background image

 

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA 

im. Jarosława Dąbrowskiego 

w Warszawie 

 

Wydział Elektroniki 

 

 

 

LABORATORIUM  SYGNAŁÓW I KODOWANIA 

 

 

Grupa 

 
 

 ............................ 

 

 

Podgrupa 

 
 

 ........................... 

 

 

Data wykonania 

ćwiczenia 

 

 ...........................  

 

 

Ćwiczenie prowadził 

 
 

 ...........................  

 
 

Ocena: 

 
 
 

 ...........................  

 

 

Skład podgrupy: 

 

 1. ............................................................  

 

 2. 

 ............................................................  

 3. 

 ............................................................  

 4. 

 ............................................................  

 5. 

 ............................................................  

 6. 

 ............................................................  

 7. 

 ............................................................  

 8. 

 ............................................................  

 9. 

 ............................................................  

 10.  ............................................................  

 

 

Data oddania 

sprawozdania 

 
 

 ...........................  

 

 

Podpis prowadzącego 

 
 
 

 ...........................  

 

 
Temat ćwiczenia: Pomiary parametrów i charakterystyk statystycznych sygnałów losowych 
 
 
 
 
1. Wykaz przyrządów pomiarowych użytych w ćwiczeniu 
 
Lp. Nazwa 

przyrządu Typ 

Firma 

Numer 

fabryczny 

1.  

 

 

 

2.  

 

 

 

3.  

 

 

 

4.  

 

 

 

5.  

 

 

 

background image

2. Obserwacja kształtów funkcji gęstości prawdopodobieństwa wartości chwilowych wybranych 
sygnałów losowych 
 
Na generatorze funkcyjnym firmy Agilent (HP) ustawić następujące wartości parametrów: 

•  wartość międzyszczytową (dynamikę sygnału) 500 mVpp [Ampl]; 

•  wartość składowej stałej 0V [Offset]; 
•  wartość częstotliwości podstawowej 1kHz [Freq]; 

•  współczynnik wypełnienia (dla fali prostokątnej) 50% [%Duty]. 

Następnie, dla poszczególnych sygnałów stochastycznych: 

A) sygnał normalny – szum biały [Noise]; 
B) sygnał harmoniczny z losową fazą; 
C) sygnał prostokątny z losową fazą; 
D) sygnał trójkątny z losową fazą; 
E) sygnał piłokształtny z losową fazą 

zaobserwować jak normują się (przy zwiększaniu liczby realizacji pomiarów N) kumulowane 
charakterystyki funkcji gęstości prawdopodobieństwa wartości chwilowych sygnałów. Dla N>100 
przerysować charakterystyki do odpowiednich ramek. Na osiach nanieść odpowiednie wartości! 
 

A) 

B)

 

 

 

 

 

C) 

D)

 

 

 

 

 

F)

 

background image

W ramce F) narysować charakterystykę funkcję gęstości prawdopodobieństwa wartości chwilowych dla 
zadanego przez prowadzącego sygnału ……………………………………….……………………… przy 
zmienionym jednym z parametrów (wskazanym przez prowadzącego – zaznaczyć, którym): 

a)  wartość międzyszczytowa (dynamika sygnału) 800 mVpp [Ampl]; 
b) wartość składowej stałej 250mV [Offset]; 
c)  wartość częstotliwości podstawowej 2kHz [Freq]; 
d) współczynnik wypełnienia (dla fali prostokątnej) 25% [%Duty]. 

 
 
3. Pomiary parametrów statystycznych sygnałów losowych 
 
Wykonać pomiary parametrów kumulowanych (uśrednionych) mgSg i m2g w funkcji liczby realizacji 
pomiarów N. Pomiary realizować dla N

od N =1 do 20 z krokiem co 1, 

(1, 2, 3, 4, …, 19, 20) 

od N =20 do 100 z krokiem co 5, 

(25, 30, 35, …, 95, 100) 

od N =100 do 300 z krokiem co 20, 

(100, 120, …, 280, 300) 

od N =300 do 1000 z krokiem co 50, 

(350, 400, …, 950, 1000) 

a) 
 dla 

sygnału …………………………..…………………………………………………. 

b) 
 dla 

sygnału …………………………..…………………………………………………. 

c) 
 dla 

sygnału …………………………..…………………………………………………. 

d) 
 dla 

sygnału …………………………..…………………………………………………. 

 

Jeżeli badany sygnał był sumą szumu (NOISE) i sygnału zdeterminowanego z losową fazą  (SIGNAL
oceń stosunek SNR mocy sygnału użytecznego (P

SIGNAL

) do mocy szumu (P

NOISE

). Pomiar ten wykonaj 

dla każdego z sumowanych sygnałów z osobna na podstawie pomiaru ich średniej mocy kumulowanej 
m2g dla N>100. W tym celu skorzystać z zależności: 

( )

( )

100

2

2

>

=

=

N

NOISE

SIGNAL

NOISE

SIGNAL

N

g

m

N

g

m

P

P

SNR

 

Dla sygnału normalnego (szumu) zapisać wartości wszystkich parametrów mgSgm2g dla N>100 (do 
wykorzystania w punkcie 5a). 
 
 
4. Tabela wyników (obliczenia) 
 
Dla każdego z sygnałów wykonać tabelę wyników według wzoru: 
 

mg 

Sg 

m2

mg

f

 

[mV] 

Sg

f

 

[mV] 

m2g

f

 

[(mV)

2

mg

n

 

Sg

n

 

m2g

n

 

1   

 

 

 

 

 

 

 

 

2   

 

 

 

 

 

 

 

 

3   

 

 

 

 

 

 

 

 

…   

 

 

 

 

 

 

 

 

950   

 

 

 

 

 

 

 

 

1000   

 

 

 

 

 

 

 

 

MAX 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MIN 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
gdzie: 
MAXMIN – 

wartości maksymalne i minimalne analizowanego parametru; 

background image

mgSgm2g – 

wartości parametrów wyznaczonych w trakcie pomiarów; 

mg

f

Sg

f

m2g

f 

– wartości parametrów przeliczone na jednostki fizyczne*; 

mg

n

Sg

n

m2g

– wartości parametrów unormowanych według zależności: 

( )

( )

(

)

MIN

MAX

n

mg

mg

mg

N

mg

N

mg

=

1000

 , 

( )

( )

(

)

MIN

MAX

n

Sg

Sg

Sg

N

Sg

N

Sg

=

1000

 , 

( )

( )

(

)

MIN

MAX

n

g

m

g

m

g

m

N

g

m

N

g

m

2

2

1000

2

2

2

=

 

 
*) Przeliczenie na jednostki fizyczne dokonujemy poprzez porównanie sygnału harmonicznego o zadanej 
wartości pik-pik (jej odpowiada określona wartość amplitudy sygnału harmonicznego, a tym samym 
określona wartość skuteczna tego sygnału) z odpowiadającą jej wartością skuteczną Sg(N) dla N>100. 
 
 
5. Charakterystyki normowania się parametrów statystycznych sygnałów losowych 
 
a) Jeżeli badanym sygnałem był sygnał normalny, wykreśl na jednym wykresie funkcje gęstości 

prawdopodobieństwa wartości chwilowych dla tych sygnałów, korzystając z wartości  parametrów   
mg

f

 (1000) i Sg

f

(1000). 

Jeżeli badanym sygnałem była suma sygnału normalnego i sygnału zdeterminowanego z losową fazą 
wykreślić opisane charakterystyki przy wykorzystaniu wartości parametrów zanotowanych w trakcie 
obliczania stosunku SNR (N>100). Na osiach nanieść parametry przeliczone na jednostki fizyczne. 

 

 

 

b) Wykreślić charakterystyki parametrów mg

f

Sg

f

m2g

f

  w funkcji N (na trzech wykresach – na każdym 

wykresie jeden parametr dla dwóch sygnałów). Na tych charakterystykach zaznaczyć dla każdego 
sygnału proste: 

 – 

mg

f

(1000), mg

f

(1000) ± 10%, mg

f

(1000) ± 5%; 

 – 

Sg

f

 (1000), Sg

f

 (1000) ± 2%, Sg

f

 (1000) ± 1%; 

 – 

m2g

f

 (1000) , m2g

f

 (1000) ± 0, 5%, m2g

f

 (1000) ± 0, 25%. 

  Na podstawie wykreślonych prostych znaleźć dla każdego sygnału i zaznaczyć na odpowiednim 

wykresie taką wartość N

i

, że: 

 

%

10

)

1000

(

)

(

%

10

)

1000

(

:

1000

1

1

+

mg

N

mg

mg

N

N

N

 

 

%

5

)

1000

(

)

(

%

5

)

1000

(

:

1000

2

2

+

mg

N

mg

mg

N

N

N

 

 

%

2

)

1000

(

)

(

%

2

)

1000

(

:

1000

3

3

+

Sg

N

Sg

Sg

N

N

N

 

 

%

1

)

1000

(

)

(

%

1

)

1000

(

:

1000

4

4

+

Sg

N

Sg

Sg

N

N

N

 

 

%

5

.

0

)

1000

(

2

)

(

2

%

5

.

0

)

1000

(

2

:

1000

5

5

+

g

m

N

g

m

g

m

N

N

N

 

 

%

25

.

0

)

1000

(

2

)

(

2

%

25

.

0

)

1000

(

2

:

1000

6

6

+

g

m

N

g

m

g

m

N

N

N

 

background image

 

 

c) Wykreślić charakterystyki parametrów unormowanych mg

n

,  Sg

n

,  m2g

n

 w funkcji N (na trzech 

wykresach – na każdym wykresie jeden parametr dla dwóch sygnałów). 

 

 

d) Dla  każdego sygnału z osobna, wykreślić na jednym wykresie trzy charakterystyki parametrów 

unormowanych mg

n

Sg

n

m2g

n

 w funkcji N

 
 
6. Wnioski 
 
We wnioskach zanotować swoje spostrzeżenia. Spróbować odpowiedzieć na poniższe pytania (rozwiązać 

zadania / problemy). 

a) Czy narysowane w punkcie 2 wszystkie charakterystyki są właściwe? Z czego może wynikać fakt, że 

np. w sygnale prostokątnym z losową fazą o współczynniku wypełnienia 50% pojawiające się 
dystrybucje mogą nie być jednakowej wielkości? 

b) Jak wpływa kształt rozkładu prawdopodobieństwa wartości chwilowych (a tym samym jak wpływają 

wartości parametrów statystycznych rozkładu) na szybkość stabilizowania się parametrów? 

c)  Które parametry stabilizują się najszybciej i dlaczego? 
d) Jaki jest sens, z punktu widzenia wykonywania pomiarów, wyznaczania wartości parametru N

i

e)  Czy z charakterystyk parametrów unormowanych można wyciągnąć inne wnioski dotyczące szybkości 

stabilizowania się tych parametrów aniżeli z charakterystyk dla parametrów nieunormowanych? Jeżeli 
tak, to dlaczego? 

f) Jeżeli badane były minimum dwa sygnały odpowiedzieć jak wpływa miara SNR na stabilizowanie się 

parametrów tych sygnałów? 

g*) W literaturze znaleźć zależności analityczne opisujące narysowane w punkcie 2. funkcje gęstości 

prawdopodobieństwa wartości chwilowych.