РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
(ФГБОУ ВО «ВГТУ», ВГТУ)
КАФЕДРА РАДИОТЕХНИКИ
По лабораторной работе № 1
Конарева Дмитрия Вадимовича
(дата) (подпись)
Факультет радиотехники и электроники (ФРТЭ)
Направления (специальности) подготовки 11.04.01.
«Радиотехника»
Дисциплина «Обработка сигналов на фоне шума»
Курс первый, группа мРТ-221
«_____»____________________ г. _________________
(дата аттестации) (оценка, полученная при аттестации)
Руководитель ___________ д.т.н. Токарев Антон Борисович
Воронеж 2023 г
Введение
Цель работы – экспериментальное исследование процедуры обработки смеси случайного полезного сигнала и шума фильтром Колмогорова-Винера.
Лабораторная работа № 1
Подготовительное (домашнее задание):
Согласно заданному варианту выполним домашнее задание. Полученный результат представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 – Листинг MathCAD домашнего задания
Осуществим приближенную кусочно-линейную аппроксимацию рассчитанной выше АЧХ фильтра и сохраним её в текстовом файле с расширением «ini».
Выполнение лабораторных исследований:
Этап 1. Исследование погрешности фильтрации сигналов при точной реализации фильтра Колмогорова-Винера
4.1. Установим частоту дискретизации FS = 48 кГц, а объем формируемой выборки N = 4096 отсчетов.
4.2. Для своей бригады установим тип и параметры модулей № 1, 4 в соответствии с исходными данными. Левый анализатор подключить к контрольной точке №4 и по осциллографу и спектроанализатору убедиться в формировании сигнала нужной формы.
4.3. Установим для своей бригады тип и параметры модуля № 2 в соответствии с требованиями к аддитивному шуму из исходных данных. Правый анализатор подключить к выходу модуля, формирующего шум, и с помощью осциллографа (спектроанализатора) пронаблюдаем, что наблюдаемый процесс соответствует требованиям индивидуального задания.
4.4. Переключим правый анализатор на контрольную точку № 7, зафиксируем в отчете к лабораторной работе вид осциллограммы и спектральной плотности мощности аддитивной смеси сигнала и шума.
4.5. Переключим левый анализатор, подключенный к модулю, формирующему полезный сигнал, в состояние «Оценка с.к.ошибки»; в указанном состоянии анализатор рассчитывает среднеквадратическую погрешность между сигналами в точке, к которой он подключен, и выходом всей схемы моделирования – сигналом в контрольной точке № 5. Занесём в отчет погрешность, соответствующую приёму полезного сигнала вместе с шумом без какой-либо обработки.
Как видно по полученным результатам, при отсутствии какой-либо обработки среднеквадратическую погрешность принимает неприемлемые значение и прием полезного сигнала невозможен.
4.6. Установим модуль № 5 в состояние «Aвто.фильтр Колмогорова-Винера» и в окне «Параметры модулей» указажем для него источник полезного сигнала «1».
4.7. Переключим правый анализатор на контрольную точку №5, зафиксируем в отчете к лабораторной работе вид осциллограммы и спектральной плотности мощности профильтрованной смеси сигнала и шума. Убедимся, что фильтрация приближает форму сигналов (в контрольной точке № 5) к форме исходного полезного сигнала.
4.8. По левому анализатору, подключенному к модулю формирования полезного сигнала, находящемуся в состоянии «Оценка с.к.ошибки» определим и занесём отчет среднеквадратическую погрешность фильтрации сигнала «автоматическим» фильтром Колмогорова-Винера.
Полученный результат незначительно отличается от значения средней мощности ошибки фильтрации, полученного при выполнении домашнего задания.
Сравним полученное значение с результатами домашних расчетов из п. 2; в случае существенных расхождений проконтролируем правильность выполнения этапа 1 лабораторных исследований.
Этап 2. Исследование влияние неточности реализации фильтра Колмогорова-Винера на погрешность фильтрации.
4.9. Переключим модуль № 5 в состояние «Фильтр с загружаемой АЧХ». В окне «Параметры модулей» укажем для него «Номер файла» равный номеру бригады (номеру файла, подготовленного при выполнении п. 3).
4.10. По правому анализатору убедимся, что профильтрованный сигнал, наблюдаемый на выходе № 5 и отображаемый правым анализатором, близок по форме к исходному полезному сигналу.
4.11. По данным левого анализатора, установленного в состояние «Оценка с.к.ошибки», определим и занесём в отчет среднеквадратическую погрешность фильтрации сигнала, подготовленным при выполнении домашнего задания фильтром Колмогорова-Винера.