Федеральное агентство связи
Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики
Кафедра радиоприемных устройств
Задания и методические указания
по выполнению курсовой работы по дисциплине
«Цифровая обработка сигналов и сигнальные процессоры»
для студентов специальности «Средства связи с подвижными объектами»
ЦИФРОВОЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ И АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ДЕМОДУЛЯТОР
СИГНАЛА DQPSK
Составила: к. т.н., доцент
Самара
2006г.
З А Д А Н И Я
на курсовую работу «Цифровой формирователь и автокорреляционный демодулятор сигнала DQPSK»
Разработать цифровой формирователь и автокорреляционный демодулятор сигнала DQPSK, предназначенный для передачи дискретных сообщений по радиоканалу.
Устройство должно удовлетворять следующим требованиям:
1. Скорость манипуляции - v,
2. Частота несущей сигнала, приведенная в интервал Котельникова, равна четверти частоты дискретизации,
3. Требования к ФНЧ формирователя:
3.1. Граничная частота полосы пропускания на уровне 0.5 – Fg,
3.2. Коэффициент округления АЧХ - a,
3.3. Ослабление в полосе задерживания – Az1
4. Требования к фильтру основной селекции демодулятора:
4.1. Неравномерность АЧХ в полосе пропускания не более - s,
4.2. Ослабление в полосе задерживания не менее - Az2 ,
4.3. Коэффициент прямоугольности не более - kp.
Необходимо:
1. Разработать алгоритмы функционирования формирователя и демодулятора:
1.1.Определить ширину спектра сигнала;
1.2. Выбрать частоту дискретизации;
1.3.Рассчитать коэффициенты системных функций цифровых фильтров;
1.4.Выполнить расчет АЧХ фильтров;
1.5.Разработать детальный алгоритм функционирования формирователя;
1.6.Разработать детальный алгоритм функционирования демодулятора.
2. Разработать программу моделирования модема и выполнить его моделирование на ЭВМ в программной среде Mathcad.
Результатом моделирования должны быть следующие временные и спектральные диаграммы сигналов:
временные диаграммы:
- на входе формирователя,
- на выходе последовательно-параллельного преобразователя,
- на выходе формирователя амплитуд квадратурных компонент
- на выходах ФНЧ,
- на выходе формирователя при наличии и отсутствии ФНЧ,
спектральные диаграммы сигнала на выходе формирователя при отсутствии и
наличии ФНЧ,
временные диаграммы:
- на выходах квадратурного автокорреляционного детектора демодулятора,
- на выходе выделителя фронтов,
- на выходах узла синхронизации,
- на выходах интеграторов,
- на выходах формирователей элементарных посылок,
- на выходе параллельно-последовательного преобразователя
Вариант | v кбод | Fg | a kp2 | s дБ | Az2 дБ | kp | Az1 дБ |
1 | 1.2 | 1.75v | 0.40 | 1.0 | 50 | 1.8 | 30 |
2 | 4.8 | 1.3v | 0.25 | 0.8 | 40 | 1.5 | 36 |
3 | 9.6 | 1.2v | 0.30 | 0.7 | 46 | 2 | 40 |
4 | 4.8 | 1.5v | 0.20 | 2.0 | 45 | 1.6 | 38 |
5 | 4.8 | v | 0.25 | 0.5 | 50 | 2 | 34 |
6 | 9.6 | 0.75v | 0.35 | 0.5 | 45 | 1.5 | 40 |
7 | 19.2 | 1.5v | 0.15 | 0.8 | 40 | 1.4 | 30 |
8 | 2.4 | 2v | 0.20 | 1.5 | 55 | 2 | 32 |
9 | 19.2 | 2v | 0.20 | 1.5 | 50 | 1.9 | 38 |
10 | 9.6 | 1.75v | 0.40 | 1.0 | 55 | 2.0 | 30 |
11 | 2.4 | 1.3v | 0.25 | 0.8 | 46 | 2.5 | 35 |
12 | 4.8 | 1.2v | 0.30 | 0.7 | 46 | 2.2 | 40 |
Требования к курсовой работе и ее оформлению
1.Структура пояснительной записки (ПЗ)
1.1. Пояснительная записка КР включает составные элементы, располагаемые в следующей последовательности:
· титульный лист,
· заглавный лист (содержание ПЗ),
· введение,
· основная часть,
· заключение,
· список использованных источников,
· приложения.
1.2. Титульный лист выполняется на бумаге формата А4 по утвержденной форме (Приложение А).
1.3. В заглавном листе (содержании ПЗ) дается перечень наименований разделов и подразделов с их последовательной нумерацией в точном соответствии с их наименованием в тексте ПЗ.
1.4. Введение – вступительный раздел текста ПЗ, в котором кратко излагается содержание КР, отмечаются особенности отдельных частей (блоков), применение ЭВМ и т. п. Объем текста 0.5..1страница. Этот раздел не имеет порядкового номера.
1.5. Основное содержание ПЗ состоит из задания на КР и текста, в котором изложено исполнение задания. Основное содержание делится на разделы, подразделы и пункты.
1.6. В разделе “Заключение” подводится итог проделанной работы, например, сравниваются показатели качества разработанного устройства с требованиями технического задания на проектирование. Объем текста менее 1 страницы. Раздел не имеет порядкового номера.
1.7. В список использованных источников заносятся источники информации, используемые в КР под порядковыми номерами в последовательности ссылки на них в тексте. Заголовок списка не имеет порядкового номера.
1.8. В необязательный раздел “Приложения” включают необходимый материал, возникающий в процессе работы и делающий ее содержание более понятным и информативным. Каждое приложение начинается с нового листа. Выше текста приложения, по середине страницы пишется заголовок, например, Приложение А, Приложение Б и т. д. Наименование приложения пишется под заголовком строчными буквами кроме первой прописной.
2.Оформление пояснительной записки
2.1.Пояснительная записка выполняется на листах писчей бумаги формата А4
2.2. Все листы КР сшиваются в ПЗ и нумеруются последовательно, начиная с циф-
ры 1. Номер листа пишется арабскими цифрами в правом углу нижнего поля листа без черточек и скобок. Титульный лист является первым листом ПЗ, но номер на нем не ставится.
2.3. Текст ПЗ выполняется в одностороннем исполнении. Рабочее поле листа ограничено рамкой (на лист не наносится): слева –25мм, сверху – 15мм, справа – 8мм, снизу –15мм.
2.4. Разделы, подразделы и пункты нумеруются арабскими цифрами.
3.Оформление текста пояснительной записки КР
3.1. Текст ПЗ выполняется на компьютере или рукописно чернилами или шариковой ручкой черного цвета.
3.2. Каждый раздел начинается с нового листа. Наименования разделов записываются после их порядкового номера строчными буквами кроме первой прописной одинаковой высоты с цифрами. Слова в наименовании разделов и подразделов пишутся без переносов. Если заголовок состоит из двух предложений, их разделяют точкой. В конце заголовка точка не ставится.
3.3. Наименования подразделов и пунктов начинаются с прописной буквы после их порядковых номеров, а остальные буквы являются строчными. Наименование подраздела может располагаться в любом месте листа ПЗ, но после наименования должно быть не менее трех строк текста от нижнего поля листа.
3.4. Порядковые номера всех заголовков записывают с красной строки (абзацный отступ равен 15-17мм), заголовки отделяются от текста пустой строкой. Сокращение слов в заголовках не допускается.
3.5. Формулы могут нумероваться для ссылок в тексте. Номер формулы записывается в строке, где формула заканчивается, у правого края лиса в круглых скобках арабскими цифрами. Нумерация формул может быть единой для всего текста (сквозной) или осуществляться внутри разделов. В последнем случае номер формулы должен содержать номер раздела и номер формулы в нем, разделенные точкой.
При выполнении расчетов по формуле сначала записывается математическая формула, затем формула с подставленными в нее числовыми значениями, а после этого результат вычислений.
3.6. Формулы записываются в отдельной строке.
3.7. Таблицы нумеруются так же, как и формулы. Заголовок таблицы записывается строчными буквами кроме первой прописной после слова “Таблица”.
4.Оформление иллюстраций в пояснительной записке
4.1. Все иллюстрации (схемы, графики, чертежи и диаграммы) обозначаются в ПЗ как рисунки. Нумерация рисунков аналогична нумерации формул и таблиц. Рисунки могут иметь заголовок, помещаемый под рисунком.
Методические рекомендации по выполнению курсовой работы
1.Начать работу нужно с изучения следующих разделов конспекта лекций по дисциплине «Цифровая обработка сигналов и сигнальные процессоры»:
· Цифровые фильтры,
· Цифровые фазорасщепители, генераторы и преобразователи частоты,
· Цифровые детекторы.
2.Приступив к выполнению курсовой работы, целесообразно воспользоваться приводимыми ниже методиками расчета и моделирования в программной среде Mathcad:
1. Выбор частоты дискретизации;
2. Формирователя сигнала DQPSK;
3. Автокорреляционный демодулятор сигнала DQPSK.
При проектировании можно воспользоваться также следующими источниками информации:
1. К. Феер. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. – М.: Радио и связь, 2000. – 520 с.: ил.
2. . Выходные устройства приемников с ЦОС. Издательство «Самарский университет», 1992
3. . Энциклопедия Mathcad 2001i и Mathcad 11. – М.:СОЛОН-Пресс, 2004. –832с.: ил. – (Серия «Библиотека профессионала»)
.
1. Выбор частоты дискретизации
1.1. Ширина спектра сигнала на выходе формирователя определяется соотношением
.
1.2. Так как частота дискретизации должна быть больше удвоенной ширины спектра сигнала, примем
(1)
1.3. Количество отсчетов сигнала в элементарной посылке равно
(2)
1.4. Количество отсчетов в периоде несущей равно
, (3)
где F0 = частота несущей, приведенная в интервал Котельникова.
По условию задания частота несущей равна четверти частоты дискретизации, поэтому n0 = 4.
1.5. При автокорреляционном детектировании необходимо, чтобы в длительности элементарной посылки модулированного сигнала укладывалось целое число полупериодов несущей сигнала. Следовательно, должно выполняться условие
, (4)
где L – целое число.
1.6. Из (1) – (4) следует, что
(5)
Полученное значение округляется до ближайшего большего целого числа.
1.7. При найденном значении L уточняется по (4) количество отсчетов в элементарной посылке nv. Если окажется, что 
, то нужно принять 
.
1.8. По (2) уточняется значение частоты дискретизации.
1.8. Определяется количество отсчетов в элементарной посылке информационного сигнала на входе формирователя
.
2. Формирователь сигнала DQPSK
2.1. Укрупненный алгоритм формирования сигнала DQPSK
Укрупненный алгоритм функционирования формирователя приведен на рисунке 1. Формирователь состоит из последовательно-параллельного преобразователя, формирователя значений амплитуд квадратурных компонент несущей, двух ФНЧ, ограничивающих ширину спектра выходного сигнала, косинусно-синусного генератора несущей, двух перемножителей и сумматора.
Рисунок 1 – Формирователь сигнала DQPSK
Рисунок 2 поясняет принцип действия последовательно-параллельного преобразователя. На нем показан входной сигнал xn в виде последовательности элементарных посылок, разбитых на дибиты, и два выходных сигнала: первый x1n состоит из нечетных битов каждого дибита входного сигнала, а второй x2n – из четных битов. Причем длительность каждого бита выходных сигналов равна длительности дибита входного сигнала.
Для последовательно-параллельного преобразования используется последовательность единичных отсчетов I0n, у которой единичный отсчет соответствует границе битов в дибите. Эта последовательность получается из последовательности единичных отсчетов на границах элементарных посылок входного сигнала In путем ее прореживания.
Выходные сигналы формируются следующим образом: в момент действия единичного отсчета I0n сигналу x1n присваивается значение xn-1, а сигналу x2n – значение xn. До появления следующего единичного отсчета I0n сигналы x1n и x2n остаются неизменными, а затем процесс повторяется.
Таким образом, на выходах последовательно-параллельного преобразователя одновременно могут появляться следующие комбинации элементарных посылок: 00, 01, 11, 10. Каждой комбинации должен соответствовать свой скачок фазы, например, в соответствии с таблицей 1.
Таблица 1
Кодоваякомбинация x1n x2n | Скачок фазы q |
00 | 00 |
01 | 900 |
11 | 1800 |
10 | 2700 |
При кодировании используется код Грея, обладающий тем свойством, что кодовые комбинации, соответствующие ближайшим фазам, отличаются только одним двоичным символом. В результате ошибочный прием приводит к искажению только одного из двух символов, соответствующих данному скачку фазы.
Два варианта сигнальных созвездий для четырехпозиционной ФРМ показаны на рисунке 3. Эти два варианта отличаются только начальными фазами несущей, а скачки фазы в них одинаковы. На рисунках показаны 4 вектора, концы которых обозначены точками 1, 2, 3, 4. Рассмотрен случай, когда вектор сигнала находится в позиции 1. Показано, что при комбинации 00 позиция вектора не меняется, при комбинации 01 осуществляется переход из 1 в 2. Можно было бы показать и переходы 1-3 при комбинации 11 и 1-4 при комбинации 10. Из точкек 2, 3, 4 возможны аналогичные переходы.
Любой из векторов, показанных на рисунке 3, можно представить в общем виде в момент дискретного времени n-1 следующим образом:
,
где X0 –амплитуда сигнала, an-1 –начальная фаза в момент дискретного времени n-1.
Если в момент дискретного времени n скачок фазы равен qn, то новое значение вектора определится соотношением
.
Из последнего соотношения определим действительную an и мнимую bn части вектора 
Два полученных соотношения позволяют определить амплитуды двух квадратурных компонент несущей, при которых получается необходимый скачок фазы. Типичные временные зависимости an и bn вместе с единичными отсчетами на границе битов дибита приведены на рисунке 4. При резких изменениях амплитуд an и bn, таких как показано на рисунке, существенно расширяется спектр выходного сигнала формирователя. Поэтому сигналы an и bn предварительно фильтруют.
Как видно из рисунка 1, выходной сигнал формирователя определяется следующим образом
,
где Sn и Cn – синусоидальная и косинусоидальная компоненты несущей.
2.2. Моделирование испытательного сигнала и последовательно-параллельного преобразователя в программной среде MathCad
2.2.1.Для формирования последовательности единичных отсчетов с периодом, равным длительности элементарной посылки, сначала реализуется пилообразное колебание с периодом, равным периоду манипуляции
Временная диаграмма пилообразного колебания приведена на рисунке 4.
Рисунок 4 – Временная диаграмма пилообразного колебания
Единичный отсчет формируется в момент дискретного времени, когда пилообразное колебание проходит через нуль (рисунок 5)
Рисунок 5 – Последовательность единичных отсчетов на границах элементарных посылок
2.2.2. Формирование испытательного сигнала в виде случайной последовательности элементарных посылок xn осуществляется с использованием функции rnd(1), которая генерирует случайное число в интервале от нуля до единицы
Временная диаграмма испытательного сигнала вместе с последовательностью единичных отсчетов приведена на рисунке 6
Рисунок 6 – Временная диаграмма испытательного сигнала
2.2.3. Сформируем последовательность единичных отсчетов, действующих на границе битов дибита
2.2.4. Работа последовательно-параллельного преобразователя описывается следующими соотношениями
Выходные сигналы преобразователя вместе с единичными отсчетами на границах битов дибита приведены на рисунке 7.
Рисунок 7 – Выходные сигналы последовательно-параллельного преобразователя
2.3. Определение амплитуд квадратурных компонент
2.3.1. Определение скачков фазы θ на границах посылок модулированного сигнала в зависимости от кодовой комбинации сигналов x1 и x2
Временная зависимость скачков фазы приведена на рисунке 8.
Рисунок 8 – Скачки фазы выходного сигнала формирователя
2.3.2. Определение амплитуд квадратурных компонент, обеспечивающих заданные скачки фазы
На рисунке 9 приведены временные диаграммы амплитуд квадратурных компонент выходного сигнала до фильтрации
Рисунок 9 – Временные диаграммы амплитуд квадратурных компонент выходного сигнала
2.4. Расчет и моделирование ФНЧ
АЧХ фильтра показана на рисунке 10, где fog = Fg/FД – нормированная граничная частота, Fg – абсолютное значение граничной частоты на уровне 0.5, FД –частота дискретизации; a - коэффициент округления АЧХ; fo –текущее значение нормированной частоты.
АЧХ описывается следующим соотношением
Рисунок 10 – АЧХ ФНЧ типа «Приподнятый косинус»
Указанную характеристику может обеспечить нерекурсивный цифровой фильтр с линейной ФЧХ, схема которого приведена на рисунке 11.
Фильтр выполнен на основе цифровой линии задержки с отводами, содержащей 2К0 элементов. Линейность ФЧХ обеспечивается за счет симметрии коэффициентов B относительно середины линии задержки.
Для фильтра с АЧХ «Приподнятый косинус» коэффициенты B можно рассчитать по формулам:
Программа расчета фильтра приведена в
Реальная АЧХ фильтра (рисунок 12) отличается от идеальной пульсациями, уровень которых в полосе задерживания не должен превышать 1/Аz1.
Рисунок 12 – Функция «приподнятый косинус» и АЧХ (пунктир) ФНЧ
при fog = 0.05, α =0.5, Az1 = 40дБ и К0=25
Амплитуды квадратурных компонент несущей на выходах фильтров определяются следующими соотношениями
Временные диаграммы выходных сигналов фильтров приведены на рисунке 13.
Рисунок 13 – Временные диаграммы сигналов на выходах ФНЧ
2.5. Формирование квадратурных компонент несущей и выходного сигнала
формирователя
Квадратурные компоненты несущей получаются из пилообразного колебания, частота которого определяется константой
A = 2 F0 / FД = 2 / n0,
где F0 – частота несущей.
Отсчет пилообразного колебания формируется на основании следующего соотношения
Отсчеты синусоидальной и косинусоидальной компонент определяются следующими соотношениями
Выходной сигнал формирователя (рисунок 14) равен
Рисунок 14 – Выходной сигнал формирователя
2.6. Определение спектра выходного сигнала формирователя
Для определения спектра сначала формируется массив w отсчетов выходного сигнала в установившемся режиме. Для этого используются последние 211 = 2048 отсчетов
Затем методом быстрого преобразования Фурье находятся отсчеты спектральной плотности
Рисунок 15 – Спектр выходного сигнала формирователя при наличии ФНЧ
Аналогичным образом находится спектр при отсутствии ФНЧ (рисунок 16).
Рисунок 16 – Спектр выходного сигнала формирователя при отсутствии ФНЧ
3.Автокорреляционный демодулятор сигнала DQPSK
3.1. Укрупненный алгоритм функционирования демодулятора
Укрупненный алгоритм функционирования автокорреляционного демодулятора сигнала четырехпозиционной фазоразностной манипуляции приведен на рисунке 17.
Демодулятор состоит из полосового фильтра основной селекции, автокорреляционного детектора, двух интеграторов, обеспечивающего помехоустойчивость при действии флуктуационных помех, двух формирователей прямоугольных элементарных посылок и блока синхронизации и последовательно-параллельного преобразователя.
Узел синхронизации вырабатывает две последовательности единичных отсчетов с периодом nv. Последовательность Ig n необходима для обнуления интеграторов на границе посылки и определения знака выходного сигнала формирователя в зависимости от знака выходного сигнала интегратора в конце интервала интегрирования.
Последовательность Ig0 n сдвинута относительно последовательности Ig n на половину периода и обеспечивает наряду с Ig n формирование на выходе последовательно-параллельного преобразователя элементарных посылок длительностью в два раза меньше по сравнению с длительностью посылок на его входах.
Рассмотрим детальные алгоритмы работы блоков, представленных на рисунке 17.
3.2. Полосовой фильтр основной селекции
Исходными данными для расчета полосовых фильтров являются:
- коэффициент прямоугольности k p
- неравномерность АЧХ в полосе пропускания в дБ s,
- ослабление в полосе задерживания в дБ Apz,
- частота дискретизации в кГц FД,
- полоса пропускания в кГц П = ΔF,
- средняя частота полосы пропускания в кГц F 0 (средняя частота сигнала на
входе АЦП, приведенная в интервал Котельникова).
На рисунке 18 показана типичная АЧХ рекурсивного эллиптического полосового фильтра и её характеристики.
Рисунок 18- АЧХ полосового фильтра основной селекции
Цифровой фильтр реализуется в виде последовательного соединения звеньев второго порядка (рисунок 19) с масштабным коэффициентом Мv на выходе, обеспечивающим требуемый коэффициент передачи фильтра.
Рисунок 19 – Последовательное соединение звеньев второго порядка.
Типовая схема звена второго порядка приведена на рисунке 20.
Рисунок 20 – Типовая схема звена второго порядка
Для расчета фильтров можно воспользоваться программой FILTRP (FILTRD).
Результатом расчета по этой программе являются:
· коэффициенты системной функции последовательно соединенных звеньев второго порядка A1L A2L, B1L, B2L, где L - порядковый номер звена;
· масштабные коэффициенты на входах звеньев ML и на выходе фильтра MV.
Расчет АЧХ фильтра целесообразно выполнить в среде MathCad. Программа расчета АЧХ приведена в
3.3. Автокорреляционный детектор
Схема детектора приведена на рисунке 21.
Он состоит из 90-градусного фазорасщепителя, двух линий задержки, перемножителей и сумматоров.
Пусть на выходах 90-градусного фазорасщепителя действуют сигналы
где 
- мгновенная фаза сигнала.
Определим сигналы Wcn и Wsn
Входящее в аргумент функций косинуса и синуса слагаемое 
можно представить в следующем виде
,
где n0 – количество отсчетов в периоде несущей, L –целое число.
Разность 
представляет собой скачок фазы при переходе от одной посылки к другой. Обозначив 
и учитывая последнее соотношение, перепишем выражения для Wc n и Ws n в следующем виде
.
При этом выходные сигналы детектора определятся соотношениями
В таблице 2 приведены значения сигналов W1n и W2n при Xd =1 и четырех значениях скачков фазы
Таблица 2
qn | W1n | W2n |
0 | -1 | -1 |
p/2 | -1 | 1 |
p | 1 | 1 |
3p/2 | 1 | -1 |
Сравнение таблицы 2 с таблицей 1 показывает, что сигналы W1n и W2n соответствуют сигналам x1n и x2n. (Минус единица в таблице 2 соответствует нулю в таблице 1).
Схема нерекурсивного 90-градусного фазорасщепителя, выполненного на 2N элементах задержки, приведена на рисунке 22.
Рисунок 22 – Нерекурсивный 90-градусный фазорасщепитель
Полоса пропускания ФР должна быть равна ширине спектра сигнала на входе демодулятора 
.
В таблице 3 приведены значения коэффициентов системной функции ФР при различных значениях отношения полосы пропускания ФР к частоте дискретизации 
и при допустимом отклонении АЧХ по выходу синусной компоненты, не превышающем 0.015. Из таблицы следует, что при П/FД = 0.1 можно использовать фазорасщепитель на 6 элементах задержки, а при П/FД =
Таблица 3- Коэффициенты системной функции нерекурсивного 900 – го ФР
П/FД | Bfr1 | Bfr3 | Bfr5 | Bfr7 | Bfr9 | Bfr11 | Bfr13 |
0.10 | 0.55524 | 0.05401 | |||||
0.20 | 0.59155 | 0.10593 | 0.01401 | ||||
0.25 | 0.60078 | 0.12285 | 0.02274 | ||||
0.30 | 0.61403 | 0.15192 | 0.04732 | 0.00993 | |||
0.35 | 0.62284 | 0.17370 | 0.07142 | 0.02700 | 0.00721 | ||
0.40 | 0.63000 | 0.19299 | 0.09733 | 0.05284 | 0.02764 | 0.01285 | 0.00464 |
Сигнал на выходе косинусной компоненты определяется соотношениями
Сигнал на выходе синусной компоненты определяется соотношениями
На рисунках 23 и 24 представлены временные диаграммы выходных сигналов детектора
Рисунок 23 – Сигнал на первом выходе детектора
Рисунок 24 – Сигнал на втором выходе детектора
3.4. Узел синхронизации
Для повышения помехоустойчивости приема при действии флуктуационной помехи на выходах детектора включаются интеграторы, а для формирования последовательностей прямоугольных посылок – формирователи. Обеспечивает работу этих блоков узел синхронизации.
Алгоритм функционирования узла синхронизации приведен на рисунке 25.
Узел синхронизации состоит из выделителя фронтов выходных сигналов детектора, генератора пилы, охваченного кольцом ФАПЧ, и формирователя единичных отсчетов.
Выделитель фронтов вырабатывает выходной сигнал согласно следующему соотношению:
Принцип подстройки фазы генератора пилообразных колебаний с периодом, равным длительности элементарной посылки поясняет рисунок 26.
Отсчет Ig n формируется или при нулевом значении пилы, или при переходе пилы с отрицательного на положительное значение. Если пилообразное колебание сфазировано правильно, то единичному отсчету сигнала выделителя фронтов IF n соответствует нулевое значение zgn. При неправильном фазировании единичный отсчет IF n приходится либо на отрицательное, либо на положительное значение zgn.
Это обстоятельство используется для подстройки фазы пилообразного колебания в соответствии со схемой рисунка 25. На этом рисунке Ag0 – значение константы пилы при разомкнутом кольце автоподстройки, а R – константа управления. Эти константы определяются следующим образом:
Ниже приводится фрагмент программы определения массива отсчетов пилообразного колебания zg в программной среде MathCad
Последовательности выходных отсчетов блока (рисунок 27) формируются согласно следующим соотношениям:
Рисунок 27 – Выходные сигналы блока синхронизации
3.5. Интеграторы, формирователи элементарных посылок и параллельно-
последовательный преобразователь
Рисунок 28 поясняет работу интегратора. На нем показаны единичные отсчеты, управляющие работой интегратора, сигнал на входе интегратора (заштрихован) и сигнал на выходе интегратора Int1n. В момент прихода единичного отсчета интегратор обнуляется и начинается процесс цифрового интегрирования – накапливающего суммирования отсчетов входного сигнала. Результат интегрирования в конце интервала интегрирования используется для формирования элементарной посылки.
Рисунок 28 – Сигналы на входе и выходе интегратора и единичные отсчеты
В программной среде MathCad процесс цифрового интегрирования описывается следующими соотношениями:
Аналогичным образом работает второй интегратор.
Формирование выходного сигнала формирователя осуществляется следующим образом: в момент поступления единичного отсчета (Ig n=1) проверяется знак предыдущего отсчета на выходе интегратора. Если он положителен, то устанавливается постоянный положительный уровень, например, 1, а если он отрицателен, то постоянный отрицательный уровень, например, -1. При Ig n=0 сигнал на выходе формирователя остается неизменным.
Аналогичным образом формируется выходной сигнал второго формирователя.
Параллельно-последовательный преобразователь работает следующим образом. В момент действия единичного отсчета Ign выходному сигналу присваивается значение X1n и запоминается значение X2n . Выходной сигнал не изменяется до появления единичного отсчета Ig0n. В момент появления отсчета Ig0n выходному сигналу присваивается запомненное ранее значение X2n. После этого сигнал остается неизменным до прихода следующего отсчета Ign.
В программной среде MathCad параллельно-последовательный преобразователь реализуется следующим образом
На рисунке 29 показаны временные диаграммы сигналов на входах и выходах параллельно-последовательного преобразователя. Из рисунка видно, что длительность элементарной посылки на выходе преобразователя в два раза меньше, чем на его входах.
Выходной сигнал демодулятора следует сравнить с входным сигналом формирователя и убедиться в том, что они отличаются друг от друга только временным сдвигом.
Входной сигнал формирователя приведен на рисунке 30.
Рисунок 29 – Временные диаграммы на входах и выходе параллельно-последовательного преобразователя
Рисунок 30 – Входной сигнал формирователя
Приложение А
Оформление титульного листа
Федеральное агентство связи
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики
Факультет_______________________________________________________
Кафедра_________________________________________________________
Сдан на проверку Допустить к защите
«___»_____200_г. «___»_____200_г.
.___________________________________________________
.______________________________________________________________
.____________________________________________________
(наименование темы)
Курсовая работа
по________________________________________
(наименование дисциплины)
Пояснительная записка
на ______листах
Руководитель_____________________________________________
Студент_________________группы___________________________
(подпись)
Оценка____________________________
Члены комиссии___________________________________________
. ___________________________________________
(подписи)
Самара 200_г.
