Исследование прохождения периодического сигнала через линейную цепь

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННО-СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КУРСОВАЯ РАБОТА (ПРОЕКТ)
ЗАЩИЩЕНА С ОЦЕНКОЙ

РУКОВОДИТЕЛЬ

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

Санкт-Петербург 2021

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ        3

1 Аналитическое выражение заданного сигнала и его график в MathCAD        5

2 Создание периодического сигнала в MathCAD        6

3 Исследование амплитудного и фазового спектра заданного сигнала        7

4 Синтез периодического сигнала, используя только активную часть его спектра        9

5 Вывод выражения для комплексного коэффициента передачи цепи. Создание графиков амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик цепи. Расчёт полосы пропускания цепи. Сравнение частотных диапазонов полосы пропускания цепи и активной ширины спектра сигнала.        12

ВВЕДЕНИЕ

Сигналы являются материальной формой информации. В современных системах передачи и обработки информации используются как электрические сигналы (которые передаются по проводным линиям связи), так и радиосигналы, (которые передаются при помощи электромагнитных волн).

Для эффективного возбуждения и приема электромагнитных колебаний размеры антенны должны быть соизмеримы с длиной волны используемых колебаний. Простейшая эффективная антенна в виде «штыря» должна иметь длину равную 4λ, где λ– длина электромагнитной волны. Для этого частота используемых электромагнитных волн должна быть более 100–300кГц.

В то же время активная ширина спектра сигнала, несущего информацию, например, последние известия или концерт популярного певца, не превышает полосы частот – 10–16 кГц. Если принять среднюю частоту используемой полосы частот – 3 кГц (так как λ=c/f, где c– скорость э/м волн – 3⋅108 м/с, f– рассматриваемая частота), то λ/4=25 км. Такой, для эффективной работы, должна быть длина штыревой антенны. Технически и экономически это невозможно. Получается противоречие – эффективно могут возбуждаться, передаваться и приниматься в/ч колебания, а информация содержится в низкочастотном сигнале. Для разрешения этого противоречия низкочастотный информационный сигнал «сажают» на в/ч колебание, т. е. осуществляют управление одним из 3-х параметров электромагнитного гармонического колебания – амплитудой, частотой или начальной фазой. Т. е осуществляют модуляцию в/ч колебания. Таким образом, радиосигналом называется модулированное в/ч колебание.

При обработке и управляющих сигналов (активная часть спектра которых лежит в области низких частот) и радиосигналов, они проходят через линейные радиотехнические цепи. Задача этих цепей так преобразовать поступающий сигнал, чтобы содержащаяся в нем информация была представлена в виде наиболее удобном для потребителя. Например, если футбольный матч смотрит человек, ему нужно представить информацию в виде картинки на экране монитора телевизора и звука на выходе звуковых колонок. Если матч «смотрит» компьютер, то информация должна быть представлена в двоичном цифровом коде. Поэтому, умение правильно выбирать и проектировать системы излучения и обработки принимаемых сигналов является главным в образовании р/инженера.