Разработка каналообразующих устройств
Структурная схема каналообразующих устройств телемеханики как комплекса технических средств, предназначенных для передачи и приема сообщений. Назначение функциональных узлов передатчика и приемника. Сигналы модуляции. Выбор и анализ схемы автогенератора.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.10.2017 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Вывод:
В данной схеме амплитудного манипулятора в качестве манипулирующего сигнала используется дискретный сигнал, поступающий с функционального генератора, частота манипулирующего сигнала равна 10.75 кГц. В качестве опорного колебания используется сигнал с выхода автогенератора (1.075 МГц).
При амплитудной манипуляции с пассивной паузой манипулированный сигнал при 1-ой посылке имеет амплитуду несущего колебания, а при 0-й посылке амплитуда манипулированного сигнала равна нулю, что подтверждает снятая осциллограмма (рисунок 3.5).
Разработка последовательного диодного детектора амплитудно-манипулированного сигнала с пассивной паузой
Разработать последовательный диодный детектор амплитудно-манипулированного сигнала с пассивной паузой со следующими параметрами:
1) Тип детектора - последовательный диодный детектор амплитудно - манипулированного сигнала с пассивной паузой;
2) Допустимые искажение демодулированного сигнала, связанное с завалом фронтов не должно превышать 7% от длительности элементарной посылки манипулирующего сигнала, то есть фиск < 0.07·фи;
3) Частота несущего колебания fн = 1.075 МГц;
4) Частота манипулирующего сигнала ;
5) Сопротивление нагрузки: Rнагр = 1.5кОм
6) Режим работы детектора - детектор должен работать в режиме сильного сигнала (амплитуда входного сигнала не менее 5 В).
7) Прямое сопротивление открытого диода VD Rдпр=50 Ом.
В соответствии с видами модуляции различают демодуляторы аналоговых, аналогово-импульсных, дискретных сигналов. Процесс в демодуляторе (детекторе) обратен процессу в модуляторе. Детектор выделяет полезную информацию из входного модулированного колебания, содержащего только высокочастотные составляющие: колебания несущей частоты и боковые полосы. На выходе демодулятора выделяется напряжение с низкочастотным спектром передаваемого сообщения. Следовательно детектирование сопровождается трансформацией частотного спектра и поэтому не может быть осуществлено без применения нелинейных систем или же линейных систем с переменными параметрами. Процесс детектирования: является основным процессом приема модулированных колебаний, поскольку при этом форма колебаний на выходе детектора позволит воспринимать информацию.
Выбор схемы амплитудного демодулятора
Чаще других используют диодные демодуляторы, в состав которых входят LC - контур, диод, и фильтры типа RC. По принципу построения диодные детекторы делятся на детекторы последовательного и детекторы параллельного типа. Недостатком параллельного диодного детектора является, то, что на зажимах выходного сопротивления вместе с постоянным имеется и напряжение промежуточной частоты, для уменьшения которого к выходным зажимам детектора подключается фильтр, состоящий из последовательно включенных резистора R и конденсатора С.
В связи с указанными достоинствами и недостатками различных видов диодных детекторов, в разработке амплитудного детектора будем использовать линейный детектор со схемой последовательного типа (рисунок 4.1)
От режима работы диода в схеме, детекторы делятся на квадратичные и линейные детекторы.
Вольт - амперная характеристика диода имеет резкий начальный изгиб. Он соответствует небольшому входному напряжению и апроксимируется квадратичной зависимостью. Поэтому для малых входных сигналов работа детектора соответствует квадратичному участку ВАХ диода, и в этом случае детектор называется квадратичным. При возрастании входного напряжения квадратичный участок ВАХ диода переходит в линейный (рисунок 4.2). Если же это напряжение настолько велико, что квадратичным участком можно пренебречь, то в этом случае детектор называется линейным. Квадратичный детектор имеет следующие недостатки: меньшее входное напряжение, большие нелинейные искажения, коэффициент передачи пропорционален амплитуде принимаемых сигналов. Достоинством его является возможность приема более слабых сигналов.
Отметим, что в приёмниках часто используют преобразователи частоты. Поступающий высокочастотный сигнал переносят на более низкую частоту и, только после этого происходит детектирование. Таким образом, преобразователи частоты обеспечивают получение одинаково высокой чувствительности приёмника на любой приёмной частоте, а также получение высоких характеристик избирательности полезного сигнала на фоне помеховых. Однако в курсовом проекте используется одна принимаемая частота и преобразователь частоты не нужен.
Рисунок 4.1 Принципиальная схема последовательного диодного детектора.
Назначение элементов включенных в схему:
VD - нелинейный элемент, выделяющий спектр информационного сигнала.
Rфл, Сфл - образуют фильтр, отделяющий информационный спектр от всех остальных (несущего и того далее). Все высокочастотные составляющие должны шунтироваться Сфл, поэтому сопротивление ХСфл на этих частотах должно быть минимальным, не создавая на нём сколь-нибудь заметного падения напряжения. Низкочастотная (информационная) составляющая должна замыкаться через сопротивление Rфл.
Рисунок 4.2 Участок ВАХ диода
Выбор элементной базы
Диод выбирается по максимальному обратному напряжению, которое должно быть на порядок больше входного напряжения схемы. Максимальный ток через диод будет при максимально открытом диоде, то есть в точке амплитуды входного сигнала. Рабочая точка в стационарном состоянии находится в 0, так как в схеме не имеется источника постоянного напряжениям. Также диод должен иметь малый обратный ток (на порядок меньше тока демодулятора), то есть, чтобы он был хорошим выпрямителем. Также диод должен подходить по частоте, то есть максимальная частота, на которую рассчитан диод, должна быть много больше промежуточной частоты.
По справочнику выбираем импульсный высокочастотный диод Д220.
Параметры диода.
Рассмотрим работу детектора на примере входного манипулированного сигнала. Задача состоит в восстановлении после детектора исходного манипулирующего сигнала. Критерием оценки демодулированного сигнала служит различие в длительностях продетектированного импульса фди и исходного фи:
;
Период манипулирующего сигнала и длительность исходного будут:
По заданию:
Конденсатор Сфд фильтра детектора предназначен для фильтрации, шунтирования высокочастотных составляющих спектра сигнал, полученного на выходе диода. Эти частотные компоненты кратны по частоте несущему сигналу (fн = 1.075 МГц).
Активное сопротивление Rфд фильтра предназначено для протекания токов низкой частоты (). Отсюда:
Последние неравенства являются необходимыми, но недостаточными для работы детектора.
Рассмотрим работу фильтра детектора с позиции подбора его элементов, минимизирующих нелинейные искажения.
Время заряда конденсатора должно быть:
В соответствии с заданием, период высокочастотного сигнала определяется частотой несущего колебания fн = 200кГц:
Где фзар - постоянная заряда определяется прямым сопротивлением открытого диода VD (Rдпр=50 Ом по заданию) и конденсатором фильтра Сфл:
Разрядная цепь фильтрующего конденсатора содержит фильтрующий резистор, значит его номиналом определяется время разряда емкости и должно выполняться следующее неравенство:
Длительность импульса манипулирующего сигнала определяется по известной частоте манипулирующего сигнала , в соответствии с заданием: ;
Получим:
После расчетов параметров фильтра детектора необходимо проверить выполнение главных условий:
При условии их выполнения можно считать, что параметры фильтра детектора рассчитаны, диод выбран, можно приступать к моделированию схемы демодулятора.
Рисунок 4.3 Принципиальная схема последовательного диодного детектора
Принципиальная схема последовательного диодного детектора изображена на рисунке 4.3, осциллограммы приведены на рисунке 4.4.
Рисунок 4.4 Осциллограммы последовательного диодного детектора
По осциллограмме на рисунке 4.4 произведем расчет расхождения длительностей исходного и продетектированного сигналов.
Исходная длительность модулирующего сигнала составляет:
Длительность продетектированного сигнала, отсчитанная между визирными линиями 1 и 2 на уровне 0,5 максимального уровня сигнала составляет:
Таким образом:
то есть искажение продетектированного сигнала не превышает 7%, что требуется по условию задания.
Однако, на осциллограмме видно, что у полученного сигнала имеется "шапка" на вершине импульса (последовательность зарядов и разрядов емкости Сфд в горизонтальной части ступеньки). Она характеризует дополнительные искажения выходного сигнала. Убрать ее варьированием параметрами схемы сложно, поэтому включим в схему логический элемент ИЛИ, который ограничивает уровень входного сигнала по амплитуде, и обрезает "шапку" сигнала. Принципиальная схема и осциллограммы представлены на рисунке 4.5.
Рисунок 4.5 Принципиальная схема приемника и осциллограммы его работы
Длительность продетектированного сигнала:
Таким образом:
После расчётов необходимо проверить два основных условия:
XСфл (щ) == =255.26 Ом << 10 кОм;
XСфл (Щ) = = =25.53 кОм >> 10 кОм;
Вывод:
В результате использования в схеме элемента ИЛИ, уменьшились искажения длительности сигнала и исчезла "шапка" на вершине импульса. Это видно из представленных рисунков.
Таким образом, в результате моделирования разработан амплитудный диодный детектор с пассивной паузой, который удволетворяет условиям задания.
Заключение
Задача данного курсового проекта состояла в разработке каналообразующего устройства - передатчика и приемника, которые предназначены для преобразования информационного сообщения в электрический сигнал с последующим кодирование и модуляцией и передачей в линию связи и обратным преобразованием этого сигнала в приемнике. Передатчик и приемник, разработанные в курсовом проекте, имеют следующие характеристики:
1) Напряжение источника питания: Еп = 14В;
2) Тип транзистора p-n-p;
3) Сопротивление нагрузки: Rнагр = 1.5кОм;
4) Частота генерируемого синусоидального сигнала: f = 1.075 МГц (по заданию f=1.075 МГц);
5) Мощность, отдаваемая генератором в нагрузку (Рн > 5 мВт по заданию);
6) Коэффициент нелинейных искажений равен 4.15 % (не более 5% по заданию);
7) Тип автогенератора - индуктивная трехточка;
8) Вид манипуляции - амплитудная;
9) Частота манипулирующего сигнала ;
10) Допустимые искажения демодулированного сигнала, связанные с завалом фронтов составили 6.8 % (не более 7 % по заданию).
Таким образом, разработанное каналообразующие устройство удовлетворяет условиям задания. Приемник и передатчик могут быть использованы для преобразования информационного сообщения в электрический сигнал с последующим кодированием и модуляцией и передачей в линию связи и обратным преобразованием этого сигнала в приемнике. Передача сигналов может осуществляться на большие расстояния с небольшими потерями.
Список использованной литературы
1. Лекции по каналообразующим устройствам ст. преподаватель Акинин М. Ю.
2. Лекции по "Теории передачи сигналов" доцент Журавлёва Л. М.
3. Лекции по дисциплине "Каналообразующие устройства" проф. Табунщиков А. К.
4. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам под общей редакцией Н.Н. Горюнова, издание третье, "Энергия" Москва 1972г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие каналообразующих устройств как комплекса технических средств для передачи (передатчик) и приема (приемник) сообщений. Методика расчета и проектирования передающих и принимающих устройств. Особенности моделирования отдельных узлов на компьютере.
курсовая работа [572,7 K], добавлен 23.01.2014Виды модуляции в цифровых системах передачи. Построение цифрового передатчика на примере формирования сигнала формата 64КАМ. Структурная схема синтезатора частот, цифрового приемника и приёмопередающего тракта. Расчет элементов функциональной схемы СВЧ-Т.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 06.02.2012Выбор рационального способа кодирования сообщений. Структурные схемы технических средств автоматизированной системы управления тяговыми подстанциями и передачи информации в системе телемеханики. Наибольшая возможная удаленность пункта приема сообщений.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 19.02.2011Зависимость помехоустойчивости от вида модуляции. Схема цифрового канала передачи непрерывных сообщений. Сигналы и их спектры при амплитудной модуляции. Предельные возможности систем передачи информации. Структурная схема связи и её энергетический баланс.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 12.02.2013Структурная схема системы связи и приемника. Выигрыш в отношении сигнал/шум при применении оптимального приемника. Применение импульсно-кодовой модуляции для передачи аналоговых сигналов. Расчет пропускной способности разработанной системы связи.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 09.12.2014Применение станционной радиосвязи для ускорения оборота вагонов на крупных железнодорожных станциях. Проектирование каналообразующих устройств, разработка автогенератора гармонических колебаний с буферным каскадом, расчеты электротехнических схем.
контрольная работа [250,6 K], добавлен 06.12.2010Структурная схема приемника прямого усиления. Применение, классификация, назначение, показатели устройств. Разработка структурной схемы. Исследование принципа работы приемника. Изготовление печатной платы устройства, порядок расположения деталей.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 20.05.2013Методы цифровой обработки сигналов в радиотехнике. Информационные характеристики системы передачи дискретных сообщений. Выбор длительности и количества элементарных сигналов для формирования выходного сигнала. Разработка структурной схемы приемника.
курсовая работа [370,3 K], добавлен 10.08.2009Проектирование устройств приема и обработки сигналов и разработка функциональной схемы для супергетеродинного приемника с амплитудной модуляцией. Обоснование структурной схемы приемника. Разработка полной электрической принципиальной схемы устройства.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.05.2015Обзор способов передачи и приема сообщений. Разработка стационарной системы радиосвязи; выбор и обоснование структурной схемы, расчёт основных технических характеристик: излучаемые частоты, параметры радиосигнала, помех, типа антенн; мощность передатчика.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 12.04.2012Выбор оптимального варианта структурной схемы передатчика, синтез его функциональной схемы. Характеристика транзисторного автогенератора, фазового детектора, усилителей постоянного тока и мощности, опорного генератора. Расчет автогенератора и модулятора.
курсовая работа [133,3 K], добавлен 16.01.2013Структурная схема передатчика. Краткое описание структурной схемы. Трактовка схемных решений для автогенератора. Подробное обоснование роли элементов схемы. Расчет режима оконечного каскада РПУ и коллекторной цепи выходного каскада. Параметры антенны.
курсовая работа [104,4 K], добавлен 24.04.2009Информационные характеристики источника сообщений и первичных сигналов. Структурная схема системы передачи сообщений, пропускная способность канала связи, расчет параметров АЦП и ЦАП. Анализ помехоустойчивости демодулятора сигнала аналоговой модуляции.
курсовая работа [233,6 K], добавлен 20.10.2014Виды модуляции в цифровых системах передачи. Сравнение схем модуляции. Обоснование основных требований к системе связи. Влияние неидеальности параметров системы на характеристики ЦСП. Разработка функциональной схемы цифрового синтезатора частот.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 11.03.2012Структурная схема системы передачи данных. Принципиальная схема кодера и декодера Хэмминга 7,4 и Манчестер-2, осциллограммы работы данных устройств. Преобразование последовательного кода в параллельный. Функциональная схема системы передачи данных.
курсовая работа [710,0 K], добавлен 19.03.2012Назначение радиоприемников для приема и воспроизведения аналоговых и цифровых сигналов. Классификация приемных устройств по принципу действия. Построение приемников УКВ-диапазона. Схема супергетеродинного приемника. Расчет смесителя УКВ-радиоприемника.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 05.06.2012Разработка структурной схемы системы связи, предназначенной для передачи данных для заданного вида модуляции. Расчет вероятности ошибки на выходе приемника. Пропускная способность двоичного канала связи. Помехоустойчивое и статистическое кодирование.
курсовая работа [142,2 K], добавлен 26.11.2009Анализ номенклатуры интегральных схем, предназначенных для построения приемных тактов беспроводных устройств связи. Знакомство с особенностями разработки приемника ЧМ сигналов со стереофоническим выходом. Этапы расчета входных каскадов радиоприемника.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 30.10.2013Расчёт передатчика и цепи согласования. Расчёт структурной схемы и каскада радиопередатчика, величин элементов и энергетических показателей кварцевого автогенератора. Нестабильность кварцевого автогенератора и проектирование радиопередающих устройств.
курсовая работа [291,9 K], добавлен 03.12.2010Структурные схемы радиоприемных устройств. Частотные диапазоны, сигналы, помехи. Чувствительность приемника, коэффициент шума, шумовая температура. Избирательность радиоприемника. Расчет коэффициента шума РПУ. Транзисторные преобразователи частоты.
учебное пособие [7,1 M], добавлен 22.11.2010
