Согласованная фильтрация сигналов

Министерство образования  и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

____________________________________________________________________

Кафедра Теоретических основ                             радиотехники  (ТОР)

СТАТИСТИЧЕСКАЯ РАДИОТЕХНИКА

О  Т  Ч  Е  Т

по лабораторной работе   N 2

СОГЛАСОВАННАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ СИГНАЛОВ

Вариант №2

Факультет  РЭФ

Группа    РТ5-72 

Студент:                                                                                       Преподаватель:

Колотовкин А.С.                                                                         Гребенщиков К.Д.                                

Дата выполнения:  " 5 " апреля  2010 г.

Новосибирск, 2010 г.

Цель работы:

Изучение принципов согласованной фильтрации импульсных сигналов, закономерностей прохождения сигнала и шума через линейные стационарные фильтры.  

Домашнее задание:

1. Рассчитать параметры сигнала и шума, при которых полученное на выходе СФ ОСШ , где К_Б – номер бригады в лабораторном журнале, К_Г – последняя цифра в номере группы. Длительность сигнала рекомендуется выбирать в пределах 0.1…0.2·(1024·Δt), где Δt – интервал дискретизации.

2. Рассчитать зависимость ОСШ на выходе квазиоптимальных фильтров от добротности колебательного контура. Найти оптимальные значения параметров, обеспечивающие максимальное ОСШ, и проигрыш по сравнению с СФ.

3. Рассчитать длину реализации K_S, при которой относительная ошибка измерения дисперсии шума на выходе СФ не превышает 3 %.

Задание на работу:

1. Включить генератор прямоугольного радиоимпульса; наблюдать осциллограмму, измерить параметры сигнала. Включить генератор шума, наблюдать осциллограмму смеси сигнала и шума при различных уровнях последнего.

2. Получить импульсную и амплитудно-частотную характеристики согласованного фильтра и зафиксируйте их в отчете.

3.  Получить автокорреляционную функцию сигнала и зафиксировать ее в отчете.

4. Установить рассчитанные в домашнем задании параметры и экспериментально определите ОСШ на выходе СФ. Сравните с расчетом.

5.  В качестве квазиоптимального фильтра включить RLC-колебательный контур. Используя расчет и эксперимент, найти оптимальные параметры контура, при которых ОСШ достигает максимума. Оценить проигрыш в величине требуемой мощности сигнала (в дБ) по сравнению с СФ. Измерить КФ шума на выходе СФ.

6. В соответствии с заданием п.5 исследовать эффективность квазиоптимального фильтра с прямоугольной АЧХ.

Домашнее задание:

К_Б = 12, К_Г = 2.

Отношение сигнал/шум:

Энергия входного сигнала:

Зададим амплитуду сигнала:

U_с = 10 В

Длительность сигнала:

t_с = 0.15·(1024· Δt), где  -интервал дискретизации.

Энергия входного сигнала будет:

Отношение сигнал/шум на выходе СФ:

Дисперсия сигнала на выходе СФ:

ОСШ на выходе квазиоптимального фильтра:

Постоянная времени контура (оптимальная):

Резонансная частота контура и, следовательно, произведение L и C:

Возьмем  L= 1 Гн, тогда

нФ;

кОм.

При ε ≤ 0.03

Ход работы:

1. Импульсная характеристика :

2. Автокорреляционная функция:

3. Установили рассчитанные в домашнем задании параметры и определили ОСШ на выходе СФ:

Расчетное q = 3.4

4. После включения RLC-колебательного контура со своими параметрами (1 Гн, 96 нФ, 310 кОм), получили:

Расчетное q = 3.4

5. Исследование фильтра на разных частотах:

Выводы:

Наилучшим фильтром является согласованный.