Файл: Курсовая работа 40 страниц.doc

Министерство образования
Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)


Кафедра теоретических основ радиотехники (ТОР)
Цифровая обработка сигналовРРррррдрдирbhhhhhh

пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

« Радиотехнические цепи и сигналы »


Студент гр.

_________

.

Руководитель

доцент кафедры ТОР

_________ ______

______


Томск

Аннотация

Курсовая работа 40 страниц.

В данной курсовой работе мы провели расчет прохождения непериодического сигнала через линейную цепь, исследовали методы цифрового представления сигналов и синтез цифровых фильтров.

В ходе выполнения задания продемонстрировано дискретизация и восстановление аналогового сигнала различными методами

Синтез ЦФ производится по известной импульсной характеристике аналогового фильтра-прототипа и по известной АЧХ (фильтр Чебышева). Для синтеза используются методы инвариантности им­пульсной характеристики и билинейной замены.

В результате были получены трансверсальный ЦФ (КИХ-фильтр) и рекурсивный (БИХ-фильтр). У всех ЦФ были найдены и про­анализированы отклики на дискретную последовательность

1.1.1Задание

на курсовую работу по дисциплине "Радиотехнические цепи и сигналы" студенту

гр.
1 Тема работы: Дискретная обработка сигналов и цифровая фильтрация.

2 Срок сдачи работы на кафедру:.

3 Цель: практическое освоение методов анализа дискретных сигналов, а также, анализа и синтеза цифровых фильтров на примере решения конкретной задачи.

4 Рекомендуемая литература:

4.1 Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. — 4-е изд., перераб. и доп. -, М.: Радио и связь, 1986. — 512 с.

4.2 Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1988. — 448 с.

4.3 Каратаева Н.А. Радиотехнические цепи и сигналы. Дискретная обработка сигналов и цифровая фильтрация: Методические указания по выполнению курсовой работы. -Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2002. — 93 с.

---

5 Дополнительную литературу студент ищет самостоятельно в зависимости от темы и сложности задания.

6 Задачи:

6.1 Дискретная обработка аналогового сигнала.

6.1.1 Дискретизировать заданный сигнал, и восстановить аналоговый сигнал, используя ряд Котельникова.

6.1.2 Рассчитать спектр дискретной последовательности, определенной в пункте 6.1.1.Построить график.

6.1.3 Найти Z-преобразование найденной в пункте 6.1.1 дискретной последовательно­сти.

6.1.4 Определить дискретное преобразование Фурье той же дискретной последова­тельности. Построить график комплексных коэффициентов C_k. Восстановить аналоговый сигнал, используя тригонометрический ряд

Фурье.

6.1.5 По результатам пункта 6.1.4 найти исходную дискретную последовательность, применяя обратное дискретное преобразование Фурье к C_k. Построить график.

6.1.6 Произвести сравнение результатов вычислений.

6.2 Цифровая фильтрация. Синтез цифрового фильтра по известному аналоговому фильтру-прототипу.

6.2.1 Для заданной аналоговой электрической цепи найти операторное выражение пе­редаточной функции К (р) и импульсную характеристику .

6.2.2 Осуществить синтез цифровой цепи методом билинейного Z-преобразования по найденной в пункте 6.2.1 К (р). Построить схему алгоритма цифрового фильтра.

6.2.3 Рассчитать и построить амплитудно-частотную, фазо-частотную и импульсную характеристики ЦФ.

6.2.4Произвести синтез ЦФ с помощью метода инвариантности импульсной характе­ристики по найденной в пункте 6.2.1 . Построить схему алгоритма ЦФ.

6.2.5 Найти отклики рекурсивных ЦФ на входную дискретную последовательность, полученную в первой части курсовой работы.

6.2.6 Сделать выводы.

6.3 Цифровая фильтрация. Синтез ЦФ Чебышева по заданной АЧХ ЦФ.

6.3.1 Методом билинейного Z-преобразования синтезировать цифровой фильтр ниж­них частот с максимально плоской АЧХ (фильтр Чебышева), обеспечивающий на удвоенной частоте среза ЦФ затухание не меньше а дБ. Частоту среза ЦФ выбрать равной ширине основного лепестка спектра входного сигнала.

---

6.3.2 Рассчитать АЧХ, ФЧХ и импульсную характеристику синтезированного ЦФ.

6.3.3 Определить вид дискретного сигнала на выходе фильтра при воздействии на его вход последовательности отсчётов, рассчитанных в первой части курсовой работы.

7. Исходные данные:

7.1 Аналоговый сигнал:

2. 
   Аналоговый фильтр-прототип:
   

, , где постоянная времени цепи.

2. 
   Параметры АЧХ фильтра Чебышева:
   

Затухание АЧХ в полосе задерживания на частоте :26 дБ.

Неравномерность АЧХ в пределах полосы пропускания на частоте :1 дБ.

8 Состав пояснительной записки:

8.1 Титульный лист.

8.2 Аннотация.

8.3 Лист задания с подписью руководителя.

8.4 Содержание.

8.5 Введение. Постановка задачи.

8.6 Расчёт.

8.7 Выводы по проделанной работе.

8.8 Список использованных источников.

9 Отчетность по работе:

9.1 Пояснительная записка, в обязательном порядке со всеми разделами по п.8. без ис­ключения.

2. 
   После оформления пояснительной записки — защита на кафедре.
   

Дата выдачи задания ________________

Подпись руководителя_______________ Подпись студента___________________

---

Содержание:

Введение……………………………………………………………………………………..7

1 Расчет прохождения непериодического сигнала заданной формы через ЛЭЦ………..8

1.1 Исходные данные по расчету………………………………………………………...8

1.2 Расчет амплитудно-частотной и фазовой характеристик цепи…………………....8

1.3 Расчет и построение переходной и импульсной характеристик цепи……………10

1.4 Расчет отклика на выходе ЛЭЦ при воздействии входного сигнала …………….11

1.4.1 Операторный метод…………………………………………………………….11

1.4.2 Метод временного интегрирования………………………………………...…12

1.5 Выводы……………………………………………………………………………….13

2 Цифровая обработка сигналов……………………………………………………….…..13

2.1 Расчет спектральной плотности входного непериодического сигнала, его дискретизация……………………………………………………………………………….13

2.2 Восстановление аналогового сигнала по Котельникову………………………….15

2.3 Расчет спектра дискретной последовательности……………………………..…...16

2.4 Z-преобразование дискретной последовательности ……………..………………18

2.5 Дискретное преобразование Фурье………………..……………………………….19

2.6 Восстановление аналогового сигнала, используя тригонометрический ряд Фурье………………………………………………………………………………………....22

2.7 Выводы………………………………………………………….…………………….23

3 Синтез ЦФ по известному фильтру прототипу………………………………………..23

3.1 Дискретизация импульсной характеристики аналогового фильтра-прототипа…23

3.2 Синтез трансверсального цифрового фильтра (ТЦФ) методом ИИХ…………….24

3.3 Синтез рекурсивного цифрового фильтра (РЦФ) методом ИИХ…...…………….26

3.4 Синтез цифрового фильтра методом билинейного Z – преобразования…...…….28

3.5 Прохождение дискретной последовательности через цифровой фильтр…….......31

3.6 Выводы………………………………………………………....……………………..32

4 Синтез цифрового фильтра Баттерворта по заданной АЧХ ЦФ……………………….33

4.1 Определение параметров АЧХ цифрового ФНЧ…………………………………..33

4.2 Определение параметров АЧХ аналогового фильтра Баттерворта………………33

4.3 Определение порядка фильтра Баттерворта……………………………………….34

---

4.4 Определение передаточной и временных функций аналогового фильтра Баттервотра………………………………………………………………………………….34

4.5 Расчет системной функции ЦФ Баттерворта………………………………………36

4.6 Расчет частотных характеристик ЦФ Баттерворта………………………………...36

4.7 Расчет импульсной характеристик ЦФ Баттерворта………………………………37

4.8 Прохождение дискретного сигнала через ЦФ Баттерворта………………………38

4.9 Выводы……………………………………………………………………………….38

5 Заключение………………………………………………………………………………..39

Список использованных источников

Введение

Одним из основных и перспективных направлений современной обработки радиосигналов является цифровая фильтрация. В её основе лежит преобразование сигналов в последовательности чисел и обработка этой последовательности в цифровом вычислительном устройстве, роль которого может выполнять как универсальная ЭВМ, так и специализированный цифровой процессор.

Применение в радиоэлектронике цифровой фильтрации открывает дополнительные возможности при обработке сигналов.

Дискретные сигналы используются тогда, когда источник (приёмник) сообщений выдает (принимает) информацию в фиксированные моменты времени. Простейшая математическая модель такого сигнала – это счетное множество точек на оси времени, в каждой из которых определено отсчетное значение какого-либо непрерывного сигнала. Точки на оси отстоят друг от друга на равный промежуток, называемый интервалом дискретизации. Очевидное преимущество дискретных сигналов – нет необходимости воспроизводить сигнал непрерывно во все моменты времени. Благодаря таким сигналам появилась возможность строить многоканальные системы связи, использующие разделение каналов по времени (цифровая телефонная, сотовая связь).

Данная курсовая работа ставит своей целью получить практические навыки в области дискретной и цифровой обработки сигналов на примере решения конкретной задачи, включающей в себя элементы как синтеза, так и анализа цифрового фильтра.

---