Дискретные (компьютерные) измерительные приборы и технология измерений в виртуальных и реальных схемах. Анализ и синтез сигналов в базисе функций Уолша. Представление периодических сигналов в базисе гармонических функций

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее учебное пособие содержит описание двенадцати лабораторных работ по основным разделам курса «Радиотехнические цепи и сигналы» (РТЦиС). Оно может быть использовано также для изучения других дисциплин, таких как «Теория электрической связи», «Основы радиотехники», «Основы радиотехники и электроники», «Теоретические основы радиотехники», «Основы теории цепей и сигналов», и других, включающих в свою программу теорию детерминированных и случайных процессов, теорию радиоцепей, методы исследования воздействия сигналов на линейные и нелинейные цепи.

Работы поставлены так, что позволяют преподавателю индивидуализировать как сами работы, так и задания, выдаваемые каждой бригаде.

В каждой работе даны теоретические сведения в объеме, необходимом для выполнения предварительного и практического заданий. При их разработке авторы исходили из необходимости проведения студентами предварительных расчетов, а затем практической проверки результатов на стенде, сопоставительного анализа экспериментальных данных с расчетными.

В конце каждой работы приведены контрольные вопросы.

В приложениях представлены основные характеристики лабораторного стенда и справочный материал (формулы, графики, таблицы).

Большая часть пособия написана А.Н. Яковлевым. В.Я. Баскеем написаны введение, работа № 1 и приложение № 1, разработаны анализатор и синтезатор сигналов в базисе функций Уолша, синтезатор в базисе гармонических функций, амплитудный модулятор и генератор радиоимпульсов. В.Н. Васюковым написана работа № 4. Виртуальная приборная часть к ней выполнена А.Н. Подовинниковым. Работа № 7 – В.М. Меренковым.

Авторы благодарят рецензентов профессоров С.П. Новицкого и В.П. Разинкина за сделанные критические замечания.

ВВЕДЕНИЕ

При экспериментальном исследовании сигналов, радиотехнических цепей и прохождения сигналов через радиоцепи мы вынуждены проводить соответствующие измерения и использовать измерительные приборы.

Любой измерительный прибор состоит из трех основных частей – преобразователя, измерителя и индикатора, причем иногда возможно совмещение отдельных частей. Например, в простейшем вольтметре преобразователь – добавочное сопротивление, а измеритель и индикатор совмещены и представляют собой токовую измерительную головку.

По мере развития измерительной техники усложнялись и совершенствовались все три основные части измерительных приборов, и в настоящее время, когда говорят об аналоговых, цифровых или виртуальных измерительных приборах, сложно разобраться, что подразумевается под тем или иным названием. Попробуем установить простейшую, пусть и грубую, классификацию для используемых измерительных приборов.

1. Аналоговым будем называть прибор, у которого преобразовательное, измерительное и индикаторное устройства – аналоговые любой сложности. Аналоговым будет прибор, у которого преобразователь и измеритель аналоговые, а индикатор – цифровой.

2. Цифровым или дискретным будем называть прибор, у которого преобразователь цифровой (дискретный), измерение производится в цифровом виде, а индикатор – цифровой дисплей.

3. Виртуальным будем называть прибор, физически не существующий. Это программа, имитирующая работу прибора. Преобразователя не имеет. На вход поступает последовательность чисел. Чаще всего это вычислительная и индикаторная часть дискретного при-бора.

Добавляя плату АЦП, можно получить цифровые (дискретные) приборы. Для генераторов, добавляя ЦАП, можно получить цифровые (дискретные) генераторы сигналов.

Современные аналоговые приборы (вольтметры, осциллографы