МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Технологический институт

Федерального государственного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Южный федеральный университет»

«СОГЛАСОВАНО» «УТВЕРЖДАЮ»

Зав. кафедорой РТС Декан радиотехнического факультета _ В. Т. Лобач _ С. Г. Грищенко «»200/ учеб.год «»_200/_ учеб.год

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ

КОМПЛЕКС (УМК) учебной дисциплины

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ

СИГНАЛОВ

Таганрог 2008 г.

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1.1. Цель преподавания дисциплины Целью дисциплины «Проектирование устройств обработки сигналов» является формирование системного подхода к анализу, оптимизации техническому проектированию радиоэлектронных и телекоммуникационных систем.

1.2. Задачи преподавания дисциплины В результате изучения дисциплины студенты должны знать:

— современное состояние и тенденции развития радиоэлектронных средств (PЭC);

— принципы, методы, алгоритмы и структуры, используемые при построении PЭC;

— методы анализа основных характеристик PЭC;

— критерии эффективности;

— методику оптимизации PЭC по совокупности технико-экономических показателей.

В результате изучения дисциплины студенты должны уметь — по заданным исходным данным формализовать постановку задачи;

— произвести выбор методов, алгоритмов и структур при построении PЭC;

— выполнить анализ основных характеристик PЭC;

—осуществить выбор предпочтительного варианта построения PЭC и оптимизацию по совокупности технико-экономических показателей.

1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых необходимо для изучения данной дисциплины Высшая математика:

— дифференциальное и интегральное исчисление;

— теория вероятностей;

— преобразовать Фурье, Далласа.

Физика:

— электромагнетизм.

Основы теории цепей и сигналов:

— передаточные : характеристики;

— функции неопределенности сигналов.

Основы обработки сигналов в РТС:

— оптимальные алгоритмы обнаружения и оценивания сигналов.

Радиолокация, радионавигация, радиосистемы передачи информации:

— принцип построения РЭС и режим их работы;

— виды и характеристики радиолокационных сигналов;

— алгоритмы и структуры PЭC;

— анализ основных характеристик PЭC.

1.4. Междисциплинарные связи дисциплины в общем перечне дисциплин ОПП Для специальности 210304 «Радиоэлектронные системы» по направлению подготовки дипломированных специалистов 210300 «Радиотехника» данная дисциплина имеет связи с такими дисциплинами как «Радиотехнические цепи и сигналы», «Радиотехнические системы передачи информации», «Прикладная информатика», «Основы компьютерного проектирования и моделирования радиоустройств и радиосистем», «Технико-экономическое проектирование РТС».

Для специальности 210402 «Средства связи с подвижными объектами» по направлению подготовки дипломированных специалистов 210400 «Телекоммуникации» данная дисциплина имеет связи с такими дисциплинами как «Теория электрической связи», «Основы теории систем связи с подвижными объектами», «Прикладная информатика», «Основы компьютерного проектирования и моделирования радиоэлектронных средств», «Системы и сети связи с подвижными объектами», «Технико-экономическое проектирование средств связи».

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Технологический институт Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет»

Образовательная профессиональная программа (ОПП) 210304 «Радиоэлектронные системы», 210402 «Средства связи с подвижными объектами»

Факультет радиотехнический Выпускающая кафедра по ОПП РТС

2. УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ»

2.1. Темы теоретического курса а) радиомониторинг сложных сигналов;

б) обнаружители и измерители девиации частоты широкополосных частотно-модулированных сигналов (ЧМС);

в) автокорреляционные частотные дискриминаторы при оценивании средней и модулирующей частот широкополосных ЧМС.

2.2. Описание учебных модулей СИГНАЛОВ»

Комплексная цель 1 модуля — ознакомление с целями, задачами и условиями проведения радиомониторинга сложных сигналов.

Краткое изложение программного материала по 1 модулю Формулируются постановка задачи радиомониторинга, состояние проблемы, модели радиообстановки, исходные условия.

Проектное задание По заданной модели радиообстановки сформулировать требования к техническим характеристикам средств радиомониторинга, как — рабочий частотный диапазон;

— быстродействие;

— динамический диапазон входных сигналов.

Квалиметрия по 1 модулю 1. Какие задачи решаются при первичной обработки информации?

2. Какие задачи решаются при вторичной обработки информации?

3. Какие задачи решаются при третичной обработки информации?

4. Какие задачи решаются в режиме экспресс-анализа?

5. Какие задачи решаются в режиме детального анализа?

6. Какие задачи решаются в режиме перехвата информации?

7. Как организуется поиск радиоизлучений при использовании пространственной селекции?

8. Как организуется поиск радиоизлучений при использовании частотной селекции?

9. Как организуется поиск сигналов при использовании временной селекции?

10. Как организуется поиск сигналов при использовании кодовой селекции?

11. Какие требования предъявляются к моделям радиообстановки?

12. Какие технические требования предъявляются к антенно-фидерным устройствам средств радиомониторинга?

13. Какие технические требования предъявляются к линейному тракту приемника средств радиомониторинга?

14. Какие технические требования предъявляются к обнаружителям?

15. Какие технические требования предъявляются к классификаторам?

16. Какие технические требования предъявляются к устройству частотной автоподстройки частоты?

17. Какие технические требования предъявляются к системе автоматической регулировки усиления?

18. Какие технические требования предъявляются к устройству фазовой автоподстройки частоты?

19. Какие технические требования предъявляются к демодуляторам?

20. Назовите основные области применения аналоговых сложных сигналов?

21. Назовите основные области применения цифровых сложных сигналов?

22. Сравните аналоговые и цифровые системы связи?

23. Какие основные характеристики у двухпозиционных фазоманипулированных сигналов?

24. Какие основные характеристики у четырехпозиционных фазоманипулированных сигналов?

25. Какие достоинства и недостатки у многопозиционных фазоманипулированных сигналов?

26. Какие основные характеристики у псевдослучайной манипулирующей последовательности?

27. Какие основные характеристики у меандровой манипулирующей последовательности?

28. Какие основные характеристики у манипулирующей последовательности на основе кода Баркера?

29. Какие основные характеристики у манипулирующей Мпоследовательности?

30. Какие основные характеристики у периодических манипулирующих последовательностей?

31. Какие основные характеристики у амплитудно-модулированных сигналов?

Тест 1. Чему равна ширина спектра частотно-модулированного сигнала с гармоническим законом, если индекс модуляции равен 10, а частота модуляции равна 10 кГц?

Ответы: 1) 10 кГц; 2) 50 кГц; 3) 100 кГц; 4) 280 кГц.

Тест 2. При каком значении индекса модуляции частотномодулированного сигнала с гармоническим законом функция Бесселя нулевого порядка равна 0?

Ответы: 1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 2,4.

Тест 3. При каком значении индекса модуляции частотномодулированного сигнала с гармоническим законом функция Бесселя первого порядка достигает максимального значения?

Ответы: 1) 0,5; 2) 0,8; 3) 3; 4) 1,5.

Тест 4. Чему равен коэффициент корреляции частотно-модулированного сигнала с гармоническим законом, если произведения девиации частоты на временной сдвиг равняется 0,5?

Ответы: 1) 1; 2) 0,3; 3) 0,1; 4) 0,7.

Знаком « » обозначены правильные ответы. При наличии у студента трех или четырех правильных ответов — оценка «зачет», при прочих вариантах количества правильных ответов — оценка «незачет».

Список литературы к 1 модулю 1. Дятлов А.П. Обнаружители и измерители параметров сигналов в радиоконтроле: Учебное пособие. —Таганрог: ТРТУ, 1993.

2. Дятлов А. П., Кульбикаян Б. Х. Радиомониторинг излучений спутниковых радионавигационных систем. —М.: Радио и связь, 2006.

ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ЧАСТОТНОМОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ (ЧМС)»

Комплексная цель 2 модуля — изучение принципов построения обнаружителей и измерителей девиации широкополосных частотно-модулированных сигналов.

Краткое изложение программного материала по 2 модулю — изучение алгоритмов и структур, принципа действия и методики анализа основных характеристик обнаружителей и измерителей девиации частоты широкополосных ЧМС.

Проектное задание Рассчитать величину выходного отношения сигнал/помеха по напряжению g и нормированного порога gпор в энергетическом обнаружителе при заданных значениях вероятности ложных тревог Рлт и вероятности правильного обнаружения Рпо.

Квалиметрия по 2 модулю 1. Какие основные характеристики у гауссовых случайных процессов?

2. Какие основные характеристики у негауссовых случайных процессов?

3. Какие основные характеристики у стационарных случайных процессов?

4. Какие основные характеристики у нестационарных случайных процессов?

5. Какие основные характеристики у эргодических случайных процессов?

6. Какие основные характеристики у неэргодических случайных процессов?

7. Какие должны быть условия приема согласованного по спектру?

8. К чему приводит наличие априорной неопределенности по частоте?

9. Выбор типов обнаружителей в зависимости от уровня априорной неопределенности?

10. Какие достоинства и недостатки у когерентных обнаружителей?

11. Какие достоинства и недостатки у когерентных обнаружителей с квадратурной обработкой?

12. Какие достоинства и недостатки у энергетических обнаружителей?

13. Какие достоинства и недостатки у автокорреляционных обнаружителей?

14. Какие технические требования предъявляются к средствам обработки, обеспечивающим сжатие сложных сигналов во времени?

15. Какие технические требования предъявляются к средствам обработки, обеспечивающих свертку спектра сложных сигналов?

16. Провести сравнение обнаружителей на основе согласованной фильтрации и корреляционной обработки.

17. При каких условиях необходимо использовать для расчета характеристик обнаружения нормальный закон распределения выходного эффекта?

18. При каких условиях необходимо использовать для расчета характеристик обнаружения закон Релея-Райса распределения выходного эффекта?

19. Приведите сравнение характеристик нормального закона и закон РелеяРайса распределения выходного эффекта.

20. Почему снижается помехоустойчивость обнаружения при приеме сигналов на фоне нестационарной гауссовой помехи?

21. Какие основные характеристики у частотно-модулированных сигналов с гармоническим законом?

22. Какие основные характеристики у линейно-частотно-модулированного сигнала?

23. Какие основные характеристики у двухпозиционного частотномодулированного сигнала?

24. Какие основные характеристики у сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты?

25. Какие основные характеристики у частотно-модулированного сигнала с пилообразным законом изменения частоты?

26. От каких характеристик, перечисленных в вопросах 21—25, зависит величина базы?

27. Какие достоинства и недостатки у частотно-модулированных сигналов с гармоническим законом изменения частоты по сравнению с фазоманипулированными сигналами?

28. Какие достоинства и недостатки у линейно-частотно-модулированных сигналов по сравнению с фазоманипулированными сигналами?

29. Какие достоинства и недостатки у частотно-модулированных сигналов с пилообразным законом изменения частоты по сравнению с фазоманипулированными сигналами?

30. Какие достоинства и недостатки у сигналов псевдослучайной перестройкой рабочей частоты по сравнению с фазоманипулированными сигналами?

Тест 1. Чему равно входное отношение сигнал/шум по мощности, если отношение спектральной плотности сигнала к спектральной плотности помехи равно 10, а ширина спектра сигнала в 10 раз превышает эквивалентную шумовую полосу линейного тракта приемника?

Ответы: 1) 10; 2) 5; 3) 3; 4) 1.

Тест 2. Чему равен выигрыш в отношении сигнал/шум по напряжению за счет свертки спектра частотно-модулированного сигнала с гармоническим законом изменения частоты, если отношение ширины спектра сигнала к полосе пропускания следящего фильтра равно 100?

Ответы: 1) 100; 2) 50; 3) 30; 4) 10.

Тест 3. Чему равна разрешающая способность по частоте в последовательном спектральном анализаторе, если скорость перестройки гетеродина по частоте равняется 1010 Гц/с?

Ответы: 1) 108 Гц; 2) 107 Гц; 3) 106 Гц; 4) 105 Гц.

Тест 4. Какой должна быть верхняя граничная частота фильтра нижних частот в квадратурных каналах автокорреляционного частотного дискриминатора, если частота модуляции равна 10 кГц, а девиация частоты равна 1 МГц?

Ответы: 1) 106 Гц; 2) 3·105 Гц; 3) 105 Гц; 4) 104 Гц.

Знаком « » обозначены правильные ответы. При наличии у студента трех или четырех правильных ответов — оценка «зачет», при прочих вариантах количества правильных ответов — оценка «незачет».

Список литературы ко 2 модулю 1. Дятлов А. П., Дятлов П. А. Анализ и моделирование обнаружителей и демодуляторов связных сигналов: Учебное пособие № 3793.

—Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005.

2. Дятлов А. П., Дятлов П. А. Анализ и моделирование демодуляторов сигналов: Методические указания к лабораторно-практическим занятиям № 3500. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2003.

2.2.3. УЧЕБНЫЙ МОДУЛЬ «АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ЧАСТОТНЫЕ

ДИСКРИМИНАТОРЫ ПРИ ОЦЕНИВАНИИ СРЕДНЕЙ И МОДУЛИРУЮЩЕЙ

ЧАСТОТ ШИРОКОПОЛОСНЫХ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ

СИГНАЛОВ (ЧМС)»

Комплексная цель 3 модуля — изучение принципов построения автокорреляционных частотных дискриминаторов, предназначенных для оценивания средней и модулирующей частот широкополосных частотно-модулированных сигналов.

Краткое изложение программного материала по 3 модулю — изучение алгоритмов и структур, принципа действия и методики анализа основных характеристик автокорреляционных частотных дискриминаторов, предназначенных для оценивания средней и модулирующей частот широкополосных частотно-модулированных сигналов.

Проектное задание Рассчитать значения среднеквадратичной погрешности оценивания частоты в автокорреляционном частотном дискриминаторе при известных таких параметрах, как шумовая полоса пропускания линейного тракта приемника и выходное отношение сигнал/помеха по напряжению.

Квалиметрия по 3 модулю 1. Приведите алгоритм и структуру автокорреляционного частотного дискриминатора с типовой структурой?

2. Приведите алгоритм и структуру автокорреляционного частотного дискриминатора с корреляционно-фильтровой обработкой?

3. Приведите алгоритм и структуру автокорреляционного частотного дискриминатора с квадратурной обработкой?

4. Перечислите основные характеристики автокорреляционных частотных дискриминаторов.

5. Произведите сравнение различных типов автокорреляционных частотных дискриминаторов.

6. Произведите сравнение автокорреляционного частотного дискриминатора с частотным дискриминатором на расстроенных контурах.

7. Произведите сравнение автокорреляционного частотного дискриминатора с цифровым частотомером.

8. Произведите сравнение автокорреляционного частотного дискриминатора с последовательным спектроанализатором.

9. Произведите сравнение автокорреляционного частотного дискриминатора с параллельным спектроанализатором.

10. Назовите области применения корреляционных методов обработки сигналов в радиомониторинге.

11. Назовите области применения спектральных методов обработки сигналов в радиомониторинге.

12. Какая связь крутизны дискриминационной характеристики автокорреляционного частотного дискриминатора с основными характеристиками средств радиомониторинга?

13. Какая связь среднеквадратичной погрешности оценивания частоты в автокорреляционном частотном дискриминаторе с шириной рабочего частотного диапазона?

14. Чем обусловлена многозначность отсчета частоты в автокорреляционных частотных дискриминаторах?

15. Чем определяется количество шкал в автокорреляционном частотном дискриминаторе?

16. От каких характеристик средств радиомониторинга зависит чувствительность автокорреляционного частотного дискриминатора?

17. Чем объясняется возможность уменьшения среднеквадратичной погрешности оценивания частоты в автокорреляционном частотном дискриминаторе при приеме периодических частотно-модулированных сигналов?

18. Из каких соображений выбирается величина временного сдвига, вносимого линией задержки, входящей в состав автокорреляционного частотного дискриминатора?

19. Из каких соображений выбирается верхняя граничная частота фильтра нижних частот в квадратурных каналах автокорреляционного частотного дискриминатора?

20. Чем отличается обработка информации в автокорреляционных частотных дискриминаторах в режимах оценивания средней частоты и оценивания девиации частоты?

21. Чем отличается обработка информации в автокорреляционных частотных дискриминаторах при оценивании средней частоты и модулирующей частоты?

22. Чем отличается обработка информации в автокорреляционных частотных дискриминаторах в режимах оценивания средней частоты и амплитуды сигнала?

23. Чем отличается обработка информации в автокорреляционных частотных дискриминаторах в режимах оценивания средней частоты и интервала корреляции сигналов?

24. Какая существует связь между среднеквадратичной погрешностью оценивания частоты и диапазоном однозначного отсчета частоты в автокорреляционном частотном дискриминаторе?

25. Какая существует связь между среднеквадратичной погрешностью оценивания частоты и величиной модулирующей частоты частотномодулирующего сигнала в автокорреляционном частотном дискриминаторе?

26. Какая существует связь между среднеквадратичной погрешностью оценивания частоты и количеством шкал, используемых в автокорреляционном частотном дискриминаторе?

27. Какая существует связь между среднеквадратичной погрешностью оценивания частоты и постоянной времени усреднения на выходе автокорреляционного частотного дискриминатора?

28. Перечислите энергетические информативные признаки частотномодулированных сигналов?

29. Перечислите частотные информативные признаки частотномодулированных сигналов?

30. Перечислите временные информативные признаки частотномодулированных сигналов?

Тест 1. Чему должна быть равна минимальная крутизна дискриминационной характеристики автокорреляционного частотного дискриминатора при заданной ширине рабочего частотного диапазона fn = 107 Гц и известной ширине спектра сигнала fс = 106 Гц?

Ответы: 1) 10–6 1/Гц; 2) 3·10–6 1/Гц; 3) 10–7 1/Гц; 4) 3,14·10–7 1/Гц.

Тест 2. Чему должна быть равна минимальная крутизна дискриминационной характеристики автокорреляционного частотного дискриминатора при заданном рабочем частотном диапазоне fn = 107 Гц и известном диапазоне однозначного отсчета частоты fодн = 105 Гц?

Ответы: 1) 2·10–4 1/Гц; 2) 3·10–6 1/Гц; 3) 10–7 1/Гц; 4) 3,14·10–5 1/Гц.

Тест 3. Чему должна быть равно максимальное значение крутизны дискриминационной характеристики автокорреляционного частотного дискриминатора при радиомониторинге частотно-модулированного сигнала с частотой модуляции f = 10 кГц и девиацией частоты fдев = 105 Гц?

Ответы: 1) 10–5 1/Гц; 2) 2·10–5 1/Гц; 3) 6·10–5 1/Гц; 4) 3,14·10–4 1/Гц.

Тест 4. Рассчитать допустимое значение среднеквадратичной погрешности оценивания частоты в автокорреляционном частотном дискриминаторе при заданной ширине рабочего частотного диапазона fn = 107 Гц и эквивалентной шумовой полосе пропускания линейного тракта приемника fэ = 6·105 Гц для доверительной вероятности Рдов = 0,997?

Ответы: 1) 107 /Гц; 2) 106 Гц; 3) 3·105 Гц; 4) 105 Гц.

Знаком « » обозначены правильные ответы. При наличии у студента трех или четырех правильных ответов — оценка «зачет», при прочих вариантах количества правильных ответов — оценка «незачет».

Список литературы ко 3 модулю 1. Дятлов А.П. Автокорреляционные частотные дискриминаторы: Учебное пособие. —Таганрог: ТРТУ, 1988.

2. Дятлов А. П., Кульбикаян Б. Х. Радиомониторинг излучений спутниковых радионавигационных систем. —М.: Радио и связь, 2006.

3. Дятлов А. П., Дятлов П. А. Руководство к циклу лабораторных работ «Моделирование автокорреляционных частотных дискриминаторов»

№ 4212. —Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2008.

4. Дятлов А. П., Дятлов П. А. Анализ и моделирование обнаружителей и демодуляторов связных сигналов: Учебное пособие № 3793.

—Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2005.

5. Дятлов А. П., Дятлов П. А. Анализ и моделирование демодуляторов сигналов: Методические указания к лабораторно-практическим занятиям № 3500. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2003.

3. Формы и методы контроля усвоения программного материалы 3.1. Форма контроля 3.1.1. Совместная работа преподаватель—студент.

3.1.2. Проверка знаний теории.

3.1.3. Проверка результатов расчетов по рефератам, контрольным и индивидуальным работам.

3.2. Методы контроля 3.2.1. Контрольные опросы.

3.2.2. Проведение лекционно-практических занятий.

4. Индивидуальные занятия 4.1. Ознакомление с системой моделирования MicroCap V—IX (4 часа).

4.2. Анализ типового радиозвена.

б) автокорреляционное устройство (4 часа).

4.3. Анализ демодуляторов ФМ сигналов (6 часов) 5. Формы и методы самостоятельной работы 5.1. Формы самостоятельной работы по курсу.

5.1.1. Изучение отдельных вопросов теории, подробно и доступно изложенных в учебных пособиях.

5.1.2. Выполнение типовых расчетов, связанных с решением учебных и инженерных задач.

5.2. Методы проведения контроля самостоятельной работы по курсу.

5.2.1. Совместная работа преподаватель—студент.

5.2.2. Консультации.

5.2.3. Лекционно-практические занятия.

5.2.4. Обсуждение итогов расчетов.

5.2.5. Экспертиза технических решений.

6. Список вопросов к зачету 1. Какие задачи радиомониторинга решаются в ходе первичной обработки информации?

2. Какие задачи радиомониторинга решаются в ходе вторичной обработки информации?

3. Какие задачи радиомониторинга решаются в ходе третичной обработки информации?

4. Какие задачи радиомониторинга решаются на этапе экспресс-анализа?

5. Какие задачи радиомониторинга решаются в режиме детального анализа?

6. Какие задачи радиомониторинга решаются в режиме перехвата информации?

7. Какие предъявляются требования к моделям радиообстановки при проведении радиомониторинга?

8. Сравнение аналоговых и цифровых систем связи.

9. К чему приводит наличие априорной неопределенности по частоте?

10. Выбор типа обнаружителей в зависимости от уровня априорной неопределенности.

11. Требования к устройствам обработки информации для обеспечения сжатия сложных сигналов во времени.

12. Требования к устройствам обработки информации для обеспечения свертки спектра сложных сигналов.

13. Произвести сравнение обнаружителей на основе согласованной фильтрации и корреляционной обработки.

14. Сравните характеристики нормального и Релея-Райса законов распределения случайных процессов.

15. Почему снижается помехоустойчивость обнаружения при приеме сигналов на фоне нестационарной гауссовой помехи?

16. Приведите основные характеристики частотно-модулированного сигнала с гармоническим законом.

17. Приведите основные характеристики сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

18. Достоинства и недостатки частотно-модулированного сигнала с гармоническим законом по сравнению с фазоманипулированными сигналами.

19. Приведите алгоритм и структуру автокорреляционного частотного дискриминатора с квадратурной обработкой.

20. Перечислите основные характеристики автокорреляционных частотных дискриминаторов.

21. Произведите сравнение автокорреляционный частотный дискриминатор с частотным дискриминатором на расстроенных контурах.

22. Произведите сравнение автокорреляционного частотного дискриминатора с цифровыми частотомерами.

23. Какая связь существует между величиной крутизны дискриминационной характеристики автокорреляционного частотного дискриминатора и основными характеристиками средств радиомониторинга?

24. Чем обусловлена многозначность отсчета частоты в автокорреляционных частотных дискриминаторах?

25. От каких характеристик средств радиомониторинга зависит чувствительность автокорреляционного частотного дискриминатора?

26. Чем объясняется возможность уменьшения среднеквадратичной погрешности оценивания частоты в автокорреляционном частотном дискриминаторе при приеме периодических частотно-модулированных сигналов?

27. Чем отличается обработка информации в автокорреляционных частотных дискриминаторах в режимах оценивания средней частоты и оценивания девиации частоты?

28. Чем отличается обработка информации в автокорреляционных частотных дискриминаторах при оценивании средней частоты и модулирующей частоты?

29. Какая существует связь между среднеквадратичной погрешностью оценивания частоты и диапазоном однозначного отсчета частоты в автокорреляционном частотном дискриминаторе?

30. Перечислите частотные информативные признаки частотномодулированных сигналов?

7. ПРИМЕР ЗАДАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПРОРАБОТКЕ

7.1. Анализ основных характеристик у радиоканала, представленного в виде типового радиозвена (ТРЗ) По заданным:

а) структуре радиоканала, представленного на рис. 1, где ИС — источник сигнала; Ап, АПр — антенны передатчика и приемника; г —расстояние между антеннами; У — усилитель высокой частоты; Сн —смеситель; СЧ — синтезатор частоты; УПЧ — усилитель промежуточной частоты; ИП — измерительный преобразователь (1-ый режим: обнаружение (квадратичный детектор); 2-ой режим (когерентный детектор)); ВУ —видеоусилитель; РУ — решающее устройство; Ф — фидер;

б) плотности потока мощности на входе АПР W(BT/м2); r(м); (м); коэффициенту шума приемника Nш; входного сопротивления приемника Rвх(Ом);

входного сопротивления РУ RРУ(Ом); напряжение на входе РУ Upy(B); отношения сигнал/помеха по напряжению на выходе ВУ g; виду модуляции (ФМ-2, ФН-4), рассчитать мощность источника сигнала РИС коэффициенты усиления GП, GПР антенн АП и АПР, добротность приемного устройства QПР = GПР/T, реальную чувствительность РПР, максимально допустимую скорость передачи информации R(бит/c), количество каскадов в приемном устройстве nПР.

7.2. Методические указания к заданию «Анализ основных характеристик радиоканала, представленного в виде ТРЗ».

1. Анализ характеристик ИС (РИС, GП) осуществляется на основе использования уравнения для расчета плотности потока мощности на выходе АПР РИСGП = 4r2W/bПР, РЭ = 10lgРИСGП(дбВт), где bф = 0,8 — потери в фидере; РЭ — ЭИИМ.

При использовании зеркальных антенн в ИС диаметр находится в пределах dП [0,5;5] м. Для выбранного студентом значения dП имеем где g =0,55 — коэффициент использования поверхности антенны.

2. Анализ основных характеристик приемного устройства (Пр) может быть выполнен на основе соотношений PПР = kT0NшfЛТ g вх, kT0Nш = 4·10–2 Вт/Гц чувствительность приемника (ПрУ); SПР — эквивалентная площадь приема антенны Апр; Nш — коэффициент шума приемника (ПрУ); fш — эквивалентная шумовая полоса пропускания линейного тракта (ЛТ) ПрУ; g вх — отношение сигнал/помеха по мощности на входе приемника (ПрУ); g =0,55; Рвх — мощность сигнала на входе ПрУ.

3. Анализ добротности QПР осуществляется на основе использования соотd ношений QПР = 10lg GПР/T (дБ/К); GПР = ПР g; T = T0Nш; T0 = 273 °К;

где GПР — коэффициент усиления антенны АПР; T — эквивалентная шумовая температура ПрУ совместно с антенно-фидерным трактом по шкале Кельвина; ТПР — эквивалентная шумовая температура собственно ПрУ по шкале Кельвина.

4. При анализе g вх необходимо учитывать, что ИП ПрУ работает в двух режимах: обнаружения и демодуляции.

а) Для режима энергетического обнаружения при g вх < 1 и выбранного студентом fnТ [102, 104]; g вх 1 = тегрирования в режиме обнаружения, КФ [l02,104] — коэффициент фильтрации.

б) Для режима демодуляции на основе использования когерентного детектора имеем ду входным сигналом и опорным напряжением за счет наличия фазо-частотных искажений в ЛТ ПрУ.

5. Анализ полосы пропускания линейного тракта ПрУ А/лг, постоянна интегрирования ВУ Т и максимально возможной скорости передачи информации R осуществляется из следующих соотношений:

fЛТ = РПР/kT0Nш g вх ; R = fЛТ log2M/(11,4); T = КФ/fЛТ;

6. Анализ коэффициентов передачи и количества каскадов в ПрУ в режиме обнаружения осуществляется на основе использования соотношения Найквиста

K РУ K РУ K РСМ K РУ K РСМ K РПЧ K РУ K РСМ K РПЧ K РД

КРЛТ = КРУ КРСМ КРПЧ; КРСМ = 0,1; КРД = 100 РД при РД 10–3 Вт;

где NУ, NСМ, NПЧ, NД, NВУ — коэффициенты шума усилителя высокой частоты (У), смесителя (См), УПЧ, квадратичного детектора (Д), видеоусилителя (ВУ); КРУ, КРСМ, КРПЧ, КРД,КРВУ, КРЛТ, КР — коэффициенты передачи по мощности У, СМ, УПЧ, Д, ВУ, линейного тракта и приемника в целом; РД — мощность сигнала на входе детектора; РРУ — мощность сигнала на входе РУ.

Коэффициент передачи ПрУ равен 6.1. Для случая, когда Nш < 10 можно использовать соотношения

K РУ K РСМ

КРЛТ 6.2. Для случая, когда Nш > 100 можно использовать соотношения 7. Определение количества каскадов в ПрУ

КР = КРУ КРСМ КРПЧ КРД КРВУ = РПОР/РПР;

КUПЧ, КUВУ — коэффициенты усиления УПЧ и ВУ по напряжению.

Количество каскадов в УВЧ nу определяется из соотношения ny =ent[logKу1, KPУ] + l; где Ky1 — коэффициент передачи УВЧ по мощности; Ent[...] — целое число (целая часть какого-то числа).

Количество каскадов в УПЧ nПЧ ИВУ nВУ определяется из соотношений где KПЧ1, КВУ1— коэффициенты усиления одного каскада УПЧ и ВУ по напряжению.

В тех случаях, когда для реализации См и ИП требуется использовать по одному каскаду, общее количество каскадов в ПрУ равно Общие исходные данные методической обеспеченности учебной дисциплины Проектирование устройств обработки сигналов для магистров образовательной профессиональной программы

1. ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

дискриминаторы: Учебное пособие. —Таганрог: ТРТУ, 1988.

2. Дятлов А.П. Анализ и моделирование обнаружителей и 30 демодуляторов связных сигналов. —Таганрог: ТРТУ, 2005.

излучений спутниковых радионавигационных систем.

—М.: Радио и связь, 2006.

2. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОСОБИЯ ПО ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ,

КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ТВОРЧЕСКИМ ЗАДАНИЯМ

Методические указания № 3880. Таганрог, ТРТУ, 2006.

Методические указания № 4212. Таганрог, ТРТУ, 2008.

4. ОБУЧАЮЩИЕ ПРОГРАММЫ: АОС, АУК, уч.САПР, АСНИ и др.

1. Micro-Cap (5—9);