Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Сигнал



План:


Введення

Сигналтеорії інформації та зв'язку) - матеріал носій інформації, який використовується для передачі повідомлень в системі зв'язку. Сигнал може генеруватися, але його прийом не обов'язковий, на відміну від повідомлення, яке повинно бути прийнято приймаючою стороною, інакше воно не є повідомленням. Сигналом може бути будь-який фізичний процес, параметри якого змінюються відповідно до переданим повідомленням.

Сигнал, детермінований чи випадковий, описують математичною моделлю, функцією, що характеризує зміну параметрів сигналу. Математична модель подання сигналу, як функції часу, є основоположною концепцією теоретичної радіотехніки, що опинилася плідною як для аналізу, так і для синтезу радіотехнічних пристроїв і систем. У радіотехніці альтернативою сигналу, який несе корисну інформацію, є шум - зазвичай випадкова функція часу, що взаємодіє (наприклад, шляхом додавання) з сигналом і викривляє його. Основним завданням теоретичної радіотехніки є отримання корисної інформації з сигналу з обов'язковим урахуванням шуму.


1. Класифікація сигналів

За фізичну природу носія інформації:

  • електричні;
  • електромагнітні;
  • оптичні;
  • акустичні

та ін;

За способом завдання сигналу:

  • регулярні (детерміновані), задані аналітичної функцією;
  • нерегулярні (випадкові), що приймають довільні значення в будь-який момент часу. Для опису таких сигналів використовується апарат теорії ймовірностей.

Залежно від функції, яка описує параметри сигналу, виділяють аналогові, дискретні, квантовані і цифрові сигнали:


1.1. Аналоговий сигнал (АС)

Аналоговий сигнал

Більшість сигналів мають аналогову природу, тобто змінюються безперервно в часі і можуть приймати будь-які значення на деякому інтервалі. Аналогові сигнали описуються деякої математичної функцією часу.

Приклад АС - гармонійний сигнал - s (t) = A cos (ω t + φ).

Аналогові сигнали використовуються в телефонії, радіомовленні, телебаченні. Ввести такий сигнал в комп'ютер і обробити його неможливо, так як на будь-якому інтервалі часу він має нескінченну безліч значень, а для точного (без похибки) представлення його значення потрібні числа нескінченної розрядності. Тому необхідно перетворити аналоговий сигнал так, щоб можна було представити його послідовністю чисел заданої розрядності.

Дискретний сигнал

1.2. Дискретний сигнал

Дискретизація аналогового сигналу у тому, що сигнал представляється у вигляді послідовності значень, узятих в дискретні моменти часу. Ці значення називаються відліками. Δt називається інтервалом дискретизації.

1.2.1. Квантований сигнал

Квантований сигнал

При квантуванні вся область значень сигналу розбивається на рівні, кількість яких має бути представлено в числах заданої розрядності. Відстані між цими рівнями називається кроком квантування Δ. Число цих рівнів дорівнює N (від 0 до N-1). Кожному рівню присвоюється певна кількість. Відліки сигналу порівнюються з рівнями квантування і в якості сигналу вибирається число, відповідне деякому рівню квантування. Кожен рівень квантування кодується двійковим числом з n розрядами. Кількість рівнів квантування N і число розрядів n двійкових чисел, що кодують ці рівні, пов'язані співвідношенням n ≥ log 2 (N).


1.2.2. Цифровий сигнал

Цифровий сигнал

Для того, щоб представити аналоговий сигнал послідовністю чисел кінцевої розрядності, його слід спочатку перетворити в дискретний сигнал, а потім піддати квантування. Квантування є окремим випадком дискретизації, коли дискретизація відбувається за однаковою величиною званої квантом. У результаті сигнал буде представлений таким чином, що на кожному заданому проміжку часу відомо наближене (квантованное) значення сигналу, яке можна записати цілим числом. Якщо записати ці цілі числа в двійковій системі, вийде послідовність нулів і одиниць, що і буде цифровим сигналом.


2. Сигнал і подія

Подія (одержання записки, спостереження сигнальної ракети, прийом символу по телеграфу) є сигналом тільки в тій системі відносин, в якій повідомлення розпізнається значущим (наприклад, в умовах бойових дій сигнальна ракета - подія, значуща тільки для того спостерігача, якому вона адресована). Очевидно, що сигнал, заданий аналітично, подією не є і не несе інформацію, якщо функція сигналу і її параметри відомі спостерігачеві.

У техніці сигнал завжди є подією. Іншими словами, подія - зміна стану будь-якого компонента технічної системи, впізнавати логікою системи як значиме, є сигналом. Подія, непізнаваний даною системою логічних або технічних відносин як значиме, сигналом не є.

, простір імен, система відліку


3. Подання сигналу і спектр

Є два способи представлення сигналу в залежності від області визначення: часовий і частотний. У першому випадку сигнал представляється функцією часу s (t) характеризує зміну його параметра.

Крім звичного тимчасового подання сигналів і функцій при аналізі та обробці даних широко використовується опис сигналів функціями частоти. Дійсно, будь-який як завгодно складний за своєю формою сигнал можна представити у вигляді суми більш простих сигналів, і, зокрема, у вигляді суми найпростіших гармонійних коливань, сукупність яких називається частотним спектром сигналу.

Для переходу до частотного способу представлення використовується перетворення Фур'є :
S (\ omega) = \ int \ limits_ {- \ infty} ^ {+ \ infty} s (t) e ^ {-j \ omega t} \, dt .
Функція S (ω) називається спектральною функцією або спектральною щільністю.
Оскільки спектральна функція S (ω) є комплексною, то можна говорити про спектр амплітуд | S (ω) | і спектрі фаз φ (ω) = a r g (S (ω)) . Фізичний сенс спектральної функції: сигнал s (t) представляється у вигляді суми нескінченного ряду гармонійних складових (синусоїд) з амплітудами \ Frac {| S (\ omega) |} {\ pi} d \ omega , Безперервно заповнюють інтервал частот від 0 до \ Infty , І початковими фазами φ (ω) .

Розмірність спектральної функції є розмірність сигналу, помножена на час.


4. Параметри сигналів

  • Потужність сигналу P (t) = s 2 (t)
  • Питома енергія сигналу E_ \ text {уд} = \ int \ limits_ {- \ infty} ^ \ infty {s ^ 2 (t) dt}
  • Тривалість сигналу T визначає інтервал часу, протягом якого сигнал існує (відмінний від нуля);
  • Динамічний діапазон є відношення найбільшої миттєвої потужності сигналу до найменшої:
D = 10 l g P m a x / P m i n
  • Ширина спектра сигналу F - смуга частот, у межах якої зосереджена основна енергія сигналу;
  • База сигналу є твір тривалості сигналу на ширину його спектру B = T F . Необхідно відзначити, що між шириною спектру і тривалістю сигналу існує обернено пропорційна залежність: чим коротше спектр, тим більше тривалість сигналу. Таким чином, величина бази залишається практично незмінною;
  • Відношення сигнал / шум дорівнює відношенню потужності корисного сигналу до потужності шуму;
  • Обсяг переданої інформації характеризує пропускну здатність каналу зв'язку, необхідну для передачі сигналу. Він визначається як добуток ширини спектра сигналу на його тривалість і динамічний діапазон
V = F T D

Література

  • Гоноровський І. С. Радіотехнічні ланцюги і сигнали - М .: Радіо і зв'язок, 1986. - 512 с.
  • Іванов М. Т., Сергієнко А. Б., Ушаков В. М. Теоретичні основи радіотехніки / Под ред. В. Н. Ушакова - М .: Вища школа, 2002. - 306 с.
  • Куликівський Л. Ф., Молотов В. В. Теоретичні основи інформаційних процесів - М .: Вища школа, 1987. - 248 с.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Телевізійний сигнал
Позивний сигнал
Тактовий сигнал
Цифровий сигнал
Аналоговий сигнал
Дискретний сигнал
Сигнал Wow!
Що має сигнал
Відношення сигнал / шум
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru