Дипломный проект « Математическое моделирование и анализ характеристик системы частотной автоподстройки частоты при совместном действии сигнала и шума » студент : Малышев А. В. Группа : ЭР Научный руководитель : Евсиков Ю. А.
Цели и задачи работы Цель работы: Составление фортран программы и анализ характеристик системы частотной автоподстройки частоты при совместном действии сигнала и шума. Задачи, решаемые в ходе работы: Изучение методов моделирования радиотехнических устройств и систем на функциональном этапе проектирования. Разработка математической модели, описывающей работу системы частотной автоподстройки частоты с частотным дискриминатором, контуром и фазовращателем. Составление фортран-программы моделирования системы ЧАП. Получение эпюр напряжений, соответствующих переходным процессам в системе для заданных параметров модели.
Назначение системы ЧАП. Функциональная схема Системы частотной автоподстройки (ЧАП) применяются в радиоприемных устройствах, доплеровских системах измерения скорости подвижных объектов, устройствах частотной селекции сигналов.
Элементы и математическое описание системы ЧАП
Дискриминационная характеристика
Зависимость частоты подстраиваемого генератора от управляющего напряжения, поступающего с выхода ФНЧ системы, называют регулировочной характеристикой. Структурная схема системы ЧАП Структурная схема является, формой представления математического описания системы и весьма удобна для ее анализа.
Использование метода комплексных амплитуд при моделировании РЭУС Метод комплексных амплитуд широко применяется для математического описания работы высокочастотных трактов и отдельных радиозвеньев. Сущность моделирования методом комплексных амплитуд сводится к замене реальных радиозвеньев математическими моделями в виде низкочастотных эквивалентов с комплексными амплитудами выходных и входных сигналов. Задача моделирования сводится к отысканию алгоритмов перехода от описания радиозвена мгновенными значениями сигналов к описанию их комплексными амплитудами.
Базис простейших функциональных элементов При использовании метода КА достаточно ограничиться шестью простейшими функциональными элементами, образующими базис: узкополосный линейный фильтр, звено «нелинейный безынерционный элемент полосовой фильтр», идеальный Фазовращатель, идеальное звено задержки, идеальный смеситель и идеальный амплитудно-фазовый детек тор.
Функциональная схема исследуемой системы ЧАП СМ – смеситель ; УПЧ – усилитель промежуточной частоты ; АО – сглаженный амплитудный ограничитель ; Ф – полосовой фильтр ; ФВ – Фазовращатель на 90 о ; АФД – амплитудно - фазовый детектор ; ФНЧ – фильтр нижних ; ПГ – перестраиваемый генератор ;
Математическая модель системы на основе метода комплексных амплитуд Идеальный смеситель (СМ)
Математическая модель системы на основе метода комплексных амплитуд
Дискретная модель системы ЧАП
Результаты цифрового моделирования результаты цифрового моделирования в замкнутой системе частотной автоподстройки частоты на выходе частотного дискриминатора 1.положительная расстройка и отсутствие шума. 3.положительная расстройка и наличие шума. 2.отрицательная расстройка и отсутствие шума. 4.отрицательная расстройка и наличие шума.
Результаты цифрового моделирования результаты цифрового моделирования в замкнутой системе частотной автоподстройки частоты на выходе частотного дискриминатора при изменении коэффициента неидеальности слаженного амплитудного ограничителя 1.Положительная расстройка, Am=0,012.Положительная расстройка, Am=0,35 3.Положительная расстройка, Am=0, 45 4.Отрицательная расстройка, Am=0, 4
Результаты цифрового моделирования результаты цифрового моделирования в замкнутой системе частотной автоподстройки частоты на выходе частотного дискриминатора при изменении крутизны регулировочной характеристики в отрицательной области 1.Положительная расстройка, Sp= -1 2.Положительная расстройка, Sp= Положительная расстройка, Sp= -2
Результаты цифрового моделирования Сравнение результатов цифрового моделирования в замкнутой системе частотной автоподстройки частоты на выходе ЧД и на выходе ФНЧ 1. Выход ЧД, Am=0,01, Sp= Выход ФНЧ, Am=0,01, Sp= Выход ЧД, Am=0, 4, Sp= Выход ФНЧ, Am=0, 4, Sp= Выход ЧД, Am=0, 45, Sp= -2 с шумом6. Выход ФНЧ, Am=0, 45, Sp= -2 с шумом
Результаты цифрового моделирования результаты цифрового моделирования в замкнутой системе частотной автоподстройки частоты на выходе ФНЧ при изменении крутизны регулировочной характеристики 1.Положительная расстройка, Sp= -1 2.Положительная расстройка, Sp= -3 3.Положительная расстройка, Sp= -5 4.Положительная расстройка, Sp= -7
Входное воздействие в виде сигнала с линейной частотной модуляцией и шумом
Результаты цифрового моделирования результаты цифрового моделирования в замкнутой системе частотной автоподстройки частоты на выходе ФНЧ при входном воздействии сигнала с линейной частотной модуляцией 1.Отсутствие шума, Um=10, Am=0,01, Ak=0 2.Наличие шума, Um=5, Am=0,01, Ak=1 3.Наличие шума, Um=5, Am=0,2, Ak=2 Где Um- скорость изменения частоты сигнала Am- параметр, определяющий степень близости амплитудного ограничителя к идеальному Ak- коэффициент, позволяющий изменять спектральную плотность шума
Практическая ценность проделанной работы Фортран - программы моделирования частотной автоподстройки частоты и результаты цифрового моделирования можно использовать в дисциплине « Математическое моделирование радиосистем и устройств »
Спасибо за внимание