Дипломный проект - Лабораторная модель КАМ-16 - файл n4.doc

Дипломный проект - Лабораторная модель КАМ-16
скачать (2092.7 kb.)
Доступные файлы (21):
n1.doc425kb.26.06.2009 20:34скачать
n2.doc126kb.07.04.2011 09:37скачать
n3.doc132kb.09.04.2011 09:26скачать
n4.doc126kb.26.06.2009 19:19скачать
n5.doc216kb.27.06.2009 13:23скачать
n6.doc1236kb.26.06.2009 19:44скачать
n7.doc86kb.26.06.2009 19:48скачать
n8.doc184kb.26.06.2009 20:09скачать
n9.doc102kb.23.06.2009 12:22скачать
n10.doc21kb.23.06.2009 15:33скачать
n11.doc22kb.23.06.2009 15:39скачать
n12.doc46kb.26.06.2009 00:40скачать
n13.mdl
n14.mdl
n15.doc26kb.20.06.2009 01:40скачать
n16.doc22kb.17.06.2009 02:04скачать
n17.doc45kb.09.04.2011 09:24скачать
n18.doc48kb.26.06.2009 20:39скачать
n19.ppt422kb.26.06.2009 19:05скачать
n20.spl
n21.spl

n4.doc





3 Разработка модели в Simulink.

Рассматривать процесс формирования и демодуляции системы можно, смоделировав ее с помощью программных средств, в частности Simulink.

Simulink - интерактивный инструмент для моделирования, имитации и анализа динамических систем. Он дает возможность строить графические блок-диаграммы, имитировать динамические системы, исследовать работоспособность систем и совершенствовать проекты. Simulink полностью интегрирован с MATLAB, обеспечивая немедленным доступом к широкому спектру инструментов анализа и проектирования. Simulink также интегрируется с Stateflow для моделирования поведения, вызванного событиями. Эти преимущества делают Simulink наиболее популярным инструментом для проектирования систем управления и коммуникации, цифровой обработки и других приложений моделирования.
3.1 Разработка модулятора.
Исходный сигнал является случайной последовательностью двоичных чисел. Получить данную последовательность можно следующим образом.

С помощью блока Random Number раздела Sources получаем случайный сигнал с нормальным распределением уровня сигнала.

Зададим параметры блока

- Mean (среднее значение) = 0

- Variance (дисперсия) = 1

- Initial seed (начальное значение) = 0

- Sample time (такт дискретности) = 0.32

Блок Sign из раздела Math Operations определяет знак выходного сигнала.

Блок работает со следующим алгоритмом

- если входной сигнал положителен, то выходной сигнал равен 1

- если входной сигнал отрицателен, то выходной сигнал равен -1

- если входной сигнал равен 0, то и выходной сигнал равен 0.

В результате прохождения через этот блок формируется биполярный сигнал, принимающий значения 1 и -1.

Генератор несущей частоты (carrying frequency generator) представлен в виде блока Sine Wave (источник синусоидального сигнала)

Параметры блока:

- Sine Type (способ формирования сигнала) – Sample Based (по величине такта дискретности и количеству расчетных шагов на один период синусоидального сигнала)

-Выходной сигнал в этом режиме соответствует выражению
y=Asin(2?kfT+?)+b=Asin((2?k+l)/N)+b (3.1)
где А – амплитуда сигнала

f – частота сигнала в Гц

Т – такт дискретности

N – количество тактов в секунду

k – номер текущего шага, k=0,…,N-1

? – начальная фаза сигнала

l – начальная фаза, заданная количеством тактов

b – постоянная составляющая (смещение) сигнала
- Амплитуда = 1

- Постоянная составляющая сигнала = 0

- Количество тактов на один период синусоидального сигнала = 16

- Начальная фаза сигнала = 0

- Такт дискретности = 0,01

Блок Hit Crossing предназначен для определения момента времени, когда сигнал пересекает заданное пороговое значение. Зададим пороговое значение равное 0, а направление пересечение – rising (возрастание). В результате блок генерирует тактовые импульсы с частотой, равной несущей.

Сигнал с блока Sign поступает на вход Triggered Subsystem (Триггерная подсистема), где управляющим сигналом являются тактовые импульсы с блока Hit Crossing. Т-подсистема включается фронтом (перепадом уровня) управляющего сигнала и выполняет моделирование только на том шаге, где произошло это изменение. Зададим тип триггера rising (активизация подсистемы положительным фронтом).

Далее требуется из биполярного сигнала получить положительный. Для этого подадим его на вход блока выполнения операций отношения (Relational operator), установив тип оператора >. На другой его вход подадим Ground (Земля). На выходе получим двоичную последовательность со значениями 0 и 1.

Рисунок 3.1.1– Формирование случайной двоичной последовательности
Делитель частоты на 4 собран на трех D-триггерах (блоки D-Latch). Выход Q соединен со входом D через блок задержки на 1 такт дскретности (Unit Delay).

По прохождении через три таких триггера мы получаем прямоугольный сигнал с частотой Ft/4. Пропустим этот сигнал через блок Unit Delay, отнимем его с сигнала без задержки и получим кратковременные импульсы с частотой Ft/4.


Рисунок 3.1.2 – Делитель частоты на 4.

Параметры блоков

Memory

- Initial condition (начальное значение выходного сигнала) = 0

Unit Delay1

- Initial condition (начальное значение выходного сигнала) = 0

- Sample time (такт дискретности) = 0.32

Unit Delay2

- Initial condition (начальное значение выходного сигнала) = 0

- Sample time (такт дискретности) = 0.16

Unit Delay1

- Initial condition (начальное значение выходного сигнала) = 0

- Sample time (такт дискретности) = 0.01

Двоичная последовательность с источника поступает в сдвиговый регистр (shift register). Сдвиговый регистр имеет 1 вход и 4 выхода, на каждый из которых последовательно подается сигнал, сдвинутый по времени. Сдвиг производится при помощи блоков задержки Unit Delay.

Рисунок 3.1.3 – Сдвиговый регистр
Sample time (такт дискретности) блоков Unit Delay равен 0.16

Накопительный регистр (accumulate register) состоит из триггерных подсистем (Triggered subsystem), на вход которых подаются сигналы со сдвигового регистра, а управляющим является сигнал с делителя частоты.

Рисунок 3.1.4 – Накопительный регистр
Линия задержки (Delay line) производит задержку сигнала чтобы обеспечить запаздывание на 900. Таким образом мы получим синусоидальную и косинусоидальную составляющие.

Рисунок 3.1.5 – Линия задержки
Установим значение Sample time (такт дискретности) в блоках Unit Delay равным -1, т.е. значение будет равно предыдущему.

Сигналы с выхода накопительного регистра попарно перемножаем с несущим колебанием, после чего суммируются для получения результирующего сигнала.
3.2 Разработка демодулятора
В демодуляторе можно выделить исходный сигнал, помножив его на опорное колебание. Так как КАМ-сигнал представляет собой сумму двух АМ-сигналов, то и опорных колебаний должно быть два – сдвинутых на 900.

В качестве фильтров нижних частот можно использовать блоки Discrete-Time Integrator (Дискретный интегратор), в котором использован прямой метод Эйлера.

Метод использует аппроксимацию T/(z-1) передаточной функции 1/s. Выходной сигнал рассчитывается по выражению
(3.1)
где y – выходной сигнал интегратора;

k – номер шага моделирования;

Т – шаг дискретизации

u – входной сигнал интегратора.

Преобразователь уровень-код выделяет пару двоичных последовательностей, которые затем поступают в накопительный регистр. Первая последовательность получается путем сравнения сигнала со значением 0. Вторая – при помощи сравнения абсолютного значения величины сигнала со значением 0,4. Абсолютное значение получается при прохождении сигнала через блок Abs (блок вычисления модуля).

Параметры блока Abs

- Подавлять переполнение целого – ограничение сигнала целого типа выполняется корректно

- Фиксировать прохождение сигнала целого типа

Рисунок 3.2.1 – Преобразователь уровень-код
Накопительный регистр в демодуляторе такой же, что и в модуляторе.

Узел выделения частоты Ft разработан на логических элементах И и НЕ. На вход подается сигнал с частотой Ft/2 и Ft/4.


Рисунок 3.2.2. – Узел выделения частоты Ft
Сдвиговый регистр собран с помощью переключателей Switch, выполняющих переключение входных сигналов по сигналу управления. Сигналом управления являются тактовые импульсы с частотой Ft.

Параметры блока

- Условие прохождения через первый вход u2>=Threshold

- Threshold (порог) = 0,5

- Тип выходных данных выбирается в соответствии с внутренними правилами данного блока, а именно тип данных определяется типом данных входного сигнала, имеющего наибольшее значение.

Блок работает следующим образом. Если значение сигнала управления, подаваемого на средний вход, удовлетворяет выбранному условию, то на выход блока проходит сигнал с первого (верхнего) входа. В противном случае на выход блока будет поступать сигнал со второго (нижнего) входа.

Далее сигналы суммируются, и мы получаем исходную последовательность.


Рисунок 3.2.3 – Сдвиговый регистр
3.3 Канал связи
В канале связи рассмотрено влияние белого шума на модулированный сигнал. При помощи переключателя Manual Switch возможно переключения по желанию пользователя режима с использованием белого шума и без него.

Белый шум представлен при помощи блока Band-Limited White Noise, который задает сигнал заданной мощности, равномерно распределенной по частоте.

В данном блоке можно регулировать такие параметры, как мощность, такт дискретности и начальное значение генератора случайных чисел.


Рисунок 3.3.1 – Ввод белого шума в систему
Также смоделированы многолучевость и наложение другого моделированного сигнала.

Многолучевость представлена путем сложения исходного сигнала и двух отраженных. Блоки Gain (Усилитель) с КУ равными 0,5 и 0,2 предназначены для имитации затухания сигналов. Меняя параметры блока Unit Delay можно менять значение задержки сигналов.


Рисунок 3.3.2 – Имитация многолучевости в канале связи
Также смоделирован случай наложения АМ-сигнала на КАМ-сигнал. Последовательность с выхода генератора двоичных чисел (Bernoulli Binary Generator) перемножается с несущей. Далее вместе с КАМ-сигналом подается на сумматор.

Рисунок 3.3.3 – Наложение двух моделированных сигналов




Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации