ПОСТАНОВКА ЗАВДАНЬ ДОСЛІДЖЕННЯ

Скачати 0.79 Mb.

Назва	ПОСТАНОВКА ЗАВДАНЬ ДОСЛІДЖЕННЯ
Сторінка	1/12
Дата	08.04.2013
Розмір	0.79 Mb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Інформатика > Документи

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 12

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1
ЦИФРОВИЙ ЧАСТОТНИЙ АНАЛІЗ ПОЛІГАРМОНІЧНИХ СИГНАЛІВ
Мета роботи: Вивчити частотний аналіз полігармонічних сигналів цифровими засобами.

Завдання роботи:

Ознайомитися з методами і технікою оцінювання частот і відносних амплітуд компонент полігармонічних сигналів.
Досліджувати явище «витоку» при цифровому частотному аналізі і його вплив на достовірність отримуваних результатів.
Досліджувати вплив перешкод на результати оцінки параметрів полігармонічних сигналів.
Вивчити методи підвищення точності оцінювання частоти і амплітуди гармонійних компонент сигналу при частотному аналізі.

ВВЕДЕННЯ

Цифрові засоби широко застосовуються в техніці зв'язку для обробки сигналів і оцінки параметрів останніх. Їх застосування дозволяє істотно підвищити якість роботи систем. Проте застосування цифрових методів мають деякі особливості порівняно з традиційними аналоговими методами, які необхідно знати для отримання достовірних результатів і правильної їх інтерпретації. Зокрема, слідує правильно і обгрунтовано задавати тривалість досліджуваної реалізації, параметри тимчасової дискретизації, динамічний діапазон, вид використовуваної шкали для представлення результатів. Крім того, слід брати до уваги деякі специфічні ефекти, що мають місце в цифрових системах пов'язаних з обробкою вибірок кінцевого об'єму, обмеженим динамічним діапазоном, впливом шумів.

Дана робота направлена на вивчення вказаних питань засобами моделюючого пакету System View.

ПОСТАНОВКА ЗАВДАНЬ ДОСЛІДЖЕННЯ

У багатьох випадках електричний сигнал

зручно розглядати як суму обмеженого числа гармонійних компонент

,

де - амплітуда, -частота і - фаза i- й компоненти.

Для неперіодичних сигналів таке уявлення є наближеним, проте, за рахунок вибору достатньо великого значення n

, як правило, можна отримати задовільний ступінь наближення.

Гармонійні компоненти у складі сигналу можуть мати близькі частоти і значну відмінність в амплітудах. Крім того, тривалість реалізації досліджуваного сигналу може виявитися недостатньою для отримання надійних оцінок параметрів. Дуже ж велика тривалість зажадає великого об'єму пам'яті ЕОМ і часу на обробку. Раціональні завдання об'єму вибірки, програмних інструментів обробки реалізацій, засобів уявлення і візуалізації результатів, а так само настройок відповідних програм дозволяє найефективніше вирішити задачу частотного аналізу.

У даній лабораторній роботі досліджуваним сигналом є трикомпонентний сигнал

. (1)
Вираз (1) описує необмежений по тривалості процес. По вказаному виразу може бути побудований ідеальний (теоретичний) спектр амплітуд. Реально ж, ми маємо можливість спостерігати і досліджувати тільки процеси обмеженої тривалості. Якщо на основі таких обмежених реалізацій проводиться спектральне оцінювання, то отримуваний оцінний спектр може мати значні відмінності від ідеального. Спотворення результатів виникають унаслідок явища «витоку» – розтікання енергії зосереджених спектральних компонент в прилеглих до них частотних областях. Витік знижує роздільну здатність спектрального аналізу, що приводить до неможливості виділити близькі по частоті компоненти. Іншим негативним наслідком витоку є ефект «маскування» компонент малого рівня, присутніх у складі сигналу. Явище витоку можна істотно зменшити, якщо забезпечити відносне плавне наростання і убування рівня досліджуваного сигналу на початку і в кінці реалізації. Для цього використовуються тимчасові вікна – унімодальні функції часу, визначені на тому ж тимчасовому інтервалі, що і досліджувана реалізація і що змінюються в інтервалі (0, 1). Прикладами таких вікон можуть служити вікно Барлетта (у вигляді рівнобедреного трикутника), вікно Ханнінга (у вигляді косинусоїди, узятої із зворотним знаком і зміщеної по осі ординат на 1) і ін. Застосування тимчасового вікна до сигналу (зважування сигналу) полягає в множенні обмеженої реалізації на функцію тимчасового вікна. Спектр зваженого сигналу, звичайно ж, відрізняється від ідеального спектру. Проте, він може мати кращі характеристики спектрального оцінювання, зокрема, менший маскуючий ефект в ближній або дальній зоні по відношенню до тієї, що породжує його гармонійною компоненті. Це дозволяє виявляти у складі сигналу складові малого рівня, забезпечити глибший його аналіз. Зменшуючи вплив маскуючого ефекту явища витоки, що зважують вікна можуть погіршити інші характеристики спектрального оцінювання, зокрема, дозвіл по частоті. Тому, при дослідженні реальних сигналів часто доводиться підбирати відповідне вікно, що забезпечує якнайкращу оцінку того або іншого параметра спектру складного сигналу.

В рамках даної лабораторної роботи, ефективність використовуваних вікон визначається шляхом порівняння спектральних оцінок, що отримуються з їх застосуванням, з ідеальним спектром досліджуваного сигналу. Як кількісні мери ефективності використовуються перевищення рівня оцінюваною (слабкою) гармонійною компоненти над перешкодою, викликаним витоком, а також роздільна здатність, визначувана як мінімальна відстань по частоті між компонентами, при якому вони ще помітні як такі.

Явище витоку і застосування вікон, що зважують, не дозволяють здійснювати безпосередню оцінку абсолютного рівня амплітуд гармонійних компонент досліджуваного сигналу, проте дозволяють отримувати відносні оцінки рівня компонент у складі сигналу. Абсолютні значення складових можуть бути знайдені, якщо до складу досліджуваного сигналу ввести еталонну (калібрувальну) гармонійну компоненту відомої амплітуди і на основі оцінки її рівня у складі спектру досліджуваного сигналу провести розрахунок амплітуд останніх компонент спектру.

В ході виконання лабораторної роботи оцінювання рівня спектральних компонент доцільно здійснювати через спектр потужності сигналу (струму або напруги) що виділяється на опорі в 1 Ом. Значень оцінок рівня, що набувають в цьому випадку, не залежать від того, якою фізичною величиною (струмом або напругою) представлений електричний сигнал. Нагадаємо, що

, (2)

де P- потужність; U, I – значення напруги і струму, що діють (або среднеквадратическое); R – опір ланцюгу.

Для забезпечення можливості уявлення на одному графіку як малих, так і великих рівнів сигналів одночасно необхідно використовувати нелінійний (логарифмічний) масштаб. Відповідні осі координат у такому разі анотуються в децибелах. Нагадаємо, що

; (3)

; (4)

. (5)

Тут

- деякий еталонний рівень струму, напруги або потужності.

Слід мати зважаючи на, що у використовуваній в даній і подальшій роботах цифровій моделюючій системі безперервні залежності представляються дискретно своїми відліками, тому якість графіків, що виводяться на екран, істотно залежить від кількості крапок, що відображають ці відліки. При недостатній кількості крапок картина, що представляється на екрані, може не відповідати дійсною через нестачу інформації для її відновлення по наявних відліках.

По ходу роботи деякі параметри досліджуваного сигналу (1) можуть змінюватися, в його склад може бути введена додаткова компоненту у вигляді Гауссова випадкового процесу (перешкоди).

Завдання даної лабораторної роботи реалізуються шляхом вибору відповідних вікон, що зважують, зміни тривалості реалізації, а так само параметрів візуалізація, при якій забезпечуються якнайкращі результати оцінки.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 12

Схожі:

Постановка проблеми та визначення завдань для виконання проекту.... Тем 1: Постановка проблеми та визначення завдань для виконання проекту. Робота з інформаційними джерелами	Постановка проблеми та визначення завдань для виконання проекту.... Тем 1: Постановка проблеми та визначення завдань для виконання проекту. Робота з інформаційними джерелами
План-конспект заняття з трудового навчання студента Теоретичні відомості: Визначення завдань проекту. Міні маркетингові дослідження. Пошук інформації, її аналіз відповідно до поставлених...	Система планування діяльності промислового підприємства Змістом (сутністю) планування є постановка конкретних завдань на визначений період, а також встановлення порядку та умов їх виконання...
ВСТУП. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ В статті розглянуті задачі галузі дослідження якості каналів мовної комунікації. Складено десять артикуляційних таблиць слів української...	О. Л. Бойчук СУТНІСТЬ ТА МЕТОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ФІНАНСОВОГО МЕНЕДЖМЕНТУ Постановка проблеми Аналіз останніх досліджень і публікацій. Аналізуючі останні наукові дослідження та публікації можна відзначити зацікавленість вивчення...
О. Л. Бойчук СУТНІСТЬ ТА МЕТОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ФІНАНСОВОГО МЕНЕДЖМЕНТУ Постановка проблеми Аналіз останніх досліджень і публікацій. Аналізуючі останні наукові дослідження та публікації можна відзначити зацікавленість вивчення...	Виклад основного матеріалу дослідження Постановка проблеми. Інвестиції – це широка категорія, що охоплює багато аспектів підприємницької діяльності. Для суб’єкта господарювання...
МЕТОДИКА СТВОРЕННЯ ІНФОРМАЦІЙНОГО ОСВІТНЬОГО СЕРЕДОВИЩА НАЧАЛЬНОГО ЗАКЛАДУ Постановка проблеми Постановка проблеми. У ХХІ сторіччя людство ввійшло у стадію розвитку, яке одержало назву постіндустріального або інформаційного...	Тема Сутність педагогічного дослідження На практиці, як правило, дослідник використовує як теоретичні, так і емпіричні методи дослідження. Таке дослідження прийнято називати...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання