E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments

E.12.O.Лабораторный практикум
по курсу радиотехнические цепи и сигналы
НА базе аппаратно-програмных средств
National Instruments


В.П. Федосов, Ф.А. Растений


Таганрогский муниципальный радиотехнический институт

347928, ГСП-17А, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44, тел. 88634-371632, fed_val@tsure.ru


1. Введение E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments

Таганрогский муниципальный радиотехнический институт является одним из ведущих вузов в Южном Федеральном окружении, образовательные программки Electrical Engineering и Computer Engineering которого 1-ые в Рф прошли эквивалентизацию в Аккредитационной комиссии США в области техники и технологий E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments (ABET). При посещении ТРТУ комиссией ABET не в последнюю очередь учитывались методические заслуги Южно-Российского учебного центра технологий National Instruments, сделанного в ТРТУ в 2004 году на кафедре теоретических основ радиотехники E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments (ТОР) Радиотехнического факультета.

В согласовании с учебными планами направления «Радиотехника» одним из базисных курсов Федерального компонента общепрофессиональных дисциплин является курс «Радиотехнические цепи и сигналы» (РТЦиС), от уровня методического и аппаратного обеспечения лабораторного практикума которого E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments зависит качество подготовки бакалавров, инженеров и магистров. Ниже представлены результаты разработки и использования лабораторного практикума по этому курсу с внедрением технологий National Instruments.





Рис. 1. Южно-Российский учебный центр технологий National E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments Instruments


^ 2. Результаты работы

На кафедре ТОР разработан лабораторный практикум по ряду разделов курса РТЦиС, имеющий в собственном составе последующие лабораторные работы:

- прохождение случайных сигналов через линейные цепи;

- исследование явления нормализации негауссовых процессов узкополосными E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments цепями;

- прохождение случайных сигналов через нелинейные безынерционные цепи;

- аналоговый перемножитель как линейная параметрическая цепь;

- амплитудная модуляция в линейная параметрической цепи и детектирование;

- воздействие сигналов и помех на сенсоры.

Последние четыре лабораторные работы в E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments собственной базе имеют физический опыт на рабочей станции NI ELVIS.

Целью лабораторной работы «Прохождение случайных сигналов через линейные цепи» является исследование конфигураций параметров и черт стационарных эргодических случайных процессов при их E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments прохождении через типовые линейные радиотехнические цепи.

Исследовательская задачка заключается в исследовании особенностей реализаций узкополосных и широкополосных случайных процессов (СП), их спектров, корреляционных функций, плотностей вероятностей, обусловленных частотными качествами формирующей линейной цепи.

Не считая того, исследуется E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments явление нормализации негауссовых СП узкополосными цепями.

Лабораторная работа производится на модели лабораторной установки, сделанной на базе пакета программ LabVIEW 7.1 Professional. На рис. 2 показана передная панель применяемого виртуального прибора. На E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments ней показаны свойства и характеристики входного широкополосного СП. Устанавливается количество реализаций для оценки черт с применимой точностью, обеспечивается измерение характеристик плотности вероятности для оценки степени близости к нормальному закону и погрешности измерения.





Рис. 2. Передная E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments панель измерителей реализации и черт входного СП: спектральной плотности мощности, плотности вероятности и корреляционной функции, также оценок характеристик – среднего значения, среднеквадратического отличия (СКО), коэффициентов эксцесса и асимметрии


На рис. 3 представлены измеренные E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments реализация и свойства процесса на выходе ПФ и характеристики плотности вероятности.

На рис. 4 показана передная панель виртуальной измерительной установки для исследования эффекта нормализации негауссовых СП узкополосной линейной цепью, а именно – ПФ. Его E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments полоса и центральная частота регулируются в процессе проведения опыта, и делается оценка зависимости коэффициента эксцесса от полосы ПФ, показывающая степень близости выходного процесса к Гауссовому.





Рис. 3. Передние панели измерителей реализации и черт СП на E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments выходе полосового фильтра: спектральной плотности мощности, плотности вероятности и корреляционной функции, также оценок характеристик – среднего значения, среднеквадратического отличия (СКО), коэффициентов эксцесса и асимметрии





Рис. 4. Передная панель измерителей реализации и черт СП на выходах E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments жесткого ограничителя и полосового фильтра (ПФ) на его выходе: реализаций и плотности вероятности на входе и выходе ПФ, спектральной плотности мощности процесса на выходе нелинейной цепи, корреляционной функции на выходе ПФ E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments и оценок характеристик – среднего значения, среднеквадратического отличия (СКО), коэффициентов эксцесса и асимметрии.


На рис. 5 – рис. 10 показаны передние панели виртуальной установки для исследования конфигурации параметров СП на входе и выходах нелинейных безынерционных цепей: рис E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments. 5 – на входах; рис. 6 – на выходе квадратора; рис. 7 – на выходе блока возведения в третью степень; рис. 8 – в четвертую степень; рис. 9 – на выходе логарифматора; рис. 10 – на выходе жесткого ограничителя. Можно найти зависимость вида E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments плотности вероятности от типа нелинейности и ее характеристики по степени близости к нормальному закону.





Рис. 5. Передная панель измерителей реализации и черт СП на входах нелинейных безынерционных цепей.

Управление: число реализаций, центральная частота E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments ПФ т его полоса





Рис. 6. Передная панель измерителей реализации, черт и характеристик СП на выходе квадратора


Выставленные лабораторные исследования употребляются в экспериментальной части курсовой работы по курсу РТЦиС по данным личным числовым вариантам E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments характеристик процессов и исследуемых цепей.

Целью исследовательских работ модулятора является исследование процессов в параметрической цепи, выбор характеристик входных напряжений для формирования АМК без искажений огибающей.




Рис. 7. Передная панель измерителей реализации, черт и характеристик СП на E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments выходе блока возведения в третью степень





Рис. 8. Передная панель измерителей реализации, черт и характеристик СП на выходе блока возведения в четвертую степень





Рис. 9. Передная панель измерителей реализации, черт и характеристик СП на E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments выходе блока логарифмирования




Рис. 10. Передная панель измерителей реализации, черт и характеристик СП на выходе жесткого ограничителя


Для проведения физического опыта по исследованию процессов амплитудной модуляции и детектирования разработана установка на базе виртуальных измерительных устройств и панели E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments NI ELVIS. Для получения модулированных колебаний использован параметрический способ на базе аналогового перемножителя AD635, принципная электронная схема показана на рис. 11. Формирование входных сигналов и обработка выходных сигналов делается в разработанном для E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments этих целей VI. На рис. 12 представлены временные диаграммы входных и выходных напряжений и их диапазоны. Для конфигурации частот несущего и модулирующего колебаний и их уровней употребляются показанные на передней панели управляющие элементы E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments.

Разработана виртуальная установка для исследования нелинейного способа получения амплитудно-модулированных колебаний. Стоятся модуляционные свойства для разных типов черт нелинейных частей модулятора. Исследуется зависимость выходных колебаний и их спектров от типа E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments полосового фильтра в составе модулятора.

При исследовании операции детектирования делается определение характеристик цепи (свойства нелинейного элемента характеристик фильтра нижних частот) для неискаженного детектирования, построение черт детектирования (ХД) (квадратичной и линейной), исследуются виды искажений при E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments детектировании. Производится сопоставление сенсоров с различными чертами детектирования по помехоустойчивости при разных значениях входных отношений сигнал/шум для аддитивной консистенции сигнала и шума. При построении сенсора с квадратичной ХД употребляется E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments аналоговый перемножитель AD635 и панель NI ELVIS. Сенсор с линейной ХД строится на базе Configure Formula. Виртуальными измерительными устройствами делается расчет и визуализация черт на передних панелях, также измерение характеристик случайных напряжений. Обеспечивается анализ E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments временных диаграмм консистенции сигнал/шум, плотности вероятности, корреляционных функций, спектральных плотностей мощности для разных отношений сигнал/шум. Строятся зависимости выходного дела сигнал/шум от входного дела сигнал/шум для линейного и квадратичного режимов E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments сенсора. Отношение сигнал/шум на выходе сенсора определяется делением приращения среднего значения выходного процесса, вызванного возникновением на входе гармонического сигнала на фоне шума, на СКО выходного СП.




Рис. 11. Принципная электронная E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments схема экспериментальной установки по исследованию амплитудной модуляции и детектирования





Рис. 12. Временные и спектральные диаграммы амплитудной модуляции


3. Оборудование

При разработке лабораторного практикума использовались последующий программно-аппаратный комплекс National Instruments: пакет программ LabVIEW 7.1 Professional; рабочая станция NI E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments ELVIS; плата ввода-вывода PCI-6070E.


^ 4. Достоинства технологий National Instruments


Бесспорным преимуществом технологии National Instruments является высочайшая наглядность представления результатов измерений; меньше издержки времени на проведение измерительных операций, а, как следует, больше концентрация внимания E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments на исследование изучаемого явления; больше смысловая нагрузка в каждой лабораторной работе; выше точность измерений; меньше издержек времени и средств на разработку лабораторных циклов.

Работа выполнена при поддержке Ведомственной программки «Развитие E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments научного потенциала высшей школы(2006-2008 годы)».


Литература

  1. Гоноровский И.С., Демин М.П. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1994. – 480 с.

  2. Федосов В.П. Радиотехнические цепи и сигналы: для самостоятельного исследования E. 12. O. Лабораторный практикум по курсу радиотехнические цепи и сигналы на базе аппаратно-програмных средств National Instruments. Учебное пособие. – Таганрог: ТРТУ, 2004. – 208 с.

  3. Смирнов Н.Н., Федосов В.П., Растений Ф.А. Измерение черт случайных процессов: Конспект лекций. – М.: Сайнспресс, 2004. - 76 с.


e-n-yagovdik-telezhnaya-docent-kafedri-infekcionnih-boleznej-uchrezhdeniya-obrazovaniya-belorusskij-gosudarstvennij-medicinskij-universitet-kandidat-medicinskih-nauk-docent.html
e-nauchnie-ocenkiscientific-assessments-indikatori-i-ocenka-ekologicheskih-posledstvij.html
e-nesteroidnij-protivovospalitelnij-preparat.html