Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο Εργαστηριακή Άσκηση 5: Δειγματοληψία και ανακατασκευή σημάτων Προσομοίωση σε Η/Υ Δρ. Ηρακλής Σίμος Τμήμα: Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε. 1

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 2

3 1. Περιεχόμενα 2. Σκοπός Άσκησης Περιεχόμενα Ενότητας Προσομοίωση δειγματοληψίας σημάτων Χρονική / συχνοτική αναπαράσταση ημιτόνων μετά τη δειγματοληψία Δειγματοληψία και ύπαρξη αλλοίωσης (aliasing)...5 3

4 2. Σκοπός Άσκησης Στο σετ των ασκήσεων γίνεται εξοικείωση των σπουδαστών με συστήματα μετατροπής σήματος από αναλογική σε ψηφιακή μορφή. Στην άσκηση 5, γίνεται η εισαγωγή στις βασικές έννοιες της δειγματοληψίας και κβάντισης που είναι τα πρώτα στάδια της ψηφιοποίησης ενός συνεχούς σήματος. Οι στόχοι της άσκησης και τα θέματα τα οποία καλύπτει είναι: Η εξοικείωση με τη διαδικασία και τις βασικές έννοιες της δειγματοληψίας. Η εξέταση της λειτουργίας της λήψης και συγκράτησης δειγμάτων από σήματα. Η επίδραση διαφόρων παραμέτρων (συχνότητα δειγματοληψίας, εύρος παλμού δειγματοληψίας κτλ). Θεωρητική μελέτη συστήματος δειγματοληψίας και κβάντισης με προσομοίωση σε Η/Υ. 3. Περιεχόμενα Ενότητας Σκοπός Άσκησης Περιεχόμενα Ενότητας Προσομοίωση δειγματοληψίας σημάτων Χρονική / συχνοτική αναπαράσταση ημιτόνων μετά τη δειγματοληψία Δειγματοληψία και ύπαρξη αλλοίωσης (aliasing) 3.1 Προσομοίωση δειγματοληψίας σημάτων Χρονική / συχνοτική αναπαράσταση ημιτόνων μετά τη δειγματοληψία 1. Φορτώστε το αρχείο Matlab/Simulink aksisi5a.mdl. Το αρχείο προσομοιώνει ένα σύστημα που αθροίζει τρία ημιτονικά σήματα μετά από τη διαδικασία δειγματοληψίας. 2. Οι παράμετροι των ημιτόνων θα πρέπει να είναι σύμφωνοι με τον παρακάτω πίνακα: Sine Wave Amplitude Frequency (rad/sec) Phase (rad) Sample Time

5 Οι παράμετροι του φασματογράφου «Power Spectral Density» θα πρέπει να είναι: Παράμετρος Τιμή Length of Buffer 128 Number of FFT points 1024 Points plot 64 Sample time Εκτελέστε την προσομοίωση και παρατηρήστε τα τρία διαγράμματα του «Power Spectral Density». 4. Προσδιορίστε την συχνότητα δειγματοληψίας fs καθώς και τη συχνότητα Nyquist σε Hz. 5. Προσδιορίστε τη συχνότητα των τριών ημιτόνων σε Hz Δειγματοληψία και ύπαρξη αλλοίωσης (aliasing) 6. Φορτώστε το αρχείο Matlab/Simulink aksisi5b.mdl. Το αρχείο προσομοιώνει ένα σύστημα που δειγματοληπτεί ένα ημιτονικό σήμα με βαθμίδα sampling and hold. 7. Ρυθμίστε τις παραμέτρους της γεννήτριας παλμών «Pulse Generator» σύμφωνα με το παρακάτω Πίνακα: Παράμετρος Τιμή Amplitude 1 Period 5 Pulse width 1 Sample time Οι παράμετροι των ημιτόνων θα πρέπει να είναι σύμφωνοι με τον παρακάτω πίνακα: Παράμετρος Τιμή Amplitude 1 Frequency (rad/sec) 100 Phase (rad) 0 Sample time Εκτελέστε την προσομοίωση και παρατηρήστε τα τρία διαγράμματα του «Power Spectral Density». 5

6 10. Προσδιορίστε τη συχνότητα δειγματοληψίας f s του συστήματος. 11. Μπορεί να προσδιοριστεί η συχνότητα αποκοπής της δειγματοληψίας από τη χρονική αναπαράσταση του σήματος; 12. Υπάρχουν είδωλα του ημιτόνου στο διάγραμμα συχνοτήτων. Αν ναι, προσδιοριστούν. 13. Η διαδικασία της δειγματοληψίας έχει δημιουργήσει αντίγραφα του σήματος σε συγκεκριμένες συχνότητες. Να προσδιοριστούν οι συχνότητες αυτές. 14. Παρατηρείται αλλοίωση (aliasing) σε αυτό το παράδειγμα; Εξηγείστε. 15. Αυξήστε τη συχνότητα του ημιτόνου σε 300, 500, 800 και 1000 rad/sec και επαναλάβατε τα βήματα