Расчет аналоговых цифровых сигналов

Курсовая работа

«Цифровые системы передачи»

Расчет аналоговых цифровых сигналов

Введение

Задание № 1

Задание № 2

Задание № 3

Задание № 4

Задание № 5

Задание № 6

Заключение

Список использованной литературы

Для современного промышленного производства характерно широкое внедрение автоматизированного электропривода основы механизации и комплексной автоматизации технологических процессов. Совершенствование систем автоматизированного электропривода с использованием новейших достижений науки и техники является одним из непременных условий при решении задач всемерного повышения эффективности общественного производства, ускорения роста производительности труда и улучшения качества выпускаемой продукции.

Современный электропривод определяет собой уровень силовой электровооруженности труда и благодаря своим преимуществам по сравнению со всеми другими видами приводов является основным и главным средством автоматизации рабочих машин и производственных процессов.

Электропривод определяется как электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.

Она содержит преобразовательное устройство (ПРУ), определяемое как электротехническое устройство, преобразующее род тока, напряжение, частоту и изменяющее показатели качества электрической энергии, предназначенное для создания управляющего воздействия на электродвигательное устройство.

Задание № 1

Таб.1 — таблица с исходными данными для задания № 1

Выбрать частоту дискретизации широкополосного аналогового цифрового сигнала, рассчитать период дискретизации.

Рис. 1 — спектр широкополосного сигнала

Частоту дискретизации широкополосного сигнала выбирают по теореме Котельникова:

Учитывая полосу расфильтровки, получаем:

Выбрать частоту дискретизации узкополосного аналогового сигнала, рассмотрев два варианта: с переносом спектра аналогового сигнала вниз по частоте и без переноса. Для варианта с переносом указать значения несущей.

Можно использовать частоту дискретизации меньше, чем

Определим частоту дискретизации методом переноса исходного спектра в область нижних частот.

Для уменьшения воспользуемся следующей формулой:

Рис. 2 — спектр узкополосного сигнала (метод переноса спектра) Определим частоту дискретизации методом последовательного приближения. «F_д можно найти без переноса спектра вниз, применяя условие демодуляции:»

Таб.2 — таблица неравенств для разных значений

Подберем с учетом полосы расфильтровки (10% от

Рис. 3 — спектр узкополосного сигнала (метод последовательного приближения).

Задание № 2

Таб.3 — таблица с исходными данными для задания № 2.

Определить минимальное количество разрядов в кодовом слове, при котором обеспечивается заданная защищённость гармонического колебания с амплитудой от шумов квантования при равномерном квантовании. Построить зависимость защищённости от уровня гармонического колебания при изменении его амплитуды от до напряжения ограничения

Защищенность квантования:

Найдем минимальное число разрядов:

Построим зависимость от амплитуды входного сигнала и от :

Рис. 4 — зависимости уровня сигнала от амплитуды и от уровня сигнала Привести для наглядности характеристику помехозащищенности и характеристику компандирования для А87.6/13

Рис. 5 — Характеристика защищенности от шумов квантования для характеристики А87.6/13.

Рис. 6 — амплитудная характеристика неравномерного квантующего устройства

Задание № 3

Таб.4 — исходные данные для задания № 3

Для двух отсчётов аналогового сигнала с амплитудами U1 и U2 выполнить операции неравномерного квантования и кодирования, осуществляемые в нелинейном кодере с сегментированной характеристикой компрессии А-типа. Определить абсолютные и относительные величины ошибок квантования этих отсчётов и изобразить полученные в результате кодовые слова в виде последовательности токовых и бестоковых посылок в коде БВН.

Рис. 7 — структурная схема кодера с нелинейным квантователем

Таб.5 — параметры амплитудной характеристики квантующего устройства А87,6/13.

Рис. 8 — структурная схема декодера кодека с нелинейным квантованием В соответствии с таб.3 8-и разрядное кодовое слово мгновенного значения сигнала имеет структуру PXYZABCD. В этой структуре P — старший разряд указывает полярность сигнала («1» — положительная, «0» — отрицательная), XYZ — код номера сегмента, а ABCD — код номера шага внутри сегмента.

Найдем минимальный размер шага:

Согласно заданным значениям, при неравномерном квантовании получим два кодовых слова:

На вход кодера поступает сигнал величиной 89₀. В первом разряде будет сформирован «1»: Р=1 (сигнал имеет положительную величину). В течение следующих трёх тактов формируются разряды кода номера сегмента (XYZ) по алгоритму, изображенному на рис. 9.

Рис. 9 — алгоритм кодирования номера сегмента Код сегмента — 011 (3й сегмент): шаг квантования ;

Далее осуществляем кодирование номера шага внутри сегмента методом взвешивания.

Таб.6 — таблица основных и дополнительных эталонов, шагов квантования.

Полученная кодовая комбинация: 10 110 110

При декодировании будет восстановлено следующее значение:

Рис. 10 — линейный кодер взвешивающего типа двухполярного сигнала

Рис. 11 — линейный декодер взвешивающего типа для двухполярного сигнала Рассчитаем величину шума квантования:

Абсолютная ошибка декодирования в данном случае равна величине шума квантования.

Относительная ошибка декодирования:

На вход кодера поступает сигнал величиной -1425₀. В первом разряде будет сформирован «0»: Р=0 (сигнал имеет отрицательную величину). В течение следующих трёх тактов формируются разряды кода номера сегмента (XYZ) по алгоритму, изображенному на рис. 9.

Код сегмента — 111 (7й сегмент): шаг квантования — Далее осуществляем кодирование номера шага внутри сегмента методом взвешивания.

Полученная кодовая комбинация: 1 110 110

При декодировании будет восстановлено следующее значение:

Рассчитаем величину шума квантования:

Абсолютная ошибка декодирования в данном случае равна величине шума квантования.

Относительная ошибка декодирования:

Рис. 12 — полученные кодовые комбинации в коде БВН

Задание № 4

Таб.7 — таблица с исходными данными для задания № 4

Рассчитать среднее время удержания и среднее время восстановления циклового синхронизма, если в системе применён неадаптивный приёмник со скользящим поиском циклового синхросигнала. При выполнении задания считать, что система используется в первичной ЦТС с циклами передачи РСМ31.

Рис. 13 — структурная схема неадаптивного приёмника циклового синхросигнала со скользящим поиском

Рис. 14 — структурная схема опознавателя синхросигнала

Рис. 15 — алгоритм поиска состояния синхронизма приемником со скользящим поиском

Возникновению ложной синхронизации будет соответствовать следующая вероятность:

Обычно поэтому выражение принимает вид:

Вероятность обнаружения выхода из синхросигнала:

Для обнаружения синхронизма необходимо провести м опробований,

Найдем минимальное время выхода из синхронизма:

Найдем суммарное время поиска синхросигнала.

Найдем среднее время удерживания циклового синхронизма.

— среднее время поиска синхросигнала в зоне случайного сигнала состоящего из позиций ()

— среднее время поиска синхросигнала, в зоне синхросигнала (хотя бы одной позиции), число таких позиций равно:

Структура синхросигнала определяется его критическими точками.

Понятие критических точек — кодовая группа, длиной b символов, имеет критические точки после тех первых i символов, которые оказываются идентичными последним j-символом.

Наименьшее число критических точек, одна: b_k=1 (1 111…1)-на последнем символе. Максимальное число критических точек, d_ц.с.: b_k=7 (1111…1)-на последнем символе.

Время поиска синхросигнала в зоне случайного сигнала:

Для b_k=1 (одна критическая точка)

Время поиска в зоне самого синхросигнала:

Общее время поиска синхронизма:

Для b_k=1 (одна критическая точка) Для b_k=7 (7 критических точек) Найдем среднее время заполнения накопителя по выходу () и входу () синхронизм:

Определить выигрыш во времени восстановления синхронизма для случая независимой параллельной работы блока поиска синхросигнала и блока накопления по выходу из синхронизма.

Среднее время восстановления циклового синхронизма с одной критической точкой:

Среднее время восстановления циклового синхронизма с семью критическими точками:

Найдем выигрыш во времени восстановления синхронизма:

Выигрыш во времени восстановления синхронизма для случая независимой параллельной работы блока поиска синхросигнала и блока накопления по выходу из синхронизма составляет 123.973 (мс). Такой приёмник называется адаптивным, он эффективен при высоком коэффициенте ошибок.

Задание № 5

Таб.8 — таблица с исходными данными для задания № 5

Построить первые 20 или более позиций последней строки цикла (последнего субцикла) ЦТС ИКМ-120 с двусторонним согласованием скоростей, если заданы два последовательно переданных поля команд согласования. Считать, что принятые команды истинные. Отметить отсутствие или наличие ошибок в заданных командах.

Исходя из заданных в таб.8 полей, команды согласования по компонентным потокам следующие:

1 поток — отрицательное согласование

2 поток — нейтральная команда

3 поток — отрицательное согласование

4 поток — нейтральная команда В соответствии с этими командами последняя строка цикла ЦТС ИКМ-120 имеет следующий вид:

Рис. 16 — последняя строка цикла ЦТС ИКМ-120.

На рис. 16 буквами А, В, С, D обозначены имена компонентных потоков, а числа при них — порядковые номера битов в последней строке цикла. Символы ХХХХ обозначают биты последующей команды согласования.

Задание № 6

Исходный двоичный код: 11 110 001 101 100 000 829 683 374 489 600

Изобразить заданную последовательность нулей и единиц в кодах AMI, NRZ, HDB-3, 2B1Q, CMI в виде прямоугольных импульсов соответствующей полярности и длительности. Определить текущую цифровую сумму в конце каждого октета, а также предельное значение текущей суммы. Сделать краткое заключение по результатам определения текущей суммы для каждого кода.

AMI: «0» -отсутствие импульса, «1» -импульсы длительностью половины тактового интервала чередующейся полярности.

Рис. 17 — заданная последовательность в коде AMI.

NRZ: «0» -отрицательный импульс, «1» -положительный импульс

Рис. 18 — заданная последовательность в коде NRZ

2B1Q: двоичные комбинации вида 00, 01, 10, 11 заменяются импульсами с амплитудами -2, -1, +1,+2 соответственно. Длительность импульсов равна удвоенному тактовому интервалу исходной последовательности.

Рис. 19 — заданная последовательность в коде 2B1Q

CMI: «1» передаются импульсами чередующейся полярности длительностью в тактовый интервал, «0» передаются биимпульсами.

Рис. 20 — заданная последовательность в коде CMI

HDB-3: соответствует формированию кода AMI, но пакеты из четырех нулей заменяются комбинацией вида 000V и B00V, в которых импульс B не нарушает полярностей, а импульс V-нарушает, то есть его полярность совпадает с полярностью предыдущего импульса. В случае если до комбинации из четырех нулей было четное количество единиц в коде, то ставится комбинация B00V, в противном случае 000V.

Ввести в последовательность кода HDB-3 ошибки на указанных позициях. Произвести декодирование полученной последовательности и сравнить её с исходной.

Рис. 21 — заданная последовательность в коде HDB-3 (без введенных ошибок).

Рис. 22 — заданная последовательность в коде HDB-3 (с ошибкой)

Таб.9 — текущие цифровые суммы

Заключение

Управляющее устройство (УУ) является электротехническим устройством, предназначено для управления преобразовательным, электродвигательным и передаточным устройствами. Управляющее устройство, как правило, содержит информационную часть, получающую информацию от задатчиков (сигнал задания) и датчиков обратной связи (сигнал о состоянии привода) и в соответствии с заданными алгоритмами вырабатывает сигналы управления.

Посредством системы электропривода приводятся в движение рабочие органы технологических (производственных) машин и осуществляется управление преобразованной энергией. Под управлением здесь понимают организацию процесса преобразования энергии, обеспечивающую в статических и динамических условиях требуемые режимы работы технологических машин. Если основные функции управления выполняются без непосредственного участия человека (оператора), то управление называют автоматическим, а электропривод автоматизированным.

Параметрами электропривода являются скорость, нагрузка, диапазон регулирования, жесткость механической характеристики и электромеханическая постоянная времени.

Для управления электроприводами применяется множество различных устройств, однако, в настоящее время наиболее рациональным кажется использование тиристорного и транзисторного управления электроприводами. Для этой цели в разомкнутой или замкнутой системах управления электроприводами используют управляемые выпрямители (для систем с двигателями постоянного тока) и регуляторы напряжения или преобразователи частоты (для систем с асинхронными двигателями).

дискретизация амплитуда квантование аналоговый сигнал

Список использованной литературы

1. Крухмалёв В. В., Гордиенко В. Н, Моченов А. Д. Цифровые системы передачи: Учебное пособие для вузов/ М.: Горячая линия — Телеком — 2010. — 352 с: ил.

2. Иванов В. И., Гордиенко В. Н., Попов Г. Н. и др. Цифровые и аналоговые системы передачи. Учебное пособие для вузов/ М.: Горячая линия — Телеком — 2008. — 232 с: ил.

3. Конспект лекций.