Аксенов, В.П. Сигнальные процессоры

101

2. Задание на курсовую работу

Номер варианта курсовой работы выбирается по последней цифре номе-

ра зачетной книжки студента (табл. 17), номер подварианта – по предпослед-

ней цифре (табл. 18).

Таблица 17. Варианты исходных данных

Вариант (последняя цифра номера)

Параметр

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Структура фильтра КИХ БИХ КИХ БИХ КИХ БИХ КИХ БИХ КИХ БИХ

АЧХ ФНЧ ФВЧ ПФ РФ ФВЧ ФНЧ РФ ПФ ФНЧ ПФ

Манипуляция ЧМ АМ ФМ АМ ЧМ ФМ ЧМ АМ ФМ ЧМ

Таблица 18. Подварианты исходных данных

Подвариант (предпоследняя цифра номера)

Параметр

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Скорость цифрового

сигнала V, бит/c

600 800

1000 1200 1500 1800 2000 2200 2400 2600

Частота АМ-сигнала

f

1

= f

2

6 V 5V 4V 3V 5V 4V 3.5V 3V 3V 3V

Частота ФМ-сигнала

f

1

= f

2

4V 3V .5V 2V 3V 2.5 V

3V 2V 3V 2.5V

Частоты ЧМ-сигнала

f

1

, f

2

2V,

3V

2.5V,

3.5V

3V,

4.5V

4V,

6V

3V,

4.5V

2.5V,

3.5V

2V,

3V

2V,

3V

2V,

2.5V

2V,

3V

Пульсации АЧХ

в полосе пропускания

R

P

, дБ

1.5

2

1.8

1.2

1.6

1.4

1.8

1.1

1.5

1

Максимальный коэф-

фициент в полосе

задерживания R

S

, дБ

25

30

25

20

25

30

25

30

20

Частоты АЧХ ФНЧ f

3

,

f

4

1.2f

2

1.65f

2

1.25f

2

1.6f

2

1.15f

2

1.5f

2

1.2f

2

1.55f

2

1.15f

2

1.45 f

2

1.1 f

2

1.45f

2

1.2 f

2

1.4 f

2

1.15f

2

1.35f

2

1.05f

2

1.45f

2

1.1f

2

1.4f

2

Частоты АЧХ ФВЧ f

3

,

f

4

0.5f

1

0.85f

1

0.4f

1

0.9f

1

0.45f

1

,

0.95f

1

0.5 f

1

0.9f

1

0.4f

1

0.9f

1

0.5 f

1

0.9 f

1

0.45f

1

0.9f

1

0.5f

1

0.95f

1

0.4 f

1

0.7 f

1

0.45f

1

0.95f

1

Частоты АЧХ ПФ f

3

,

f

4

,

f

5

,

f

6

0.4f

1

0.85f

1

1.35f

2

1.75f

2

0.45f

1

0.8 f

1

1.3 f

2

1.8f

2

0.35 f

1

0.8f

1

1.4f

2

1.8f

2

0.4 f

1

0.8f

1

1.25f

2

1.7f

2

0.45f

1

0.85f

1

1.25f

2

1.65f

2

0.4 f

1

0.8 f

1

1.3 f

2

1.65f

2

0.35f

1

0.8f

1

1.35f

2

1.7f

2

0.40f

1

0.75f

1

1.25f

2

1.60f

2

0.45f

1

0.80f

1

1.3 f

2

1.65f

2

0.35 f

1

0.75f

1

1.3 f

2

1.75f

2

Частоты АЧХ РФ f

3

,

f

4

,

f

5

,

f

6

1.2f

2

1.65f

2

1.95f

2

2.35f

2

1.15f

2

1.55f

2

1.95f

2

2.35f

2

1.25f

2

1.6 f

2

1.9f

2

2.3f

2

1.05f

2

1.45f

2

1.8f

2

2.3f

2

1.2f

2

1.6f

2

1.8f

2

2.2 f

2

1.1f

2

1.5f

2

1.75f

2

2.1f

2

1.05f

2

1.45f

2

1.7f

2

2.1 f

2

1.25f

2

1.55f

2

1.75f

2

2.05f

2

1.1f

2

,

1.5f

2,

1.7f

2

,

2.1f

2

1.05f

2

1.4f

2

1.65f

2

2.0f

2

Рассмотрим пример определения исходных данных из таблиц 17 и 18

для двух последних цифр номера зачетной книжки 79. Вариант 9, подвариант

102

7. Структура фильтра – БИХ (IIR), полосовой фильтр. На вход фильтра посту-

пает частотно-манипулированный сигнал со скоростью потока 2200 бит /с.

Частота логического нуля и логической единицы f

1

= 2V = 4400 Гц, f

2

= 3V =

6600 Гц соответственно. В полосе пропускания f

1

– f

2

пульсации коэффициен-

та передачи К

П

не должны превышать R

P

= 1.1 дБ. В полосе задерживания при

частотах f ≤ f

3

и f ≥ f

6

ослабление сигнала R

S

должно быть не менее 25 дБ.

Точки, которыми задана характеристика, равны f

3

=0.4f

1

=880 Гц, f

4

=0.75f

1

=

=1650Гц , f

5

=1.25f

2

= 8250 Гц , f

6

=1.6f

2

=10650 Гц.

Рис. 54. Амплитудно-частотные характеристики фильтров

3. Указания к оформлению пояснительной записки

Пояснительная записка к курсовой пишется от руки на листах формата

А4 или набирается на компьютере и должна иметь объем 20-25 листов. Реко-

мендуется следующая последовательность расположения материала поясни-

тельной записки:

- титульный лист;

- исходные данные к курсовой работе;

f

3

f

4

1

f

4

1

K

П

f

3

ФНЧ

K

П

f

ФВЧ

f

2

f

1

f

1

f

2

f

5

f

4

РФ

f

6

f

5

f

4

f

3

1

K

П

f

1

f

2

1

f

6

f

5

f

4

f

3

K

П

f

ПФ

f

2

f

1

103

- содержание;

- введение;

- структурная схема цифровой обработки сигналов;

- структурная схема сигнального процессора;

- описание работы основных блоков сигнального процессора, определяю-

щих реализуемость цифрового фильтра;

- электрическая схема устройства цифровой обработки;

- синтез цифрового фильтра;

- заключение;

- список использованных источников;

- приложение.

В заключении необходимо дать оценку реализуемости фильтра с задан-

ными параметрами на сигнальном процессоре. Рекомендуется дать оценку ус-

тойчивости и фазового запаздывания синтезированного фильтра. В приложени-

ях размещаются листинги используемых программных модулей.

Порядок расположения литературных источников в перечне определяется

очередностью появлением ссылок в тексте пояснительной записки или объемом

и приоритетом использованных данных. На каждый источник, приведенный в

списке, должна быть одна ссылка.

Графическая часть курсовой работы выполняется в виде рисунков, распо-

ложенных по тексту записки, или выносится в приложение. Условные графи-

ческие обозначения элементов электрических схем должны соответствовать

действующим ГОСТам.

Оформленная курсовая работа сдается студентом руководителю на про-

верку и после исправления ошибок допускается к защите. При защите студент

получает вопрос о работе отдельного блока структурной или электрической

схемы и полученных расчетных параметрах для выбранного блока. После отве-

та и дополнительных вопросов руководителя курсовая работа оценивается по

четырехбальной системе.

104

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Синтез КИХ-фильтра НЧ для частотной манипуляции

% КИХ-фильтр нижних частот, частотная манипуляция

% окно Кайзера

clear all; % уничтожаем все переменные

A = 5; Fs =32000; V = 600; % амплитуда, частота дискрет - ии, скорость

Rp = 1.5; Rs = 25; % пульсации и минимальное ослабление в децибелах

Kp =(10^(Rp/10)-1)^0.5; Km = 10^(-Rs/20); % пересчет Rp, Rs в абсолют-ные значения

f1 = 2.0*V; f2 = 3.0*V; % частота логической единицы и нуля

f3 = 1.20*f2; f4=1.65*f2; % точки АЧХ фильтра НЧ

[n,Wn,beta,ftype] = kaiserord ([f3,f4], [1 0], [Kp,Km], Fs);

% определен порядок n фильтра с окном Кайзера

b = fir1(n, Wn, ftype, kaiser (n+1, beta), 'noscale'); % расчет коэфф-ов

[h,f]=freqz(b); % расчет АЧХ фильтра

subplot(1,2,1) % 1-ый график АЧХ с автоматическим выбором масштаба

plot(f/pi,20*log10(abs(h))) % график АЧХ в логарифмическом масштабе

grid on % включение сетки на графике

title ('АЧХ в децибелах');

subplot(1,2,2) % 2-ой график АЧХ для определения пульсаций

plot(f/pi,20*log10(abs(h))) % график АЧХ в логарифмическом масштабе

ylim([-Rp Rp]) % диапазон Rp в децибелах

grid on % включение сетки на графике

title ('АЧХ в децибелах');

disp порядок_и_параметр_фильтра ;

n,beta

hh=impz(b); % расчет импульсной характеристики

figure

plot(hh) % график импульсной характеристики

title ('Импульсная характеристика');

interv=6; % количество битовых интервалов

t = 0:1/Fs:interv/V; % диапазон времени равен interv битовым интервалам

s11=A*sin(2*pi*f1*t).*(t<1/V); phi1=2*pi*f1/V; % сигнал ЧМ на 1-ом интервале

s12=A*sin(2*pi*f2*(t-1/V)+phi1).*(t>1/V).*(t<2/V);phi2=2*pi*f2/V;% 2-ой интервал

105

s13=A*sin(2*pi*f1*(t-2/V)+phi1+phi2).*(t>2/V).*(t<3/V); % 3-ий интервал

s14=A*sin(2*pi*f2*(t-3/V)+2*phi1+phi2).*(t>3/V).*(t<4/V); % 4-ый интервал

s15=A*sin(2*pi*f1*(t-4/V)+2*phi1+2*phi2).*(t>4/V).*(t<5/V); % 5-ый интервал

s16=A*sin(2*pi*f2*(t-5/V)+3*phi1+2*phi2).*(t>5/V).*(t<6/V); % 6-ой интервал

s17=A*sin(2*pi*f1*(t-6/V)+3*phi1+3*phi2).*(t>6/V).*(t<7/V); % 7-ой интервал

s18=A*sin(2*pi*f2*(t-7/V)+4*phi1+3*phi2).*(t>7/V).*(t<8/V); % 8-ой интервал

s = s11+s12+s13+s14+s15+s16+s17+s18; % расчет входного сигнала

figure

subplot(1,2,1)

plot(t,s) % график входного сигнала от времени

title ('входной сигнал от времени');

s1 = filter (b,1,s); % s1 - выходной сигнал фильтра

subplot(1,2,2)

plot(t,s1)

xlim([(interv-4)/V interv/V]) % вых-ой сигнал на 4 последних интервалах

grid on

title ('выходной сигнал на 4 интервалах');

% расчет мгновенной частоты по трем точкам входного сигнала s(t)

maxt =length(t)-5; % последние 5 точек вектора t не используются

m = 1:maxt; % m - количество точек для расчета частоты

con1=length(m);

z1=0.5; z21(1) =(f1+f2)/2;

for m = 2:maxt

if abs(s(m+1)) > 0.01 z1 =0.5*(s(m)+s(m+2))/s(m+1);

end

if m > 1 z21(m) = z21(m-1);

end

if abs(z1) > 1 z1 = sign(0.5*(s(m)+s(m+2))/s(m+1));

end

z21(m) = Fs*acos(z1)/(2*pi); % расчет частоты входного сигнала

end

m=1:maxt;

con2=length(z21);

figure

106

subplot(1,2,1)

plot(m,z21) % график мгновенной частоты FВХ (m)

grid on % время t = m/FS

title ('частота входного сигнала от m');

% расчет мгновенной частоты по трем точкам выходного сигнала s1(t)

z1=0.5; z22(1) = (f1+f2)/2;

for m = 1:maxt

if abs(s1(m+1)) > 0.02 z1 =0.5*(s1(m)+s1(m+2))/s1(m+1); else z1 = 0.7;

end

if m > 1 z22(m) = z22(m-1);

end

if abs(z1) > 1 z1 = sign(0.5*(s1(m)+s1(m+2))/s1(m+1));

end

z22(m) = Fs*acos(z1)/(2*pi); % расчет частоты выходного сигнала

end

m=1:maxt;

subplot(1,2,2)

plot(m,z22) % график мгновенной частоты FВЫХ (m)

grid on % время t = m/FS

title ('частота выходного сигнала от m');

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Синтез БИХ-фильтра ВЧ при амплитудной манипуляции

% БИХ-фильтр верхних частот, амплитудная манипуляция

% функция - ellip

clear all; % уничтожаем все переменные

A = 5; Fs =32000; V = 600; % амплитуда, частота дискрет - ии, скорость

Rp = 1.5; Rs = 25; % пульсации и минимальное ослабление в децибелах

f1 = 6.0*V; f2 = f1; % f1 - частота входного сигнала

f3 = 0.50*f1; f4=0.85*f1; % точки АЧХ ВЧ-фильтра

w3 = 2*f3/Fs; w4 = 2*f4/Fs; % нормированная частота

[n, Wn] = ellipord(w4,w3, Rp,Rs);

% определен порядок n фильтра

107

% n=60; % меняем порядок n фильтра, найденный функцией ellipord

[b,a] = ellip(n,Rp,Rs,Wn,'high'); % расчет коэфф-ов

[h,f]=freqz(b,a); % расчет АЧХ фильтра

subplot(1,2,1) % 1-ый график АЧХ с автоматическим выбором масштаба

plot(f/pi,20*log10(abs(h))) % график АЧХ в логарифмическом масштабе

ylim([-60 10]) % диапазон

grid on % включение сетки на графике

title ('АЧХ в децибелах');

subplot(1,2,2) % 2-ой график АЧХ для определения пульсаций

plot(f/pi,20*log10(abs(h))) % график АЧХ в логарифмическом масштабе

ylim([-Rp Rp]) % диапазон Rp в децибелах

grid on % включение сетки на графике

title ('АЧХ в децибелах');

disp порядок_фильтра ;

n

% pause

hh=impz(b,a); % расчет импульсной характеристики

figure

plot(hh) % график импульсной характеристики

title ('Импульсная характеристика');

interv=8; % количество битовых интервалов

t = 0:1/Fs:interv/V; % диапазон времени равен interv битовым интервалам

s11 = A*sin(2*pi*f1*t).*(t<1/V); % сигнал ЧМ на 1-ом битовом интервале

s12 = 0.*(t>1/V).*(t<2/V); % 2-ой битовый интервал

s13 = A*sin(2*pi*f1*t).*(t>2/V).*(t<3/V); % 3-ий битовый интервал

s14 = 0.*(t>3/V).*(t<4/V); % 4-ый битовый интервал

s15 = A*sin(2*pi*f1*t).*(t>4/V).*(t<5/V); % 5-ый битовый интервал

s16 = 0.*(t>5/V).*(t<6/V); % 6-ой битовый интервал

s17 = A*sin(2*pi*f1*t).*(t>6/V).*(t<7/V); % 7-ой битовый интервал

s18 = 0.*(t>7/V).*(t<8/V); % 8-ой битовый интервал

s = s11+s12+s13+s14+s15+s16+s17+s18; % расчет входного сигнала

figure

subplot(1,2,1)

plot(t,s) % график входного сигнала от времени

108

title ('входной сигнал от времени');

s1 = filter (b,a,s); % s1 - выходной сигнал фильтра

subplot(1,2,2)

plot(t,s1)

xlim([(interv-4)/V interv/V]) % вых-ой сигнал на 4 последних интервалах

grid on

title ('выходной сигнал на 4 интервалах');

% расчет мгновенной частоты по трем точкам входного сигнала s(t)

maxt =length(t)-5; % последние 5 точек вектора t не используются

m = 1:maxt; % m - количество точек для расчета частоты

con1=length(m);

z1=0.5;z21(1) = 0;z24(1)= 0;

for m = 2:maxt

if abs(s(m+1)) >0.02 z1 =0.5*(s(m)+s(m+2))/s(m+1);else z1 =0.5;

end

if m > 1 z21(m) = z21(m-1);

end

if abs(z1) > 1 z1 = sign(0.5*(s(m)+s(m+2))/s(m+1));

end

z21(m) = Fs*acos(z1)/(2*pi); % частота входного сигнала

% расчет амплитуды входного сигнала

z3=sqrt(abs(s(m+1)^2-s(m)*s(m+2)));

if abs(z21(m)) > 0.02 z24(m)=z3*Fs/(2*pi*z21(m));

else z24(m)=z24(m-1) ;% амплитуда входного сигнала

end

m=1:maxt;

con2=length(z21);

figure

subplot(1,2,1)

plot(m,z24) % график мгновенной амплитуды A_ВХ (m)

grid on % время t = m/FS

title ('амплитуда входного сигнала от m');

109

% расчет мгновенной частоты по трем точкам выходного сигнала s1(t)

z1=0.5; z34(1) = 0; z22(1) = (f1+f2)/2;

for m = 2:maxt

if abs(s1(m+1)) > 0.02 z1 =0.5*(s1(m)+s1(m+2))/s1(m+1); else z1 = 0.9;

end

if m > 1 z22(m) = z22(m-1);

end

if abs(z1) > 1 z1 = sign(0.5*(s1(m)+s1(m+2))/s1(m+1));

end

z22(m) = Fs*acos(z1)/(2*pi); % расчет частоты выходного сигнала

z3=sqrt(abs(s1(m+1)^2-s1(m)*s1(m+2)));

if abs(z22(m)) > 0.02 z34(m)=z3*Fs/(2*pi*z22(m));

else z34(m) = 0 ;% расчет амплитуды выходного сигнала

end

m=1:maxt;

subplot(1,2,2)

plot(m,z34) % график мгновенной амплитуды А_ВЫХ (m)

grid on % время t = m/FS

title ('амплитуда выходного сигнала от m');

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Синтез полосового КИХ-фильтра при фазовой манипуляции

% Полосовой КИХ-фильтр, фазовая манипуляция

% окно Кайзера

clear all; % уничтожаем все переменные

A = 5; Fs =32000; V = 600; % амплитуда, частота дискрет - ии, скорость

Rp = 1.5; Rs = 28; % пульсации и минимальное ослабление в децибелах

Kp =(10^(Rp/10)-1)^0.5; Km = 10^(-Rs/20); % пересчет Rp, Rs в абсолютные значения

f1 = 4.0*V; f2 = f1; % f1 - частота входного сигнала

f3 = 0.40*f1; f4=0.85*f1; f5 = 1.35*f2; f6 = 1.75*f2; % точки АЧХ ПФ

[n,Wn,beta,ftype] = kaiserord ([f3,f4,f5,f6], [0 1 0], [Km,Kp,Km], Fs);

% определен порядок n фильтра с окном Кайзера

110

b = fir1(n, Wn, ftype, kaiser (n+1, beta), 'noscale'); % расчет коэфф-ов ПФ

[h,f]=freqz(b); % расчет АЧХ фильтра

subplot(1,2,1) % 1-ый график АЧХ с автоматическим выбором масштаба

plot(f/pi,20*log10(abs(h))) % график АЧХ в логарифмическом масштабе

grid on % включение сетки на графике

title ('АЧХ в децибелах');

subplot(1,2,2) % 2-ой график АЧХ для определения пульсаций

plot(f/pi,20*log10(abs(h))) % график АЧХ в логарифмическом масштабе

ylim([-Rp Rp]) % диапазон Rp в децибелах

grid on % включение сетки на графике

title ('АЧХ в децибелах');

disp порядок_и_параметр_фильтра ;

n,beta

hh=impz(b); % расчет импульсной характеристики

figure

plot(hh) % график импульсной характеристики

title ('Импульсная характеристика');

% pause

interv=8; % количество битовых интервалов

t = 0:1/Fs:interv/V; % диапазон времени равен interv битовым интервалам

s11 = A*sin(2*pi*f1*t).*(t<1/V); % сигнал ЧМ на 1-ом битовом интервале

s12 = -A*sin(2*pi*f2*t).*(t>1/V).*(t<2/V); % 2-ой битовый интервал

s13 = A*sin(2*pi*f1*t).*(t>2/V).*(t<3/V); % 3-ий битовый интервал

s14 = -A*sin(2*pi*f2*t).*(t>3/V).*(t<4/V); % 4-ый битовый интервал

s15 = A*sin(2*pi*f1*t).*(t>4/V).*(t<5/V); % 5-ый битовый интервал

s16 = -A*sin(2*pi*f2*t).*(t>5/V).*(t<6/V); % 6-ой битовый интервал

s17 = A*sin(2*pi*f1*t).*(t>6/V).*(t<7/V); % 7-ой битовый интервал

s18 = -A*sin(2*pi*f2*t).*(t>7/V).*(t<8/V); % 8-ой битовый интервал

s = s11+s12+s13+s14+s15+s16+s17+s18; % расчет входного сигнала

figure

subplot(1,2,1)

plot(t,s) % график входного сигнала от времени

title ('входной сигнал от времени');

s1 = filter (b,1,s); % s1 - выходной сигнал фильтра

Аксенов, В.П. Сигнальные процессоры

Подождите немного. Документ загружается.