České vysoké učení technické v Praze » Fakulta elektrotechnická » Katedra radioelektroniky »
» Laboratoř rádiových a vysokofrekvenčních měření

37LBR - Laboratoř rádiové komunikační techniky

VNACílem laboratorní výuky je umožnit studentům dobíhajícího magisterského studijního oboru “Radioelektronika” laboratorní práci v oblasti vysokofrekvenční komunikační techniky. Náplní předmětu jsou praktické realizace, experimenty a měření zaměřené zejména na moderní číslicové modulační metody, analýzu signálů a vysokofrekvenční zesilovače apod.

  • Magisterský obor Radioelektronika - 2601T010
  • Rozsah 0+4, klasifikovaný zápočet, zimní semestr, 5 kreditů
  • Anotace předmětu na serveru FEL
  • Rozvrh předmětu na serveru FEL


Paralelka Den a hodina Místnost Vyučující
101 pondělí, 7 - 10, 12:45 - 16:00 m. č. 438 Ing. Štěpán Matějka, Ph.D.
103 středa, 2 - 5, 8:15 - 11:45 m. č. 438 Ing. Štěpán Matějka, Ph.D.
104 středa, 7 - 10, 12:45 - 16:00 m. č. 438 Ing. Štěpán Matějka, Ph.D.


Organizační schéma semestru:

  • 1. týden - úvodní hodina (bezpečnost, obsah cvičení, podmínky udělení zápočtu, …)
  • 2. - 6. týden - měření laboratorních úloh 1 - 5
  • 7. - 12. týden - měření laboratorních úloh 6 - 11 (12. týden TEST 15 minut)
  • 13. týden - patrně nebude :-( (pondělí 31. 12. 2008 - Silvestr, středa 2. 1. 2008 - Děkanský den)
  • 14. týden - kontrola úloh, sčítání bodů, udělování zápočtů


Aktuality

  • 10. 11. 2007 - Přidány návody na druhou polovinu semestru.
  • 22. 9. 2007 - Přidány samostatné práce.
  • 28. 9. 2007 - Ve středu 3. 10. 2007 dopoledne byla z důvodu slavnostního shromáždění k zahájení akademického roku 2007-08 zrušena výuka. Poučení o bezpečnosti práce v lab. 438 a úvodní instruktáž pro paralelku 103 se přesouvá na středu odpoledne a proběhne společně s paralelkou 104 od 12:45.
  • 28. 9. 2007 - Přístupové heslo bude přiděleno na prvním cvičení.
  • 3. 1. 2008/7. 1. 2008 - Výsledky testu:
Student Počet bodů z testu
Dvorský 15,5
Kropelnický 8
Červ 15
Jágerský 9
Vencovský 15
Bulava 17
Kadlec 13,5
Paris 14,5
Pardubický 16
Kučera 14 + ?
Kotas 16,5
Jareš 9,5
Velička 15,5
Mitáček 12,5 + ?
Hanuš 14
Chromý 15 + ?
Papp 7 + ? - ???
Strnad 14 + ?
Jeřábek 11
Hekrdla 17
Jágerský 13,5 - 2. pokus
Kropelnický 19 - 2. pokus
Růžička 7
  • 7. 1. 2008 - Termíny testů: středa 9:15, středa 12:45. Kontrola protokolů: středa 9:30 až 11:45, 13:15 až 16:00 a čtvrtek 10:30 až 11:45, 13:00 až 14:30. Dále po předchozí konzultaci (e-mail) v průběhu zkouškového období.


Podmínky udělení zápočtu

Udělení zápočtu na konci semestru je podmíněno splněním následujících požadavků:

  1. Účast na cvičení (lze omluvit pouze jednu absenci)
  2. Předložení a schválení pracovního sešitu s vypracovanými úlohami
  3. Absolvování testu v závěru semestru
  4. Celkový počet získaných bodů > 10


1. Účast na cvičení

Z celkového počtu cvičení je dovolena pouze jedna absence bez náhrady. Větší počet absencí než jedna je nepřípustný a v takovém případě bude náhrada zameškaných cvičení řešena individuálně měřením v náhradním termínu či zpracováním domácí práce adekvátního rozsahu.

Náhradní měření je možné po dohodě s vyučujícím provést v průběhu semestru s jinou paralelkou, ovšem pouze v takovém případě, kdy nahrazovaná úloha bude volná (úlohu měří maximálně dva studenti současně). Další náhradní měření bude možno provést například v zápočtovém týdnu. Je však třeba mít na paměti, že první sada úloh již nebude v druhé půli semestru k dispozici. Ve zvláštních případech lze provést náhradu vypracováním samostatné práce, která bude spočívat v provedení teoretických rozborů vážících se k nahrazovaným úlohám s cílem zjistit studentovo porozumění dané problematice.

Domácí příprava před cvičením

Vzhledem k omezenému časovému prostoru na cvičeních se stanovuje všem studentům povinnost přicházet na cvičení připraveni prostudováním teoretických pasáží návodu k měřené úloze. Znamená to, že studenti vědí, co, čím a jak měří. Pořadí jednotlivých úloh je pevně stanoveno jejich očíslováním. Domácí příprava studentů by měla umožnit okamžité zahájení měření bez ztráty času způsobené čtením teoretické části návodu.

2. Pracovní sešit

Přestože se úlohy obvykle měří ve dvojicích, každý student je povinen vést si svůj pracovní sešit, který na konci cvičení (pokud stihne úlohu vypracovat), na dalším cvičení nebo v zápočtovém týdnu předkládá ke kontrole. Pracovní sešit je dokladem o uskutečnění měření a měl by dostát svému názvu. Musí obsahovat autentické záznamy pořízené v průběhu cvičení a následně jejich příslušné zpracování a prezentaci výsledků, které je již možné doplnit doma (např. i s pomocí výpočetní techniky, avšak v souladu s následujícími odstavci o zpracování a prezentaci výsledků). Cílem cvičení rozhodně není přimět studenty “vyrábět” v zápočtovém týdnu sešit s protokoly o měření. Takový sešit je v rozporu s požadavkem na autenticitu a nemůže být uznán. Pracovní seąit po skončení semestru zůstává studentům ke studijním účelům.

Při vedení pracovního sešitu by měl student dbát na jeho konzistenci a informační hodnotu. Záznamy v sešitě by se měly skládat z několika částí, které na sebe logicky navazují:

  • Datum měření, název měřené úlohy, konkrétní zadání úlohy (lze např. vlepit úkol měření dostupný na těchto internetových stránkách) s případným upřesněním zadání vyučujícím s ohledem na aktuální stav např. přístrojového vybavení.
  • Naměřené hodnoty a záznamy o okolnostech měření. Naměřené hodnoty je třeba přehledně zapisovat do pracovního sešitu (naměřené veličiny, jejich jednotky, zápis do tabulky) a dodržovat značení veličin použité v návodech ke cvičení. Kromě samotných výsledků měření je třeba si poznamenat i důležité údaje o okolnostech a podmínkách, za kterých bylo měření provedeno, jako např. nastavené základní parametry spektrálního analyzátoru (kmitočtové rozlišení, SPAN, referenční úroveň, útlum atenuátoru, použitý detektor), úroveň a frekvenci výstupního signálu použitého generátoru apod. Uvědomte si, že chybějící či chybně opsané hodnoty měřených veličin znehodnotí vaši práci.
  • Zpracování výsledků měření. Málokdy jsou naměřené hodnoty požadovanými výsledky měření. Téměř vždy je třeba provést výpočet podle v návodu uvedeného či vámi odvozeného vztahu. Pro kontrolu správnosti výpočtu je třeba uvádět použité vztahy (odkazy na ně) s případným odvozením včetně významu použitých symbolů korespondujícího s naměřenými veličinami. Číselné hodnoty výsledků je třeba uvádět s dostatečnou přesností vzhledem k odhadované přesnosti měření a dalšímu zpracování, a to včetně příslušných jednotek. Výsledky měření obsahující nesrovnalosti či dokonce prezentující nesmyslné hodnoty nelze uznat a bude vyžadována jejich oprava.
  • Prezentace výsledků. Všechny měřené závislosti je třeba vynášet do grafů, a to i v případě, že toto není výslovně uvedeno v zadání nebo návodu. Výběr podoby grafu, pokud není explicitně uvedeno, je přenechán na vašem technickém citu, předpokládá se však volba optimální formy (kartézské či polární souřadnice, Smithův diagram apod.). Nezapomeňte, že popis os je nedílnou součástí grafu a volte taková měřítka grafu (lineární či logaritmické dělení), která poskytují co nejlepší přehled o tvaru naměřených závislostí.

3. Absolvování testu v závěru semestru

V závěru semestru se bude psát krátký (15minutový) test ze znalosti otázek vážících se k úlohám z první a druhé poloviny semestru. V testu bude přibližně 20 otázek s možností jednoduché odpovědi (volba z daných možností, číslo, základní vzorec s vysvětlením veličin v něm, krátké vysvětlení v jedné až dvou větách apod.). Celkový dosažitelný počet bodů z testu je 20, při prvním opakování 18 (násobeno koeficientem k = 18/20), při druhém opakování 16 (násobeno koeficientem k = 16/20),…

4. Celkový počet bodů - klasifikace

Výsledná známka klasifikovaného zápočtu je určena součtem bodů dosažených v absolvovaném testu a ze samostatných prací podle následující stupnice

  • 0 až 10 bodů včetně - 4 - nevyhověl
  • 10 až 13,333.. bodů včetně - 3 - dobře
  • 13,333.. až 16,666.. bodů včetně - 2 - velmi dobře
  • více než 16,666.. bodů - 1 - výborně


Samostatné práce umožňují studentům získat v průběhu semestru určitou bodovou jistotu, která je může v případě neúspěšně absolvovaného testu zachránit před jeho opakováním (a případnou profesní kompromitací před kolegy ;-)).

Návody ke cvičením

Návody ke cvičením najdete zde.

Samostatné práce

Na tomto místě budete pravidelně v noci ze středy na čtvrtek nacházet zadání bodovaných samostatných prací k individuálnímu řešení. První student, který osobně či emailem (matejka@feld.cvut.cz) doručí správné řešení samostatně bodovaného úkolu (rozhoduje datum a čas doručení) získává plný počet bodů. Nekompletní či chybné řešení nebude uznáno. Pokud bude samostaná práce bodována i za řešení odevzdaná v dalším pořadí, získává druhý, třetí,… student příslušně redukovaný počet bodů.

Řešení je uznáno pouze v případě jeho původnosti. Kopie již odevzdaného řešení, jakkoliv kamuflovaná, nebo řešení velmi podobné již odevzdanému řešení nemohou být uznány.

Samostatná práce č. 1

Napište script v prostředí Matlab, který pro okno zadané ve formátu N=pocet_vzorků_okna; n=0:(N-1); w=definice_okna(n); (např. N=4096; n=0:(N-1); w=0.5(1-cos(2*pi*n/(N-1))); pro Hanningovo okno o 4096 vzorcích) vypočte tyto parametry s přesností na alespoň 7 míst:

  • ENBW v násobcích binové rozteče
  • koherentní zisk v dB
  • zisk zpracování v dB
  • půlbinový pokles v dB
  • WCPL v dB
  • 3dB a 6 dB šířka pásma v násobcích binové rozteče
  • souřadnice maxim několika postranních laloků
  • rychlost poklesu laloků (alespoň odhad)
  • potlačení nejsilnějšího postranního laloku v dB (nemusí to být vždy první postranní lalok!)

a zobrazí jednostrannou spektrální reprezentaci okna ve volitelné šířce zadané jako parametr v násobcích binové rozteče (tedy pro hodnotu např. 5 bude v případě obdélníkového okna zobrazena polovina hlavního laloku a čtyři postranní laloky.

Nápověda: Pro hledání 3dB a 6dB šířky pásma lze použít funkci fzero(), pro hledání extrémů funkci fminbnd().

  1. student: …Vojtěch Pardubický… (3 body)
  2. student: ………………………………………….. (2 body)
  3. student: …Pavel Červ, Ondřej Dvorský… (po 0,5 bodu)

Samostatná práce č. 2

Navrhněte odporový gamma-článek (dva odpory R1 a R2), který bude oboustranně impedančně přizpůsobený k impedancím Zgen = 50 ohmů, Zload = 20 ohmů. Podmínkou návrhu je taktéž dosažení minimálního útlumu gamma-článku. Pro tento článek vypočtěte šumovou teplotu na výstupu v případě šumové teploty zdroje (Zgen = 50 ohmů) T1 = 290 K a T2 = 15000 K. Šumová teplota obou odporů nechť je 290 K. Nápověda. (88.28 KiB, 0x)

  1. student: ………………………………………….. (2 body)
  2. student: ………………………………………….. (1 bod)

Samostatná práce č. 3

Vypočtěte spektrální výkonovou hustotu (PSD) signálu 802.11b 1Mbps - signál je kontinuální a je tvořen náhodnou datovou posloupností 0 a 1, jejíž data jsou IID (Independent & Identically Distributed) a scramblována Barkerovou 11bitovou posloupností (klasické DSSS). Nápovědou může být tento (253 KiB, 0x) nebo tento (224.21 KiB, 0x) soubor. Předpokládám uvedení všech dílčích matematických úprav.

  1. student: ………………………………………….. (2 body)
  2. student: ………………………………………….. (1 bod)

Samostatná práce č. 4

Napište script v prostředí Matlab, který zobrazí teoretickou spektrální výkonovou hustotu (PSD) signálu 802.11b 1Mbps (viz výše) spolu s výsledkem simulace PSD tohoto signálu a) metodou průměrované FFT a b) metodou Welchova periodogramu.

  1. student: …Pavel Červ… (2 body)
  2. student: ………………………………………….. (1 bod)

Samostatná práce č. 5

Pomocí šumového generátoru (NFA) byla u dvojbranu (např. zesilovače) naměřena sada šumových čísel Fi odpovídajících různým admitancím generátoru Ygi, i = 1..5

  • Yg1 = 20 + j30 mS … F1 = 4.332 dB
  • Yg2 = 15 mS ……… F2 = 3.134 dB
  • Yg3 = 20 - j7 mS …. F3 = 2.897 dB
  • Yg4 = 40 - j25 mS … F4 = 3.874 dB
  • Yg5 = 10 - j10 mS … F5 = 6.418 dB

Vytvořte v programu Matlab script, který pomocí regrese nalezne tzv. čtyři šumové paramety zesilovače: Yopt (reálná a imaginární část), Fmin a Rn. Jde tedy o minimalizaci výrazu \sum_i\abs{F_i - \left(F_{min} + \frac{R_n}{\Re{Yg}\abs{Y_g-Y_{opt}}^2}\right)}^2 skrze parametry Fmin, Re(Yopt), Im(Yopt) a Rn. Nápověda: Dobeš, Žalud: Moderní radiotechnika. BEN, Praha 2006.

  1. student: …Štěpán Matějka… (2 body)

Samostatná práce č. 6

Vytvořte script v Matlabu, který na základě znalosti s-parametrů dvojbranu s11, s12, s21 a s22 a čtyř šumových parametrů Fmin, Rn, Re(Yopt), Im(Yopt) vypočte čtyři základní výkonové parametry Apmax, Gammaopt, gammaw (Žalud, Dobeš str. 379) a dále vykreslí v rovině činitele odrazu generátoru a) 2D zobrazení řezů pro konstantní F a Ap (svazky kružnic) a b) 3D zobrazení “parabol” pro F a Ap. Pro test použijte hodnoty:
Fmin = 2, Yopt = 30*exp(j0.2) mS, Rn = 70, s11 = 0.65/130deg, s12=0.01/-4deg, s21 = 1.8/12deg, s22 = 0.48/-145deg.

  1. student: ………………………………………….. (2 body)
  2. student: ………………………………………….. (1 bod)

Samostatná práce č. 7

Odvoďte vztah (24.9) v úloze LBR5. Vyjděte z náhradního obvodu krystalového rezonátoru.

  1. student: …Michal Kučera… (1 bod)

Samostatná práce č. 8

Test pozornosti. Sečtěte tato čísla: 12345 a 98765

  1. student: …Vojtěch Pardubický… (0,1 bodu)

Samostatná práce č. 9

Nechť měřené napětí u(t) je úzkopásmový náhodný proces, pro nějž platí u(t) = I(t)*cos(omega*t) + j*Q(t)*sin(omega*t). Komponenty I(t) a Q(t) mají shodná normální (gaussovská) rozložení N(sigma,mju), přičemž mju = 0. Pro amplitu komplexní obálky tohoto signálu nechť platí ue(t) = sqrt(I(t)^2 + Q(t)^2). Argument (fáze) komplexní obálky budiž v dalších výpočtech nezajímavým parametrem.

  • Odvoďte pravděpodobnostní rozložení obálky ue(t).
    1. student: ………………………………………….. (1 bod)
  • Vypočtěte střední hodnotu obálky ue(t).
    1. student: ………………………………………….. (1 bod)
  • Vypočtěte střední hodnotu výkonu obálky ue(t) na reálné zátěži R.
    1. student: ………………………………………….. (1 bod)
  • Odvoďte pravděpodobnostní rozložení logaritmu obálky ue(t), tj. signálu uel(t) = 20*log(ue(t)).
    1. student: ………………………………………….. (1 bod)
  • Vypočtěte střední hodnotu signálu uel(t).
    1. student: ………………………………………….. (1 bod)


Odkazy

Zatím žádné.

mates 2007/09/28 10:14

root/cz/37lbr/37lbr.txt · Last modified: 2008/02/22 14:24 by mates
www.chimeric.de Creative Commons License Valid CSS Driven by DokuWiki do yourself a favour and use a real browser - get firefox!! Recent changes RSS feed Valid XHTML 1.0