Óïðàæíåíèå N 1
|
|
- Marius Kamenov
- преди 4 години
- Прегледи:
Препис
1 1 Сигнали и системи Лабораторно упражнение 10 И З С Л Е Д В А Н Е Н А П Р О Ц Е С И Т Е П Р И И М П У Л С Н О К О Д О В А М О Д У Л А Ц И Я I. Цел на упражнението Целта на упражнението е студентите да се запознаят с процесите при импулсно кодовата модулация. II. Кратки теоретични сведения Теоретичната основа на импулсните модулации (АИМ, ЧИМ, ФИМ, ШИМ), на импулсно кодовата и делта модулацията (които се използват в широко разпространеното днес аналого цифрово преобразуване) е теоремата на Найкуист - Котелников. Съгласно тази теорема един непрекъснат сигнал, чийто спектър е ограничен до честота f в (бележи се още с f m), се определя напълно от редицата от моментни стойности (наричани още отчети или дискрети), отчетени през интервал от време. 1. (1) 2 f в Процесът се нарича дискретизация на сигнала (дискретизация във времето). От (1) следва, че честотата на дискретизация на непрекъснатия сигнал трябва да е fд 2 f в. (2) Обикновено се избира fд ( 2,2 2,5 ) fв. (3) При сигнал с продължителност Тс, броят на дискретите е N T 1 ( 2,2 2,5 ) f c. (4) в От фиг. 1 се вижда, че при дискретизацията се формират импулси с променлива амплитуда. Импулсът на отчета не е с безкрайно малка продължителност. Следователно може да се разглежда като съставен от безкраен брой ординати, които точно следват непрекъснатия 0 фиг. 1 k() сигнал. Точното предаване на тези стойности не е възможно поради наличието на шумове. Затова се извършва втория процес квантуване по ниво. При квантуването по ниво скалата на амплитудите се разделя на определен брой нива. Когато непрекъснатият сигнал се изменя в целия амплитуден обхват,
2 Лабораторно упражнение 10 2 скалата се прави равномерна с еднакво разстояние между нивата, наричано стъпка на квантовото ниво (фиг. 2). Отчитането на стойността се извършва при пресичане на определено ниво. Това води до неравномерност на времеинтервалите. Много често при телеметричните измервания предварително е известно, че следената непрекъсната величина се намира в определени граници. Тогава по-точна работа на измервателната система се осигурява чрез неравномерно квантуване по ниво (фиг. 3) 0 фиг. 2 Най-често се използува комбинирано квантуване по ниво и време. Отчетените в тактовите точки амплитуди не следват изменението на непрекъснатия сигнал,а приемат стойността на най-близкото ниво (фиг. 4). Затова е от значение изборът на стъпката на квантуване h. Последната се съобразява с максималното ниво на шума по канала за връзка. Избира се h 2 max, (5) където max е вероятното най-високо ниво на шумовете. 0 фиг. 3 фиг. 4 Само при това условие шум, насложен към квантувания по ниво сигнал, няма да предизвика погрешно отчитане на съседна стойност. В резултат на квантуването сигналът приема строго определени дискретни стойности. Те са известни при конструирането на предавателната и приемната апаратура. Чрез изследвания се определя максималното вероятно ниво на шумовете. В приемника за квантуваните сигнали последните се привеждат към стандартните дискретни нива. Щом шумът е под h / 2, повторното квантуване премахва влиянието на шумовете по трасето. Следователно едно от главните предимства на квантуването е повишената шумоустойчивост, независимо от това, че самото дискретизиране внася шум. Що се отнася до внасянето на грешка от квантуването това е очевидно. На фиг. 4 е показана големината на грешката във всяка тактова точка (защрихованите
3 3 Сигнали и системи полета). Нарича се шум от квантуването. Зависи от стъпката на квантуването h, която не трябва да намалява под стойността, определена с (5). Този шум е регулярен и неговото въвеждане спомага за премахване влиянието на случайните смущения. Съвременните системи се основават преди всичко на принципите на импулснокодовата модулация (ИКМ) или на делта модулацията. При ИКМ непрекъснатият сигнал се подлага на комбинирано квантуване. Получените дискретни стойности се предават по канала за връзка чрез двоични кодови комбинации, съставени от импулси с еднаква амплитуда и продължителност. На фиг. 5 е показано дискретизирането и преминаването в двоичен код. На стойността на всеки отчет съответствува определено десетично число, единицата на което е равна на стъпката на квантуване h. Това десетично число се преобразува в двоичен код, в който най-често на 1 съответства импулс, а на 0 нулев потенциал. Понякога се казва, че на 1 съответства токов, а на 0 безтоков импулс. Следователно основните процеси при ИКМ са: - дискретизация във времето на непрекъснатия сигнал; - квантуване по нива на отчетите; - кодиране в двоичен код на стойността на отчета. Използуването на ИКМ е свързано с отчитането на няколко основни положения. Първото се свежда до избор на разредността (броя на елементите) на двоичния код. Очевидно е, че броят на елементите на кода е свързан с броя на квантовите нива. Ако сигналът е с възможна максимална амплитуда U max, броят на разрешените квантови нива е U max M. (6) Тогава радредността на кода се определя като 0 а) n log 2 M (7) и се закръглява към по-голямото число. Като се вземе под внимание, че б) зависи от максималното ниво на фиг. 5 шумовете, се вижда, че увеличението на М не може да стане произволно Същото се отнася и за намаляването на броя на разрешените нива. Това намаление би означавало да се увеличи h, а оттам и шумът от квантуването. Избира се оптимален брой нива (съответно h ) при максимална шумоустойчивост и минимален шум от квантуването. Изборът на разредността на кода е свързан и с втория проблем предаването на цифровата информация по определен за целта канал. В много случаи тук е източникът на грешки. Моментите за отчитане на стойността на дискретите се определят съгласно теоремата на Найкуист Котелников. Колкото е по-висока честотата на
4 Лабораторно упражнение За същото това време различните сигнали, толкова по-малки са интервалите трябва да се предаде цялата кодова комбинация. Времетраенето на един импулс от кодовата комбинация и трябва да бъде и. (8) n Следователно за предаването на непрекъснати сигнали чрез ИКМ с малка стъпка на квантуване и широк спектър ще е необходимо да се предават дълги кодови комбинации, съставени от краткотрайни импулси. Тогава може да се окаже, че лентата на пропускане на канала не е достатъчна за неизкривено предаване на тесните импулси. Задачата се усложнява още повече, ако по един канал се предават няколко сигнала. Този случай ще бъде разгледан по-долу. Импулсно кодовата модулация по принцип представлява първично преобразуване на непрекъснати сигнали от аналогов в цифров вид. За да бъдат излъчени по радиотрасе или предадени по друг канал за връзка, се налага тези цифрови сигнали да се използуват като модулиращи в друг вид модулация найчесто честотна или фазова. В приемния край се извършва демодулация на високочестотните сигнали и следващо преминаване от цифров в аналогов вид. Използваните устройства се наричат модеми (от модулатор демодулатор). Забелязва се още една особеност на ИКМ сигналите. При тази модулация сигнал за моментната стойност на непрекъснатата функция се превръща в сигнал във времето. Отчитането на стойността на функцията става за кратко време, а предаването на цифровата информация е свързано със строго определено време ци n и. Трансформацията в последователно постъпващ във времето сигнал налага в приемната апаратура да се използват устройства, в които да се записва и съхранява цифровият код до постъпването на последния разред и следващо преобразуване на цифровата информация в аналогова величина Аналоговоцифровото и цифрово-аналоговото преобразуване са предмет на други разглеждания. Тук се проследяват процесът с друга цел да се стигне до още една особеност на ИКМ изместването, дефазирането във времето на предавания и приетия сигнал. Графично това е показано на фиг. 6 В цифровите системи, използващи ИКМ поради наличието на памет и процеси з фиг. 6 на цифрова обработка се говори за закъснение във времето въобще на цялото съобщение. Възстановяването на аналоговия сигнал е изместено, з, спрямо момента на закъснява с настъпване на събитието. Широкото разпространение на ИКМ в съобщителната техника е свързано с едно от основните й предимства повишената шумоустойчивост. Дискретизираното съобщение се предава чрез комбинация от сигнали с две ясно разграничени нива 1 и 0. Разликата между тези две нива може да се направи достатъчно голяма. Освен това при предаването не се държи сметка за изменението на тези нива в твърде широки граници. Достатъчно е да се осигурят условия, входните прагови устройства все още да регистрират 0 като 0 и 1 като 1.
5 5 Сигнали и системи Следователно изкривявания на кодовата комбинация в широки граници няма да предизвикват изкривявания на изходния сигнал, носител на информацията. Последният ще бъде изкривен само ако се получи преминаване на 1 в 0 или обратно, т.е. ако се получат грешки в цифровия код. В системите за управление на процеси и движение с високи скорости (ракети, космически обекти и др.) това закъснение се оказва основен проблем за осъществяването на управлението в реално време. Необходими са бързодействащи процесори и преобразуватели аналог код и обратно, за да може управляващото въздействие да бъде ефикасно. Използването на ИКМ в телекомуникациите доведе до създаването на принципа на уплътнение по време и съответните многоканални системи. Уплътнението по време означава по време на едни интервал да се предадат К на брой ИКМ сигнала от К източника. На фиг. 7 е показано разположението на кодовите комбинации на всеки от източниците (или-каналите за връзка). Чрез мултиплексори се организира превключването на каналите в желаната последователност във времето. Така се постига използването на широколентов канал за връзка за предаване на телекомуникационни сигнали (или сигнали за състоянието на обекта при многоканалните системи за управление) от голям брой терминални устройства. Пример: Особено популярни в телекомуникационната техника са системите с т.н. 2 Mbi групи. Както е известно, телефонният сигнал е с честотна лента от 300 до 3400 Hz. Следователно f в е 3400 Hz. Съгласно (2) се избира fд (2,2 2,5) fв 8000 отчета/ s. Следователно 125 s. За качествено предаване на телефонния сигнал е прието да се използва n=8 bi двоичен код. Количеството информация от един канал, предадено за 1 s е f д. n bi / s. В 2 Mbi група са включени 32 канала. От тук и наименованието bi / s bi / s 2Mbi / s По време на един времеинтервал 125 s се предават Р=32.8=256 bi. Следователно времетраенето на един импулс в 8 bi кодова комбинация е и s. P 256 За да има интервал между комбинациите от каналите се избира по-малка стойност 0,4 s. III. Задание k 1. Да се определят нивата на квантуване, грешката на квантуване и максималното ниво на шума при 2, 4, 8 и 16 разреден код спрямо максималната амплитуда на сигнала. фиг. 7
6 Лабораторно упражнение Да се наблюдават процесите на дискретизация и кодиране при изменение на амплитудата и честотата на сигнала. 3. Да се наблюдават процесите на дискретизация и кодиране при изменение на честотата на дискретизация и броя на квантовите нива (разредността). 4. Да се наблюдава връзката между стъпката на квантуване и амплитудата на шума. 5. Да се наблюдава процеса на обратно преобразуване код аналогов сигнал. IV. Описание на опитната постановка Персонален компютър и програма за изследване на импулсно кодова модулация. V. Методични указания 1. Броят на нивата се определят от израза n M 2, където n е броят на разредите. Грешката на квантуване се определя от израза U max h. M Максималното ниво на шума е max По т. 2 и т. 3 от заданието амплитудата и честотата на сигнала и честотата на дискретизация се задават от ръководителя на упражнението. Наблюденията се извършват при 2, 4, 8 и 16 разреда за синусоидален, правоъгълен и трионообразен сигнал без и с шум. 3. По т. 4 изследванията се правят при промяна на разредността на кода. 4. Обратното преобразуване се наблюдава при различните параметри по т.2, 3 и 4 от заданието. VI. Контролни въпроси 1. Какво представлява импулсно кодовата модулация? 2. Какви са процесите при ИКМ? 3. Как се определя честотата на дискретизация и разредността на кода? 4. Как се изменя грешката на квантуване при промяна на разредността на кода? 6. Каква е връзката между амплитудата на шума и броя на нивата на квантуване? 7. Как се изменя получения при обратното преобразуване сигнал при промяна на честотата на дискретизация и нивата на квантуване? Ръководство-протокол за лабораторни упражнения по Сигнали и системи. Автори: доц. д-р инж. Ангел Ангелов, гл. ас. инж. Гергана Ангелова Колеж по телекомуникации и пощи София. Издателски център 2010 г.
Проектиране на непрекъснат ПИД - регулатор. Динамичните свойства на системите за автоматично регулиране, при реализация на първия етап от проектиранет
Проектиране на непрекъснат П - регулатор инамичните свойства на системите за автоматично регулиране, при реализация на първия етап от проектирането им, могат да се окажат незадоволителни по отношение на
ПодробноSlide 1
Обектът на това проучване са механизмите, чрез които мултисензорите събират информация от реалния свят и я трансформират в електронни сигнали, използвани в информационни и управляващи системи. Описана
ПодробноMicrosoft Word - Uplan_FTC_BTC.doc
ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ СОФИЯ УТВЪРЖДАВАМ Ректор: /проф. д-р К. Веселинов/ Дата: Образователно-квалификационна степен: Професионална квалификация: Бакалавър Инженер телекомуникации Срок на обучение: Форма
ПодробноMicrosoft Word - VypBIOL-01-kinematika.doc
ВЪПРОС 1 КИНЕМАТИКА НА МАТЕРИАЛНА ТОЧКА ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ И ВЕЛИЧИНИ Във въпроса Кинематика на материална точка основни понятия и величини вие ще се запознаете със следните величини, понятия и закони, както
ПодробноMicrosoft Word - KZ_TSG.doc
ПРИЛОЖЕНИЕ НА ТЕОРИЯТА НА СИГНАЛНИТЕ ГРАФИ ЗА АНАЛИЗ НА ЕЛЕКТРОННИ СХЕМИ С ОПЕРАЦИОННИ УСИЛВАТЕЛИ В теорията на електронните схеми се решават три основни задачи: ) анализ; ) синтез; ) оптимизация. Обект
ПодробноНАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 52, серия 3.2 Изследване на основния процес при кодирането на цифровия комуникационен канал Изравн
Изследване на основния процес при кодирането на цифровия комуникационен канал Изравняване на енергията на сигнала Боян Карапенев Study of the main process of coding the digital communication channel: Levelling
ПодробноMicrosoft Word - stokdovo saprotivlenie.doc
Движения при наличие на Стоксово съпротивление При един често срещан вид движения неподвижно тяло започва да се движи под действие на сила с постоянна посока Ако върху тялото действа и Стоксова съпротивителна
ПодробноMicrosoft Word - USSS_03_PLL_v4.doc
Изследване на фазово затворени вериги (PLL). Приложения Блокова схема Принципът на работа на фазово затворени вериги е даден на фиг.. фиг. Сигналът от входния генератор и изходният сигнал на ГУН (VCO)
Подробно10. Линейни оптимизационни модели – обща постановка
0. Линейни оптимизационни модели обща постановка Пример Разполагате с 26 бр. самолети от тип А и 5 бр. самолети от тип В. Задачата е да се пренесе възможно по-голямо количество от разполагаем товар, при
ПодробноMicrosoft Word - EShT_lab6_powerAmplifier.doc
Лабораторно упражнение 6 1 Изследване на нискочестотни усилватели на мощност Основни съотношения Полезната мощност е P L = I o U o, където I o и U o са ефективните стойности на изходния ток и изходното
ПодробноProceedings of International Scientific Conference Defense Technologies, Faculty of Artillery, Air Defense and Communication and Information Systems Z
Zh. Zhivkov, BIARY PHAZE MAIPULAED SIGAL Zhivko. Zhivkov aional Miliary Universiy asil Levski, Faculy Arillery, air defence and communicaion informaion sysems j.v.j@abv.bg Absrac: Display and evaluaion
ПодробноMicrosoft PowerPoint - 12_Digital Measurement Tools.ppt [Compatibility Mode]
Съдържание Цифрови измервателни преобразуватели и уреди Лекционен курс за ІІ-ри курс бакалаври ФЕТТ, ТУ-София Доц., д-р инж. Георги Милушев 6. Цифрови уреди: Общи принципи. Основни измервателни преобразувания
ПодробноIX. КОНТРОЛ НА ДАЛЕКОСЪОБЩЕНИЯТА СЪДЪРЖАНИЕ 1. Контрол на радиочестотния спектър 2. Контрол на кабелни телевизионни мрежи 3. Издадени констативни прот
IX. КОНТРОЛ НА ДАЛЕКОСЪОБЩЕНИЯТА СЪДЪРЖАНИЕ 1. Контрол на радиочестотния спектър 2. Контрол на кабелни телевизионни мрежи 3. Издадени констативни протоколи от проверки и актове за констатирани нарушения
ПодробноКОМИСИЯ ЗА РЕГУЛИРАНЕ НА СЪОБЩЕНИЯТА
КОМИСИЯ ЗА РЕГУЛИРАНЕ НА СЪОБЩЕНИЯТА Приложение към решение 303 от 03 април 009 г. РЕШЕНИЕ от. 009 г. за изменение и допълнение на Технически изисквания за работа на електронните съобщителни мрежи от подвижна
ПодробноNUMERICAL EXPERIMENT OF THE BANDPASS FILTER WITH VIN BRIDGE PART.1. Plamen Angelov Angelov, Burgas Free University, Milena Dimitorova
NUMERICAL EXPERIMENT OF THE BANDPASS FILTER WITH VIN BRIDGE PART.. Plamen Angelov Angelov, Burgas Free University, pangelov@bfu.bg Milena Dimitorova Angelova, Burgas Free University Abstract: Many electronic
ПодробноMicrosoft Word - PRMAT sec99.doc
Лекция 9 9 Изследване на функция Растене, намаляване и екстремуми В тази лекция ще изследваме особеностите на релефа на графиката на дадена функция в зависимост от поведението на нейната производна Основните
ПодробноТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ – СОФИЯ
ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ СОФИЯ УТВЪРЖДАВАМ Ректор: /проф. д-р инж. М. Христов/ Дата: Образователно-квалификационна степен: Професионална квалификация: Срок на обучение: Форма на обучение: Бакалавър Инженер
Подробног. Несинусоидални режими в електрическите вериги 1 / 16 Ред на Фурие Несинусоидални режими в електрическите вериги Несинусоидални сигнали До
11.4.016 г. Несинусоидални режими в електрическите вериги 1 / 16 Ред на Фурие Несинусоидални режими в електрическите вериги Несинусоидални сигнали До този момент разглеждахме електрически вериги, захранвани
Подробноmathematical interface_Biologija i Himija
Логаритъм log log P т.е. P P Основа на логаритъма. log 0 и log Логаритъмът е степента (), на която трябва да бъде повдигната основата (), за да се получи числото Р. Логаритми, използвани във физикохимията:
ПодробноМИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА
МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА У Ч Е Б Н А П Р О Г Р А М А за задължителна професионална подготовка по учебен предмет УЧЕБНА ПРАКТИКА: ПО СИСТЕМИ ЗА АВТОМАТИЗАЦИЯ УТВЪРДЕНА СЪС ЗАПОВЕД РД 09-1618/10.12.2008
ПодробноИзследване на статичните характеристики на биполярен транзистор
Име Факултет Дата ТУ-София ФЕТТ, катедра Електронна техника Полупроводникови елементи фак. група 1 Изследване на статичните характеристики на биполярен транзистор З А Д А Н И Е: I. Въпроси за предварителна
Подробно1 РЕЦЕНЗИЯ върху дисертационен труд за придобиване на образователна и научна степен доктор Автор на дисертационния труд: маг. инж. Любомира Илиева Дим
1 РЕЦЕНЗИЯ върху дисертационен труд за придобиване на образователна и научна степен доктор Автор на дисертационния труд: маг. инж. Любомира Илиева Димитрова Тема на дисертационния труд: Създаване и изследване
ПодробноMicrosoft Word - VypBIOL-06-rabota.doc
ВЪПРОС 6 МЕХАНИЧНА РАБОТА И МОЩНОСТ КИНЕТИЧНА И ПОТЕНЦИАЛНА ЕНЕРГИЯ Във въпроса Механична работа и мощност Кинетична и потенциална енергия вие ще се запознаете със следните величини, понятия и закони,
ПодробноMicrosoft Word - VypBIOL-02-Kin-Okryznost.doc
ВЪПРОС КИНЕМАТИКА НА ДВИЖЕНИЕТО НА МАТЕРИАЛНА ТОЧКА ПО ОКРЪЖНОСТ Във въпроса Кинематика на движението на материална точка по окръжност вие ще се запознаете със следните величини, понятия и закони, както
ПодробноУправление на перална машина с размита логика Пералните машини в наши дни са обикновен уред в дома. Най-голяма изгода, която потребителя получава от п
Управление на перална машина с размита логика Пералните машини в наши дни са обикновен уред в дома. Най-голяма изгода, която потребителя получава от пералната машина е, че имат почистване, центрофугиране
ПодробноНАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 47, серия 4 Сравнително изследване на някои от характеристиките на измервателните системи за позиц
Сравнително изследване на някои от характеристиките на измервателните системи за позициониране и навигация на автомобили Даниел Любенов, Митко Маринов A comparative study of some characteristics of the
Подробноaiut_rb.xls
1 Висша математика - 1част 1 60 30 30 2+2+0 90 150 5 2 Физика 1 60 30 30 2+0+2 75 135 5 3 Икономика 1 45 30 15 2+1+0 60 105 4 4 Програмиране и използване на компютри - 1част 1 45 15 30 1+0+2 90 135 5 5
ПодробноСт. Джиев, Индустриални мрежи за комуникация и управление. Глава 7. Сравнителен анализ на индустриални мрежи 7.1. Параметри за количествен анализ на и
Глава 7. Сравнителен анализ на индустриални мрежи 7.. Параметри за количествен анализ на индустриални мрежи Общи положения В зависимост от типа на предаваната информация мрежите могат да се разделят на
ПодробноВ настоящата тема ще разгледаме представянето на числата в изчислителните устройства. Ще покажем представянето на числата в позиционните бройни систем
В настоящата тема ще разгледаме представянето на числата в изчислителните устройства. Ще покажем представянето на числата в позиционните бройни системи, като се акцентира на десетична, двоична и шестнадесетична
ПодробноТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ - СОФИЯ Н. Николова, E. Николов ПРИЛОЖНИ МЕТОДИ ЗА УПРАВЛЕНИЕ НА ТЕХНОЛОГИЧНИ ПРОЦЕСИ РЪКОВОДСТВО ЗА ЛАБОРАТОРНИ УПРАЖНЕНИЯ Соф
ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ - СОФИЯ Н. Николова, E. Николов ПРИЛОЖНИ МЕТОДИ ЗА УПРАВЛЕНИЕ НА ТЕХНОЛОГИЧНИ ПРОЦЕСИ РЪКОВОДСТВО ЗА ЛАБОРАТОРНИ УПРАЖНЕНИЯ София 9 Книгата представлява ръководство за лабораторни
ПодробноНАУЧНИ ТРУДОВЕ НА РУСЕНСКИЯ УНИВЕРСИТЕТ , том 53, серия 3.2 Алгоритъм за синтез на двойки "периодичен фазово манипулиран сигнал - филтър за поти
Алгоритъм за синтез на двойки "периодичен фазово манипулиран сигнал - филтър за потискане на страничните листа на автокорелационната функция" Деница Великова, Валентин Мутков An Algorithm for Synthesis
ПодробноMicrosoft Word - ACxT_OK&OD_lab_2_2016.doc
2 Изследване на усилвателни стъпала по схема с ОК (общ колектор) и с ОД (общ дрейн) за средни честоти и в широка честотна област Цел на упражнението: 1 Да се изследват теоретично и експериментално основните
ПодробноТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ – СОФИЯ
ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ СОФИЯ УТВЪРЖДАВАМ Ректор: /проф. д-р инж. К. Веселинов/ Дата: Образователно-квалификационна степен: Професионална квалификация: Срок на обучение: Форма на обучение: Бакалавър Инженер
Подробно