Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине "теория электрической связи" для студентов специальности (стр. 9 из 11)
ВВЕДЕНИЕ.
Нелинейные элементы, используемые в технике связи и имеющие "гладкие" статические характеристики описываются обычно степенным рядом
Так как интерес представляет, как правило, изменение сигнала - постоянная составляющая
из рассмотрения исключается. Для уменьшения громоздкости вычислений, во внимание принимаются слагаемые со степенью, не выше второй. С учетом этого 
В спектральной области входному сигналу
соответствует сигнал на выходе нелинейного элемента 
Классическим сигналом, прохождение через нелинейность которого, исследуется, является сигнал с ограниченным равномерным спектром
здесь
Спектр мощности квадратичной составляющей выходного сигнала имеет вид
,где
- константа, определяемая шириной спектра входного сигнала.Результирующий спектр мощности выходного сигнала будет иметь вид
Классическими регулярными сигналами, прохождение через нелинейность которых исследуется, являются гармонический сигнал и сумма двух гармонических компонент с различными частотами.
.Для гармонического входного сигнала на выходе нелинейного звена имеем
из чего видно, что выходной сигнал приобретает дополнительно постоянную составляющую и вторую гармонику. Если на входе нелинейного звена действует сигнал, содержащий две гармонические компоненты, то
Из вышеприведенного соотношения следует, что наряду с дополнительной постоянной составляющей и компонентами удвоенной частоты выходной сигнал имеет компоненты с суммарной и разностной частотами, являющимися продуктами взаимодействия двух гармонических компонент входного сигнала на нелинейности.
Такое взаимодействие в реальной системе связи может привести к негативным последствиям - появлению нежелательных компонент в спектре выходного сигнала, другим негативным следствием упомянутого взаимодействия сигналов может быть подавление слабого сигнала сильным. Рассмотренные выше эффекты в нелинейных звеньях используются также и с положительным результатом в умножителях частоты, смесителях и т.д.
Примером "негладкой" (существенной) нелинейности является нелинейность типа "ограничение".
 |
Звеном с такой характеристикой обычно моделируют усилители, ограничители сигналов и т.д.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Объектом исследования в данной работе является простейшая структура (Рис.2), содержащая нелинейные элементы с рассмотренными выше характеристиками, источник входного сигнала и регистраторы. В качестве входного сигнала используются гармонические,
- функция и Гауссов белый шум.Задачи данной работы реализуются путем анализа в частотной области выходных сигналов нелинейностей для различных входных.
ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
1. Загрузить исполняющий файл com_nlin.svu. Дополнить модель еще одним нелинейным модулем с характеристикой "ограничение". Начальное значение уровня ограничения принять равным
, уровень выходного сигнала 
 |
2. Построить графики спектров сигналов на входах и выходах нелинейностей для входного сигнала типа
- функция, Гауссов белый шум 
, гармонический сигнал 
и двухкомпонентный сигнал 
. Объяснить картину спектра сигнала на выходе каждой нелинейности. Отметить характерные точки на графиках спектров (частоты, уровни).3. Исследовать явление подавления слабого сигнала
сильным сигналом 
, 
Построить график зависимости. Исследование провести для каждой нелинейности.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.
1. Наименование работы, ее цель и задачи.
2. Структурная схема моделей, их параметры, параметры системного времени.
3. Эскизы графиков сигналов, их спектров, построенные зависимости и необходимые комментарии в соответствии с п.п. 1-3.
4. Выводы в соответствии с пунктами 1-3 «Хода выполнения работы».
ЛИТЕРАТУРА.
1. Зюко А.Г. и др. Теория передачи сигналов. Стр. 80-82.
2. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. Стр. 189-191.
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ.
1. Построить график закона распределения выходного сигнала нелинейности типа "ограничения" с параметрами
при подаче на его вход Гауссова белого шума с параметрами:1.1.
1.2.
1.3.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10
СИСТЕМЫ ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ (ФАПЧ) В ТЕХНИКЕ СВЯЗИ
Цель работы: Изучить свойства и характеристики системы ФАПЧ.
Задачи работы:
1. Исследовать свойства и характеристики системы ФАПЧ при использовании ее в качестве частотного детектора.
2. Исследовать свойства и характеристики системы ФАПЧ при использовании ее в качестве управляемого генератора гармонических колебаний.
ВВЕДЕНИЕ.
Система ФАПЧ реализуются на основе элементарных звеньев соединенных в структуру с обратной связью. В состав ФАПЧ входит фазовый детектор (Ph.Det), формирующий фильтр (Loop Filter) и генератор гармонических колебаний, управляемый напряжением (VCO)- (см. рис.1). При использовании ФАПЧ в составе синтезатора частоты гетеродина, входным сигналом ФАПЧ является задающее гармоническое колебание XV(t), выходным - сигнал местного генератора (VCO)-e0(t). Если ФАПЧ используется в качестве детектора ЧМ сигнала, входным сигналом является ЧМ сигнал XV(t), выходным низкочастотный сигнал
, представляющий восстанавливаемое сообщение. 
Свойства и характеристики системы ФАПЧ определяются свойствами и характеристиками ее элементов, прежде всего фазовым детектором и формирующим фильтром. Существенное влияние на работу ФАПЧ оказывает передаточная характеристика фазового детектора, тип фильтра, его порядок, коэффициент передачи в петле обратной связи и др. Эти факторы влияют на условия захвата и удержание частоты, на нелинейные искажения при детектировании, на спектральный состав сигнала, генерируемого управляемым генератором.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Объектом исследования в данной работе является простейшая система ФАПЧ, в которой в качестве управляемого генератора (VCO) используется частотный модулятор. Исходная схема модели (См. рис. 2) рассчитана на исследование ее как частотного детектора. Модель включает источник ЧМ сигнала (модули 2 и 3) и собственно модель ФАПЧ (модули 0,1,4,5). При проведении исследований модели источник сигнала и модель ФАПЧ модифицируются путем изменения параметров модулей, их замены и введение в состав структуры других модулей.
Задачи данной работы решаются путем анализа сигналов для различных точек модели ФАПЧ во временной и частотной областях, а также получение на этой основе оценок параметров самой ФАПЧ. При выполнении исследований, в частности, при оценке спектров, необходимо использовать нужные отрезки реализации сигналов, характерные для того или иного варианта использования ФАПЧ. Так при оценке нелинейных искажений, вносимых ФАПЧ при демодуляции, следует учитывать переходный режим ФАПЧ (соответственно, участок реализации, где этот режим наблюдается). При исследовании установившихся режимов, характерных для работы ФАПЧ в составе управляемого генератора, следует выбирать фрагменты реализации, где переходные процессы закончились.