно сопротивлению линии и определяется формулой Ом. Тип синтезируемого Вами фильтра определяется номером Вашего варианта n.Если номер nчётный, то рассчитывайте ФНЧ Баттерворта, если нечётный, то рассчитывайте ФНЧ Чебышёва. Синтез фильтра проводите в соответствии с исходными данными из табл.2. Номер Вашей строки табл. 2 определите по формуле: k = n – 7·]n/7[,где обратные скобки обозначают целую часть числа. Обоснованно выберите полосы пропускания fп и задерживания fз Вашего фильтра, используя параметры передаваемых сигналов и помехи. Недостающие в табл. 2 параметры фильтра рассчитайте по формулам связи с приведенными и выбранными параметрами.
|
|
Табл. 2
k | Исходные параметры для синтеза фильтров | |||
0 | – | Армин | – | N =4 |
1 | Армакс | – | – | N = 4 |
2 | – | Армин | – | N = 4 |
3 | – | – | ε | N = 4 |
4 | – | – | ε | N =4 |
5 | – | Армин | – | N = 4 |
6 | – | – | Армакс | N = 4 |
В табл. 2 исходные для синтеза параметры определяются по формулам:
Ар макс= (1,1 + 0,03 n) дБ, Ар мин=[9 +11Lg(0,1n+1)] дБ,
ε= 1,3∙ lg(3 + 0,1n) .
10.Синтезируйте быстродействующий цифровой нерекурсивный ФНЧ (КИХ - фильтр), у которого рабочее ослабление будет не хуже, чем у синтезированного Вами аналоговогореактивного ФНЧ – прототипа, а полосы пропусканияfп и задерживания fз будут соответствоватьФНЧ – прототипу. Определите импульсную характеристику и передаточную функцию Вашего КИХ – фильтра. Постройте АЧХ и обозначьте характерные точки на этих графиках.
Сделайте обоснованные выводы об особенностях полученных характеристик.Сделайте выводы о частотной избирательности фильтра.
Сделайте выводы об устойчивости фильтра и характере переходных процессов на выходе.
11.Постройте структурную схему синтезированного КИХ – фильтра.
|
|
Найдите выражение сигнала на выходе КИХ – фильтра. Постройте сигнал на выходе цифрового фильтра. Сравните полученный сигнал с фрагментом Вашего сигнала на входе фильтра.
Сделайте обоснованные выводы об особенностях структуры полученного фильтра и особенностях полученного сигнала.
12. Рассчитайте амплитуду помехи на выходе КИХ – фильтра. Сделайте выводы об ослаблении помехи.
13.Синтезируйте передаточную функцию ФНЧ - прототипа рекурсивного ПФ (БИХ - фильтра). Тип синтезируемого Вами ФНЧ - прототипа определяется номером Вашего варианта n.Если номер n нечётный, то рассчитывайте ФНЧ Баттерворта, если чётный, то рассчитывайте ФНЧ Чебышёва. Синтез фильтра проводите в соответствии с исходными данными из табл.3. Номер Вашей строки табл. 3 определите по формуле: k =n– 5·]n/5[,где обратные скобки обозначают целую часть числа. Обоснованно выберите полосы пропускания fп и задерживания fз Ваших фильтров, используя параметры передаваемого сигнала и подавленной помехи. Недостающие в табл. 3 параметры фильтра рассчитайте по формулам связи с приведенными и выбранными параметрами.
Табл.3
k | Исходные параметры для синтеза ФНЧ | |||
0 | Армакс | – | – | N = 3 |
1 | – | – | ε | N = 3 |
2 | – | Армакс | – | N = 3 |
3 | – | Армин | – | N = 3 |
4 | – | Армин | – | N = 3 |
В табл. 3 исходные для синтеза параметры определяются по формулам:
Ар макс= (1,7 + 0,03 n) дБ, Ар мин=[9 +7∙Lg(0,1n+1)] дБ,
ε= 2,7∙ lg(3 + 0,1n) .
14. Определите передаточную функцию Вашего БИХ – фильтра. Постройте АЧХ и обозначьте характерные точки на этом графике.
Сделайте обоснованные выводы об особенностях полученной характеристики.Сделайте выводы о частотной избирательности фильтра.
Сделайте выводы об устойчивости фильтра и характере переходных процессов на выходе.
15.Постройте структурную схему синтезированного БИХ – фильтра.
Сделайте обоснованные выводы об особенностях структуры полученного фильтра.
16. Рассчитайте амплитуду помехи на выходе БИХ – фильтра. Сделайте выводы об ослаблении помехи.
17.Сравните эффективность фильтрации сигнала различными типами фильтров.
Дополнительные пункты задания:
1.Рассчитайте величину отношения мощности сигнала к мощности помех на входе и на выходе Ваших фильтров. Найдите коэффициентэффективности фильтрации сигналов по формуле .Сделайте выводы об эффективности фильтрации сигнала.
Методические указания
Самостоятельная работа студента над заданием по курсовой работе – это основной вид его индивидуальной и коллективной деятельности по изучению ТЭЦ, осуществляемой под руководством, но без непосредственного участия преподавателя.
Курсовая работавыполняется студентом в течение семестра обучения. Выдача темы на курсовоепроектирование производится преподавателем на 1-й неделе обучения в семестре. Сдача курсовой работы проводится преподавателю в форме устной или письменной защиты в конце семестра (14-я–16-я недели). Объем самостоятельной работы по каждой курсовой работе составляет 30 часов.
Выполнение курсовой работы может быть условно разбито на три этапа.Первый этап – анализ исходных данных, расчет номиналов пассивных и активных элементов электрической схемы устройства.
Второй этап – моделирование, расчет, анализ и исследование схемы в различных режимах работы.Третий этап –оформление пояснительной записки, сдача и защита курсовой работы.
Расчёт задания необходимо начинать со 2-й недели семестра.
Расчёты в пояснительной записке КР должны приводиться достаточно подробно с кратким пояснением, как получены те или иные результаты.
Пояснительная записка выполняется на листах А4, текст и титульный лист пишется на одной стороне с соблюдением ГОСТа. Листы брошюруются и нумеруются. Выполненная работа подписывается автором (на титульном листе). Защита курсовой работы производится через неделю после сдачи на проверку. (Студент, как правило, отвечает устно или письменно на 2-3 вопроса по пояснительной записке выполненной КР).
Итоговая оценка за выполненную и защищенную КР складывается из содержания работы (отсутствие ошибок и аккуратности ее выполнения) и ответов студента на защите. Работа после защиты хранится на кафедре 1 год.
Курсовая работане принимаетсяк проверке и защите если:
- выполненная работа не соответствует варианту;
- пояснительная записка является фрагментарно – тезисной (в основном одни формулы и числа, отсутствуют пояснения и интерпретация полученных результатов, отсутствуют выводы, подробные расчеты, исходные формулы и т.п.);
- при проверке был зафиксирован факт плагиата (КР списана);
- студент, по требованию преподавателя, не может ответить на элементарные тестовые вопросы по курсовой работе;
- не выполнены пункты задания;
- неправильно оформлен титульный лист;
- при оформлении работы допущены многочисленные грубые нарушения стандарта по оформлению.
Оценка за курсовую работусущественно снижаетсяесли:
- отсутствует размерность рассчитанных величин, отсутствуют названия рисунков, подписи осей дляграфиков и т.п.;
- КР сдается не вовремя, с опозданием на неделю и более.
Оценка за курсовую работуповышаетсяесли:
- сделаны и защищены дополнительные пункты задания;
- КР сдана на проверку ранее 14-й недели семестра.
После сдачи пояснительной записки на проверку, КР может быть
направлена на доработку для устранения неточностей и ошибок, срок
доработки – одна неделя, датой сдачи будет считаться дата сдачи после доработки пояснительной записки.
Пример выполнения титульного листа КР приветен ниже.
Титульный лист не меняется студентом после сдачи КР на проверку и исправления обнаруженных ошибок.
МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ (МТУСИ)
Кафедра теории электрических цепей
Курсовая работа 2
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 422; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!