Изучение характера формирования сигналов Баркера

      4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ.

Лабораторная работа №1

Исследование Сигналов Баркера.

     1 Цель работы: изучить характер формирования сигналов Баркера их свойства и исследовать их автокорелляционные функции при различном числе элементов в периоде.

2. Литература.

1.   Варакин Л.Е. «Системы с шумоподобными сигналами». – М: Радио и связь, 1985 -384 с.

2.   Конспект лекций.

3. Домашнее задание.

1.  Изучить   основные   свойства   сигналов   Баркера   и   особенности      их формирования.

2. В соответствие с вариантом, рассчитать и изобразить АКФ сигнала Баркера.

Таблица 1.1. Варианты для выполнения домашнего задания

Вариант	Последовательность
1,6	{1,1,-1}
2,7	{1,1,-1.1}
3,8	{1,1,1,-1,1}
4,9	{1,1,1,-1,-1,1,-1}
5,0	{1,1,1-1,-1,-1,1,-1,-1,1-1}

Вариант выбирается по последней цифре номера зачетной книжки.   

4.Описание лаборатоного макета.

                    Рис. 1.1. Генератор сигнала Баркера с N=7.

     Изучаемая схема представляет собой генератор сигнала Баркера, который представляет собой многоотводную линию задержки с инверторами в отводах и сумматорами. Генератор Vo выдает одиночные прямоугольные импульсы с длительностью to и периодом T=N∙to (рис. 1.2,а), где N - период сигнала Баркера. Одиночные прямоугольные импульсы поступают на вход многоотводной линии задержки, которая имеет N-1 секций с отводами через интервалы времени (с задержкой), равные to Число отводов, включая начало линии равно N. Инверторы находятся в отводах, соответствующих по номеру элементам со значением «-1» в кодовой последовательности Баркера для заданного числа N. Известные кодовые последовательности Баркера приведены в таблице 3.2. [1. стр 45]. Например, поскольку кодовая последо­вательность Баркера с N=7 имеет вид 1 1 1-1-1 1 -1, то импульсы с первого, второго, третьего и шестого отводов (счет ведется от начала линии) поступают сразу на вход сумматора непосредственно, а импульсы с четвертого, пятого и седьмого отводов поступают на вход сумматора через   инверторы,    которые   превращают   положительные   одиночные импульсы в отрицательные. На схеме инверторы усилителя представлены с коэффициентом усиления, равным -1. На выходе последнего сумматора получаем сигнал Баркера (рис. 1.2,б).

Рис. 1.2. Временные диаграммы процесса формирования сигнала Баркера

5. Порядок выполнения работы.

5.1. Запустить программу Micro-Cap 7.

5.2. В меню «file» выбрать «open» и щелкнуть мышкой на файл Баркер (N=3).cir.

5.3.  Проверить правильность составления схемы

5.4.  Запустить временной анализ (меню «Analysis»  «Transient»).

5.5. Проверить правильность заданных данных для построения графиков. В графе «X Expression» должно быть указано время «Т». В графе «Y Expression» должны быть указаны графики тактовой последовательности, М-последовательности [графики потенциалов соответствующих узлов схемы - «v(номep узла)»] и ее АКФ [«ac(v(номep узла))»] на ширине периода. Период указан в графе «Time Range». В графах «X Range» и «Y Range» задается масштаб графиков. В графе «Р» - номер графика, можно вывести результаты моделирования как на одном графике, так и на нескольких.

5.6.  Вывести графики на экран монитора (нажав «Run» в левом верхнем углу окна) и зарисовать их.

5.7.   Повторить  операции  5.2-5.6  с файлами  Баркер (N=7).cir и  Баркер (N=13).cir.

6. Содержание отсчета.

     Отсчет должен содержать:

     1      Цель работы.

     2.     Исследуемые схемы

     3.     Графики сигналов Баркера и их АКФ.

     4.     Выводы по работе.

7. Контрольные вопросы.

      1.     Что из себя представляют сигналы Баркера?

      2.     Как строится АКФ сигналов Баркера?

      3.     Как выглядит схема генератора сигнала Баркера?

      4.     Поясните процесс формирования сигнала Баркера?

Лабораторная работа №2.

Исследование М-последовательностей.

     1.Цель работы: изучить способы формирования М-последовательностей максимальной длины, их свойства, исследовать их автокорелляционные функции при различном числе элементов (символов) в периоде.

2. Литература

1   Варакин Л.Е. «Системы с шумоподобными сигналами».

    М   «Радио и  связь». 1985.-384с.

2. Конспект лекций.

3. Домашнее задание.

1.  Изучить   основные  свойства   М-последовательностей  испособы  их формирования.

2. Рассчитать АКФ усеченной М-последовательности, под которойпонимается непериодическая последовательность длиной в период N._.

Таблица 2.1. Варианты для выполнения домашнего задания

Вариант	Последовательность
1.6	{-1,-1,1,-1,1,1,1}
2.7	{-1-1,1,-1,1,1,1,-1}
3.8	{-1,-1,-1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1.1}
4.9	{-1-1,-1,1,-1,-1,1,1,-1,1,-1,1,1,1,1,-1}
5.0	{-1,-1,1,1,1,-1,1}

     Вариант выбирается по последней цифре номера зачетной книжки.

                          4. Описание лабораторного макета.

Рис. 2.1. Цифровой автомат формирования М-последовательности с    N=7

     Изучаемая     схема     представляет     собой     цифровой     автомат формирования    М-последовательности,    который    состоит   из    набора триггеров, осуществляющих задержку входного символа на один такт, исумматора   по   модулю   2. Число триггеров   определяет   период   М-последовательности , где К-число триггеров. Выходы триггеров,подключенных к сумматору определяются согласно характеристическиммногочленам,   приведенным в таблице 3.9.   в [1, стр.  59] дляразных значений К. Например, комбинация 1011 для К=3 означает, что сумматорподключается  к выходу второго и третьего триггеров. Следует такжеотметить, что сумматор всегда подключается ко входу первого триггера в  характеристическом многочлене первый коэффициент всегда равен 1. Генератор G1 служит для подачи тактовой последовательности на входы тактирования триггеров.  Генератор G2 является запускающим с негоподается «1»  на  вход первого триггера,   запуская работу схемы. На следующем такте эта «1» сдвигается, поступая на вход второго триггера,а на вход  первого  триггера   поступает  символ  с сумматора.Таким образом, состояния триггеров (в схеме с К=3) будут следующие:

Таблица 2.2. Состояния регистра сдвига, формирующего М-последовательность

№ такта	Вход Т1	Выход
		Т1	Т2	Т3
1	0	1	0	0
2	1	0	1	0
3	1	1	0	1
4	1	1	1	0
5	0	1	1	1
6	0	0	1	1
7	1	0	0	1
8	0	1	0	0
…	…	…	…	…

     Таким образом, если символы непрерывно считывать с выхода ТЗ, то получим периодическую М-последовательность

     ...001011100101110010111,..                                                           (2.1)

     с периодом

     Для построения АКФ сигнала (в данном случае, М-последовательности), сигнал нужно перевести в аналоговую форму. Для этих целей на выходе регистра ставится резистор R1.

5. Порядок выполнения работы .

5.1. Запустить программу Micro-Cap 7.

5.2.  В меню «file» выбрать «open» и щелкнуть мышкой на файл М-посл (K=3).cir