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, R_л – продольное сопротивление линии, C_л – 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

τ_с = 2,5/nмс. Период сигнала определяется величиной T_с = 17(log₂ (n+1))∙τ_с. 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 ω_х=2πf_хопределяется 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 f_п и задерживания f_з 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 пропусканияf_п и задерживания f_з 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 f_п и задерживания f_з 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!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!