3 Описание лабораторной установки

Лабораторная работа выполняется компьютерной модели, структурная схема которой приведена на рис 1. Она составляется из блоков пакета Simulink, оформленных в виде пользовательской библиотеки Student. Часть блоков этой библиотеки составляют специальные блоки, созданные для выполнения функций узлов радиотехнических систем: усилителей, дискретизаторов, безынерционных нелинейных элементов (моделей транзисторов и диодов), RC-цепей и т. п.

Рисунок 1 – Структурная схема модели «Теорема отсчетов»

Генератор импульсов Pulse Generator формирует периодическую последовательность положительных видеоимпульсов и радиоимпульсов со скважностью, равной двум, которую можно наблюдать на осциллографе ContSignal.

Параметры генератора импульсов задаются в специальном окне, которое вызывается на экран двойным нажатием правой клавиши мыши (ПКМ) на изображении блока. Амплитуда импульсов равна 1 вольту (параметр Amplitude), длительность импульсов задаётся присваиванием параметру Period (secs) одного из трёх значений 0.2 мс, 0,4 мс или 0,8 мс, скважность – параметру Pulse Width (% of Period) значения 50. Параметр Phase delay (secs) равен 0.

Аналогичным образом устанавливаются параметры несущей (генератора гармонических колебаний Sine Wave): с помощью параметра Amplitude задаётся амплитуда, равная 1 вольту, постоянная составляющая (параметр Bias) равна 0, частота несущего колебания, равная 10 кГц, задаётся как 2*pi*10e3 (параметр Frequency, rad/secs), а фаза (параметр Phase, rad) – равным pi/2 (число π записывается как pi). Параметром Phase (rad) можно менять начальную фазу несущей и пределах от 0° до 360^о, задавая этот параметр также в радианах.

Сформированный сигнал поступает на устройство дискретизации – блок Discretizator (рисунок 2). Частота дискретизации задается с помощью параметра Frequency digitations, Hz, и может принимать значения 10, 20, 40 и 80 кГц. Последовательность отсчетов может наблюдаться с помощью блока-осциллографа DiscrSignal. При настройке осциллографов следует сделать засечку в пункте Save data to workspace для сохранения результатов моделирования в рабочем пространстве системы MATLAB.

Рисунок 2 – Блок-схема и панель настройки подсистемы Discretizator

Дискретный сигнал через переключатель Switch2 поступает на вход одного из низкочастотных фильтров Filter1 (ФНЧ₁) или Filter2 (ФНЧ₂) с целью восстановления непрерывного сигнала. Оба фильтра имеют частоту среза около 15 кГц, но отличаются скоростью уменьшения коэффициента передачи в области полосы затухания. Для ФНЧ₁ порядок фильтра задаётся равным 4, для ФНЧ₂ порядок фильтра задаётся равным 12. Амплитудно-частотные характеристики ФНЧ₁ и ФНЧ₂ можно определить, подключая на их входы с помощью переключателя Switch2 гармоническое колебание от генератора Sine Wave. Если же подать на входы фильтров последовательность коротких положительных импульсов с выхода блока Discretizator, то можно наблюдать импульсные реакции.

4 Домашняя подготовка к лабораторной работе

4.1 Изучить соответствующий содержанию работы раздел курса «Радиотехнические цепи и сигналы» по учебникам, конспекту лекций и разделу 2 настоящих Указаний.

4.2 Изобразить график последовательности положительных прямоугольных импульсов длительностью 0,2мс со скважностью 2 и соответствующие ей дискретные сигналы при частоте дискретизации 10, 20, 40, и 80 кГц (в одинаковых масштабах времени).

4.3 Изобразить график последовательности радиоимпульсов длительностью 0,8 мс со скважностью 2 при частоте несущего колебания 10 кГц, а также соответствующей последовательности дискретных импульсных сигналов с указанными в п. 4.2 частотами дискретизации.

4.4 Рассчитать минимальные значении частоты дискретизации указанных п.п.4.2 и 4.3 сигналов, полагая значения верхней частоты спектра F_в равными частотам, соответствующим положению первого и второго «нулей» спектральной плотности амплитуд видеоимпульсов и первого и второго нулей после значения несущей для радиоимпульсов. Оценить погрешность дискретизации.