Пояснения к обозначениям в таблице № 1, 2, 3

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и

информатики».

Кафедра САПР

Курсовая работа по дисциплине «Программное обеспечение инфокоммуникационных технологий»

Расчет параметров селективных устройств АЦП с

передискретизацией

Вариант №9

Выполнила: ст. 2 курса

ФМРМ,гр. РС-71,

Хомушку Темир

Проверил: Оболонин И.А.

Новосибирск 2018

Оглавление

Введение. 3

Задание на курсовое проектирование. 4

Краткая теория. 7

Расчет АФНЧ Баттерворта. 10

Расчет элементов фильтра. 15

Расчет цифрового ФНЧ Баттерворда. 20

Вывод. 27

Список литературы.. 28

Введение

Целью выполнения курсовой работы является приобретение навыков применения пакета прикладных программ MathCAD.

Для выполнения курсовой работы были изучены основные положения синтаксиса среды MathCAD и правила выполнения расчетов и построения графиков в ней. Кроме того в процессе выполнения курсовой работы был получен опыт расчета и анализа полученных результатов для такого важного элемента техники телекоммуникаций как частотно-селективные устройства (фильтры).

Результатом выполнения курсовой работы являются графики зависимостей группового времени запаздывания от частоты, амплитудно-частотных характеристик выбранных типов фильтров и схема АФНЧ.

Задание на курсовое проектирование

В процессе выполнения задания необходимо:

1. Привести структурную схему АЦП с передискретизацией и описать назначение каждого элемента этой схемы;

2. По данным таблицы 1 (в соответствии с вариантом задания, № варианта определяется последней цифрой студенческого билета либо № в списке группы для ДО) выбрать данные для расчета аналогового фильтра нижних частот (АФНЧ). Расчет характеристик фильтра ведется по заданным значениям неравномерности группового времени запаздывания (A_max, дБ) в полосе пропускания (граничная частота f_PP ) и требуемому затуханию (A_min, дБ) на граничной частоте полосы непропускания (f_pn) (рис. 1);

Рисунок 1 – График ослабления фильтра

3. Рассчитать минимальный порядок АФНЧ заданного типа;

4. Для фильтра рассчитать с помощью программной среды MathCAD амплитудно-частотную (АЧХ), фазо-частотную (ФЧХ) характеристики и зависимость группового времени запаздывания от частоты (τ(w));

5. Сравнить полученные значения времени запаздывания с нормами для звуковых сигналов в радиовещательных трактах (таблица 2). Если полученные значения для заданного типа АФНЧ не удовлетворяют нормам, то необходимо уменьшить требования к АФНЧ по A_min на 2-10 дБ, пока требования не будут удовлетворяться и повторить расчеты;

6. Произвести расчеты элементов схемы аналогового фильтра и составить её; ж) для цифрового фильтра определить требуемое затухание на граничной частоте полосы непропускания, равной

дБ,

где – рабочее затухание АФНЧ;

7. Выполнить расчет АЧХ, ФЧХ и группового времени запаздывания τ(w) для заданного вида цифрового фильтра нижних частот (ЦФНЧ) – таблица 3;

8. Произвести анализ полученных результатов.

Таблица 1 – Исходные данные для расчёта АФНЧ

№	А min , дБ	А max , дБ	wn	f _в , кГц	Тип АФНЧ
9	16	1	1,6	12	Б

f , Гц	40	75	100	6400	7000	14000	15000
τ _d , мс	55	24	20	5	10	8	12

Таблица 2 – Нормы группового времени запаздывания ряда частот для трактов радиовещательных сигналов

Таблица 3 – Исходные данные для расчёта ЦФНЧ

№	f _д , кГц	f _в , кГц	А ^’ _max , дб	Тип фильтра
9	48	16	1,2	Б

Пояснения к обозначениям в таблице № 1, 2, 3

· f_в ( обычно f_PP = f_в ) – верхняя частота звукового сигнала, соответствует граничной полосы пропускания ФНЧ (обычно при расчете фильтра принимается в качестве нормирующей частоты);

· А_min – рабочее затухание на граничной частоте полосы непропускания АФНЧ (выбирается равной половине частоты дискретизации f_д из таблицы 3);

· А_max – неравномерность затухания в полосе пропускания АФНЧ;

· f_д – исходная частота дискретизации (f_д ≥ 2f_в);

· – неравномерность затухания в полосе пропускания ЦФНЧ;

В таблице 2 заданы нормы на групповое время запаздывания (τ_d) для ряда частот в соответствии со стандартами для трактов радиовещательных сигналов;

В таблице 3 в строке «тип фильтра» букве Ч соответствует фильтр Чебышева, Б – Баттерворта.

Краткая теория

В устройствах цифровой записи и воспроизведения звука важное место в обеспечении высоких качественных показателей занимают устройства аналогоцифрового и цифроаналогового преобразований (ИКМ кодеры и декодеры).

Рисунок 2 – Структурная схема ИКМ кодера

В состав ИКМ кодера входит фильтр нижних частот (ФНЧ), ограничивающий спектр входного сигнала и предотвращающий появление помех субдискретизации.

После фильтрации аналоговый сигнал подвергается дискретизации, квантованию и кодированию в АЦП, работающим на повышенной частоте субдискретизации f_д1=n f_д.

Чем выше f_д1, тем ниже требования к входному ФНЧ, выше качество преобразования и сложнее (а, следовательно, и дороже) АЦП.

После АЦП ставится цифровой фильтр, осуществляющий фильтрацию сигнала. Он имеет параметры: частоту среза f_ср, неравномерность АЧХ в полосе аудиосигнала A_max, подавление сигнала на частоте f_д/2 не менее A_min. Цифровой фильтр с такими параметрами предотвратит наложение спектров цифрового сигнала при дальнейшем понижении частоты субдискретизации.

После цифрового фильтра ставится дециматор, понижающий частоту субдискретизации f_д1в n раз до необходимого значения f_д.

На рисунке 2 приведены частотные диаграммы преобразования спектров в кодере (в соответствующих точках на рисунке 1) для случая, когда n=4.

Рисунок 3 – Диаграммы преобразования спектров в ИКМ кодере

Основной задачей ИКМ - декодера является преобразование цифрового сигнала в аналоговый, т.е. цифроаналоговое преобразование.

Чтобы преобразовать сигнал с выхода ЦАП в аналоговый, его необходимо пропустить через ФНЧ с высокой крутизной среза. При недостаточной фильтрации вызывают интермодуляционные искажения сигнала, заметные на слух.

Поэтому для снижения требований к крутизне спада амплитудно-частотной характеристики ФНЧ (а, следовательно, для повышения линейности его фазочастотной характеристики) поступают следующим образом:

- частота дискретизации на входе ЦАП увеличивается в несколько раз (обычно в 2-4 раза);

- сигнал фильтруется цифровым фильтром, стоящим перед ЦАП;

- аналоговый фильтр на выходе ЦАП (3...5)-го порядка имеет фазовую характеристику с хорошей линейностью, частоту среза 25-30 кГц и практически не искажает импульсный сигнал.