CÁC BÀI THỰC HÀNH MÔN HỌC TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG - Bài 4

Chia sẻ: Nguyen Trung Kien | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

257
lượt xem 59
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích - Xác định chuỗi Fourier của tín hiệu liên tục tuần hoàn - Xác định phổ Fourier của tín hiệu liên tục - Mô phỏng các tín hiệu vào ra của mạch lọc RC và hệ thống điều chế/giải điều chế tín hiệu với Simulink

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CÁC BÀI THỰC HÀNH MÔN HỌC TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG - Bài 4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN CÁC BÀI THỰC HÀNH MÔN HỌC TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG ( 6 bài) H ọ và tên sinh viên: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mã lớp thí nghiệm: . . . . . . . . . . Mã số sinh viên: . . . . . . . . . . (Sinh viên phải nộp lại vào buổi bảo vệ tuần cuối cùng để chấm điểm) HÀ NỘI - 2010 4-1
BÀI 4 Ứng dụng của lý thuyết Fourier trong thiết kế bộ lọc và điều chế tín hiệu I. Mục đích  Xác đ ịnh chuỗi Fourier của tín hiệu liên tục tuần ho àn  Xác đ ịnh phổ Fourier của tín hiệu liên tục  Mô phỏng các tín hiệu vào ra của mạch lọc RC và hệ thống điều chế/giải điều chế tín hiệu với Simulink II. Yêu cầu đối với sinh viên  Thực hiện trước Bài 4.1 và 4.2 ở nhà.  Đọc tài liệu hướng dẫn và trả lời được các câu hỏi của CBHD trước khi làm thực hành  Hoàn thành nội dung bài thực hành (kể cả các b ài về nhà) trước khi tham dự buổi tiếp theo III. Nội dung Bài 4.1 (tự chuẩn bị và làm ở nhà): Biểu diễn tín hiệu tuần hoàn bằng chuỗi Fourier Cho mạch điện RC như Hình 4.1. Biết hiệu điện thế của to àn mạch vin (t ) và hiệu điện thế trên hai đ ầu của tụ điện vout (t ) lần lượt là tín hiệu vào và tín hiệu ra của hệ thống. Khi đó đáp ứng xung của hệ có biểu thức 1  t RC g (t )  e u (t ) RC với u (t ) là tín hiệu b ước nhảy đơn vị. Hình 4.1 Giả thiết RC  0.5 và tín hiệu vào vin (t )  10 sin t  2 sin(30t ).  Các em hãy: a) Biểu diễn tín hiệu vào vin (t ) thành chuỗi Fourier dạng vin (t )   ak e jk0t trong đó k là số k nguyên và 0 là tần số cơ b ản của tín hiệu. b ) Tính toán và biểu diễn tín hiệu ra vout (t ) thành chuỗi Fourier dạng vout (t )   ck e jk0t trong k đó các hệ số ck được tính từ công thức ck  ak G  jk0  ,  G  jk0    g ( )e  jk0 d  ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... 4-2
Bài 4.2 (tự chuẩn bị và làm ở nhà): Xác định và vẽ phổ Fourier của tín hiệu Cho tín hiệu x(t )  10 cos t. a) Hãy vẽ phổ Fourier của x (t ) lên Hình 4.2a X ( j )  0 Hình 4.2a. Phổ Fourier của x (t ) b ) Với y(t )  x(t ) cos(30t ) trong đó cos(30t ) được gọi là sóng mang, hãy vẽ phổ Fourier của y(t ) lên Hình 4.2b. Y ( j )  0 Hình 4.2b. Phổ Fourier của y (t ) c) Với z (t )  2 y (t ) cos(30t )  2 x (t ) cos 2 (30t ), hãy vẽ phổ Fourier của z (t ) lên Hình 4.2c. Z ( j )  0 Hình 4.2c. Phổ Fourier của z (t ) d ) Hãy cho biết làm thế nào để thu được phổ Fourier X ( j ) từ phổ Fourier Z ( j ) ? ................................................................................................................................................................ ...................................................................................................................................................... Bài 4.3 (thực hiện có hướng dẫn tại PTN): Tính chất lọc của mạch điện RC Với mạch đ iện và các giả thiết như Bài 4 .1, để mô phỏng các tín hiệu vào và ra của hệ, các em hãy xây dựng sơ đồ Simulink như Hình 4.3. Hình 4.3 Sơ đồ Simulink cho Bài 4.3 Sau khi khai báo tham số cho các khối tạo sóng sin (Sine Wave) như Hình 4.4 và chọn thời gian mô phỏng là 20 giây, các em hãy vẽ đồ thị tín hiệu vào và ra lên Hình 4.5. 4-3
Hình 4.4 Khai báo tham số cho các khối tạo sóng sin 15 15 10 10 5 5 input input 0 0 -5 -5 -10 -10 -15 -15 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 time time Hình 4.5. Tín hiệu vào và ra cho Bài 4.3  Từ đồ thị tín hiệu vào/ra, các em có nhận xét gì về tính chất lọc của mạch điện RC? ................................................................................................................................................................ Bài 4.4 (thực hiện có hướng dẫn tại PTN): Điều chế biên độ Sơ đồ Simulink ở Hình 4 .6 dưới đây minh họa một hệ thống điều chế/giải điều chế lý tưởng. Hình 4.6 Sơ đồ Simulink cho bài 4.4 4-4
Các em hãy xây dựng sơ đồ Simulink như Hình 4.6 với các tham số của các khối tạo sóng sin và khối thiết kế bộ lọc tương tự (Analog Filter Design) như trên Hình 4.7. Hình 4.7. Khai báo tham số cho các khối tạo sóng sin và khối thiết kế bộ lọc tương tự Chọn thời gian mô phỏng là 10 giây, các em hãy vẽ lại đồ thị của các tín hiệu x(t ), y (t ), z (t ) và tín hiệu ra của bộ lọc vào Hình 4.8.  Hãy giải thích về dạng sóng của các tín hiệu đó dựa trên đồ thị phổ Fourier của x(t ), y (t ), z (t ) đ ã nhận đ ược ở Bài 4.2 ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... 4-5
10 10 8 8 6 6 4 4 2 2 x(t) y(t) 0 0 -2 -2 -4 -4 -6 -6 -8 -8 -10 -10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t t 20 15 15 10 10 5 5 recovered x(t) z(t) 0 0 -5 -5 -10 -10 -15 -20 -15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t t Hình 4.8. Các tín hiệu cho Bài 4.4 Bài 4.5 (về nhà tự làm) Các em hãy xây d ựng sơ đồ Simulink để mô phỏng tín hiệu vào và ra của mạch điện RC ở Bài 4.1 với các giả thiết sau :  RC  1  Tín hiệu vào vin (t ) là xung vuông như mô tả trên Hình 4.9 với biên đ ộ A  1 và chu kỳ T  5.  Thời gian mô phỏng là 10 giây. Hình 4.9. Tín hiệu vào cho Bài 4.5  Các em hãy vẽ các tín hiệu sau khi chạy mô phỏng lên Hình 4.10. 1.5 vin(t) vC(t) 1 0.5 0 -0.5 0 2 4 6 8 10 Hình 4.10. Các tín hiệu vào/ra cho Bài 4.5 4-6