1. Основні поняття та визначення. Визначення радіоелектроніки. Визначення радіотехніки. Концепція сигналу. Класифікаційний аналіз сигналів. Класифікаційний аналіз радіотехнічних ланцюгів. Класифікаційний аналіз радіоелектронних систем.

Сучасна радіоелектроніка – це узагальнена назва низки областей науки і техніки, пов'язаних з передачею та перетворенням інформації на основі використання та перетворення електромагнітних коливань хвиль радіочастотного діапазону; основними з цих областей є:

радіотехніка, радіофізика та електроніка.

Основне завдання радіотехніки полягає у передачі інформації на відстань за допомогою електромагнітних коливань. У ширшому сенсі сучасна радіотехніка – галузь науки і техніки, пов'язана з генерацією, посиленням, перетворенням, обробкою, зберіганням, передачею та прийомом електромагнітних коливань радіочастотного діапазону, що використовуються передачі на відстань. Як випливає з цього, радіотехніка та радіоелектроніка тісно пов'язані і часто ці терміни замінюють одне одного.

Науку, що займається вивченням фізичних засад радіотехніки, називають радіофізикою.

1. Поняття сигналу.

Сигналом (від лат. signum - знак) називається фізичний процес або явище, що несе повідомлення про якусь подію, стан об'єкта, або передає команди управління, оповіщення тощо. Таким чином сигнал є матеріальним носієм повідомлення. Таким носієм може бути будь-який фізичний процес (світло, електричне поле, звукові коливання тощо). У радіоелектроніці вивчаються і використовують у основному електричні сигнали. Сигнали як фізичні процеси спостерігаються за допомогою різних приладів та пристроїв (осцилографом, вольтметрів, приймачів). Будь-яка модель відображає обмежену кількість найбільш істотних ознак реального фізичного сигналу. Несуттєві ознаки сигналу ігноруються спрощення математичного описи сигналів. Загальною вимогою до математичної моделі є максимальне наближення до реального процесу за мінімальної складності моделі. Функції, що описують сигнали можуть приймати речові та комплексні значення, тому часто говорять про речові та комплексні моделі сигналів.

Класифікація сигналів. По возм-ти передбачення мгн. значень сигналу будь-якої миті часу разл-ют:

Детерміновані сигнали, тобто. такі сигнали, для яких миттєві значення для будь-якого моменту часу відомі та передбачувані з ймовірністю рівної одиниці;

Випадкові сигнали, тобто. такі сигнали, значення яких у будь-який час неможливо передбачити з ймовірністю рівної одиниці.

Всі сигнали, що несуть інформацію, є випадковими, оскільки повністю детермінований сигнал (відомий) інформації не містить.

Найпростішими прикладами детермінованого та випадкового сигналів є напруги мережі та напруги шуму відповідно (див. рис.2.1).

У свою чергу випадкові та детерміновані сигнали можуть поділятися на безперервні або аналогові сигнали та дискретні сигнали, що мають кілька різновидів. Якщо сигнал можна вимірювати (спостерігати) будь-якої миті часу, його називають аналоговим. Такий сигнал існує будь-якої миті часу. Дискретні сигнали можуть спостерігатися і вимірюватися дискретні (окремі) обмежені за тривалістю до моменту появи відрізки часу. До дискретних сигналів відносяться імпульсні сигнали.

На малюнку показано два види імпульсів. Відеоімпульс та радіоімпульс. При формуванні радіоімпульсів відеоімпульс використовується як керуючий (модулюючий) сигнал і в цьому випадку між ними існує аналітичний зв'язок:

При цьому називається огинає радіоімпульсу, а функція- його заповненням.

Імпульси прийнято характеризувати амплітудою A, тривалістю, тривалістю фронту і зрізу при необхідності частотою або періодом повторення.

Імпульсні сигнали можуть бути різних видів. Зокрема розрізняють імпульсні сигнали, які називають дискретними (див. рис.2.3).

Цей різновид сигналів може бути представлений математичною моделлю у вигляді лічильної множини значень функції - де i = 1, 2, 3, ...., k, що відраховуються в дискретні моменти часу. Крок дискретизації сигналу за часом і амплітудою зазвичай величина постійна для даного типусигналу, тобто. мінімальне збільшення сигналу

Кожне з значень кінцевої множини S можна представити у двійковій системі обчислення у вигляді числа: - 10101; - 11001; - 10111. Такі сигнали називають цифровими.

Класифікація радіосистем та розв'язуваних ними завдань

За функціями, що виконуються, інформаційні радіосистеми можуть бути розділені на наступні класи:

передачі інформації (радіозв'язок, радіомовлення, телебачення);

вилучення інформації (радіолокація, радіонавігація, радіоастрономія, радіовимірювання тощо);

руйнування інформації (радіопротиводія);

управління різними процесами та об'єктами (безпілотні літальні апаратита ін.);

комбіновані.

У системі передачі є джерело інформації та її одержувач. У радіосистемі отримання інформації інформація як така не передається, а вилучається або з власних сигналів, випромінюваних у напрямку на досліджуваний об'єкт і відображених від нього, або з сигналів інших радіосистем, або з власного радіовипромінювання різних об'єктів.

Радіосистеми руйнування інформації служать для створення перешкод нормальної роботи конкуруючої радіосистеми шляхом випромінювання сигналу, що заважає, або прийому, навмисного спотворення і перевипромінювання сигналу.

У радіосистемах управління вирішується завдання виконання об'єктом деякої команди, що надсилається з пульта управління. Командні сигнали є інформацією для слідкуючого пристрою, який виконує команду.

Основними завданнями, що вирішуються радіосистемою під час прийому інформації, є:

Виявлення сигналу на тлі перешкод.

Розрізнення сигналів на тлі перешкод.

Оцінка параметрів сигналу.

Відтворення повідомлення.

Найбільш просто вирішується перше завдання, в якій із заданими ймовірностями правильного виявлення та помилкової тривоги слід прийняти рішення про наявність відомого сигналу у прийнятому повідомленні. Чим вище рівень завдання, тим складнішою стає схема приймаючого пристрою.

2. Енергія, потужність, ортогональність та когерентність сигналів. Взаємна енергія сигналів (інтеграл подібності). Концепція норми сигналу.

Практично з моменту зародження людські племена зіткнулося з необхідністю як накопичувати інформацію, а й обмінюватися нею друг з одним. Однак якщо з ближніми зробити це було не так вже й складно (мова та писемність), то з тими, хто був на далеких відстанях, цей процес викликав деякі проблеми.

Згодом вони були вирішені за допомогою винаходу сигналу. спочатку були досить примітивними (димові, звукові тощо), але поступово людство відкривало нові закони природи, що сприяло винаходу нових способів передачі інформації. Давайте дізнаємося, які види сигналів бувають, а також розглянемо, якими найчастіше користуються в сучасному суспільстві.

Що називається сигналом

Під цим словом мається на увазі закодована однією системою інформація, яка передається спеціальним каналом і може бути декодована іншою системою.

Багато вчених вважають, що здатність біологічних організмів або навіть окремих клітин взаємодіяти між собою (сигналізуючи про наявність поживних речовин або небезпеки) стала основною рушійною силою еволюції.

Як сигнал може виступати кожен фізичний процес, параметри якого адаптуються під тип переданих даних. Наприклад, у системі телефонного зв'язкупередавач перетворює слова абонента, що говорить, в електричний сигнал напруги, який по проводах передається до приймаючого апарату, біля якого знаходиться людина, що слухає.

Сигнал та повідомлення

Ці два поняття дуже близькі за значенням - вони містять певні дані, що передаються від відправника до одержувача. Однак між ними є відчутна відмінність.

Для реалізації поставленої мети повідомлення обов'язково має бути прийняте адресатом. Тобто його життєвий цикл складається з трьох етапів: кодування інформації – передача – декодування повідомлення.

У разі сигналу його прийняття не є обов'язковою умовою його існування. Тобто зашифровану в ньому інформацію можна декодувати, але чи це буде зроблено кимось - невідомо.

Класифікація за різними критеріями сигналів: основні види

У природі існує чимало різновидів сигналів, що мають різні особливості. У зв'язку з цим їх класифікації використовують різні критерії цих явищ. Таким чином, виділяють три категорії:

• За способом подачі (регулярний/нерегулярний).
• На кшталт фізичної природи.
• На кшталт функції, що описує параметри.

Сигнали на кшталт фізичної природи

Залежно від способу освіти види сигналів бувають наступними.

• Електричні (носій інформації - струм або напруга в електричному ланцюзі, що змінюються в часі).
• Магнітні.
• Електромагнітні.
• Теплові.
• Сигнали іонізуючих випромінювань.
• Оптичні/світлові.
• Акустичні (звукові).

Види сигналів останні два також є найпростішими прикладами комунікаційних технічних операцій, мета яких - оповіщення про особливості ситуації, що склалася.

Найчастіше їх використовують для попередження про небезпеку або несправності системи.

Нерідко звукові та оптичні різновиди використовуються як координуючі для налагодженої роботи автоматизованого обладнання. Так, деякі види сигналів управління (команди) є стимулюючими для системи, щоб почати діяти.

Наприклад, у протипожежних сигналізаціях для виявлення слідів диму датчиками вони видають пронизливий звук. Той, своєю чергою, сприймається системою як управляючий сигнал для гасіння вогнища займання.

Ще одним прикладом того, як сигнал (види сигналів на кшталт фізичної природи перераховані вище) активізує роботу системи у разі небезпеки, є терморегуляція людського організму. Так, якщо внаслідок різних факторів температура тіла підвищується, клітини «інформують» мозок про це і він включає «систему охолодження організму», більш відому всім як потовиділення.

За типом функції

За цим параметром виділяються різні категорії.

• Аналогові (безперервні).
• Квантові.
• Дискретні (імпульсні).
• Цифровий сигнал.

Всі ці види сигналів – електричні. Зумовлено це тим, що їх не лише легше обробляти, а й вони легко передаються на довгі дистанції.

Що таке аналоговий сигнал та його види

Така назва носять сигнали природного походження, що змінюються безперервно в часі (континуальні) і здатні набувати різних значень на деякому інтервалі.

Завдяки своїм властивостям вони чудово підходять для передачі даних у телефонному зв'язку, радіомовленні, а також телебаченні.

Фактично, решта видів сигналів (цифрові, квантові і дискретні) за своєю природою - це перетворені аналогові.

Залежно від безперервних просторів та відповідних фізичних величин, виділяються різні видианалогових сигналів

• Пряма.
• Відрізок.
• Окружність.
• Простір, що характеризується багатовимірністю.

Квантований сигнал

Як уже було сказано в минулому пункті, це все той же аналоговий вигляд, однак його відмінність полягає в тому, що він зазнав квантування. При цьому вся область його значень піддалася розбивці на рівні. Їх кількість представляється у числах заданої розрядності.

Зазвичай цей процес практично використовується при стисканні звукових або оптичних сигналів. Чим більше рівнів квантування, тим більш точною стає трансформація аналогового виду на квантовий.

Розглянутий різновид також відноситься до тих, які виникли штучним шляхом.

У багатьох класифікаціях видів сигналів цей сигнал не виділяється. Проте він є.

Дискретний вигляд

Цей сигнал відноситься до штучних і має кінцеве число рівнів (значень). Як правило, їх два чи три.

На практиці відмінність дискретного та аналогового способів передачі сигналів можна проілюструвати, порівнявши запис звуку на вінілової платівці та компакт-диску. На першій інформація подана у вигляді безперервної звуковий доріжки. А ось на другому - у вигляді випалених лазером точок з різною здатністю, що відбиває.

Цей вид передачі даних шляхом перетворення безперервного аналогового сигналу на набір дискретних значень у формі двійкових кодів.

Згаданий процес називається дискретизацією. Залежно від кількості символів у кодових комбінаціях (рівномірне/нерівномірне) його поділяють на два види.

Цифрові сигнали

Сьогодні цей спосіб передачі наполегливо витісняє аналоговий. Як і два попередні, він також є штучним. Насправді він представлений як послідовності цифрових значень.

На відміну від аналогового, аналізований набагато швидше та якісніше передає дані, паралельно очищаючи їх від шумових перешкод. Одночасно в цьому полягає і слабкість цифрового сигналу (види сигналів - у попередніх трьох пунктах). Справа в тому, що фільтрована таким способом інформація втрачає «зашумлені» частки з даними.

На практиці це означає, що з зображення, що передається, зникають цілі шматки. А якщо йдеться про звук – слова чи навіть цілі речення.

Фактично, будь-який аналоговий сигналможе бути модульований у цифровій. І тому він піддається одночасно двом процесам: дискретизації і квантування. Будучи окремим способом передачі, цифровий сигнал не ділиться на види.

Його популярність сприяє тому, що останніми роками телевізори нового покоління створюються спеціально для цифрового, а не аналогового способу передачі зображення та звуку. Однак їх можна підключати до звичайних телевізійних кабелів за допомогою адаптерів.

Модуляція сигналів

Всі перераховані вище способи передачі даних пов'язані з таким явищем, як модуляція (для цифрових сигналів - маніпуляція). Навіщо вона потрібна?

Як відомо, електромагнітні хвилі (за допомогою яких переносяться різні види сигналів) схильні до згасання, а це суттєво зменшує дальність їхньої передачі. Щоб цього не сталося, низькочастотні коливання переносяться в область довгих високочастотних хвиль. Це і називається модуляцією (маніпуляцією).

Крім збільшення відстані передачі даних, завдяки їй підвищується завадостійкість сигналів. А також з'являється можливість одночасно організовувати кілька незалежних каналів передачі інформації.

Сам процес виглядає так. У прилад, що називається модулятором, надходять одночасно два сигнали: низькочастотний (несе певну інформацію) та високочастотний (безінформаційний, зате здатний передаватися на довгі дистанції). У цьому пристрої вони перетворюються на один, який одночасно поєднує в собі переваги їх обох.

Види вихідних сигналів залежать від зміненого параметра вхідного несучого високочастотного коливання.

Якщо воно гармонійне - такий процес модуляції називається аналоговим.

Якщо періодичне – імпульсним.

Якщо несучим сигналом є просто постійний струм - такий різновид називається шумоподібним.

Перші два види модуляції сигналів, у свою чергу, поділяються на підвиди.

Аналогова модуляція буває такою.

• Амплітудна (АМ) – зміна амплітуди несучого сигналу.
• Фазова (ФМ) – змінюється фаза.
• Частотна – впливу піддається лише частота.

Види модуляції імпульсних сигналів (дискретних).

• Амплітудно-імпульсна (АІМ).
• Частотно-імпульсна (ЧІМ).
• Широтно-випульсна (ШІМ).
• Фазо-імпульсна (ФІМ).

Розглянувши, які існують методи передачі, можна дійти невтішного висновку, що, незалежно від своїх виду, вони грають значної ролі у житті, допомагаючи йому всебічно розвиватися і захищаючи від потенційних небезпек.

Що стосується аналогового та цифрового сигналів (за допомогою яких передається інформація в сучасному світі) то, найімовірніше, у найближчі двадцять років у розвинених країнах перший буде практично повністю витіснений другим.

Контрольна робота

Типи сигналів

Вступ

сигнал електронний датчик

Електроніка - наука, що займається вивченням взаємодії електронів або інших заряджених частинок з електромагнітними полями та розробкою методів створення електронних приладів та пристроїв, у яких ця взаємодія використовується для передачі, зберігання та передачі інформації.

Результати вивчення електронних процесів та явищ, а також дослідження та розробка методів створення електронних приладів та пристроїв зумовлюють розвиток електронної техніки за двома напрямками. Перше пов'язані з створенням технологій виробництва та промисловим випуском електронних приладів різного призначення. Другий напрямок пов'язаний із створенням на основі цих приладів апаратури для вирішення різноманітних завдань, пов'язаних з передачею, прийомом та перетворенням інформації в галузі інформатики, обчислювальної техніки, систем автоматизації технологічних процесіві т.д.

Електроніка має коротку, але багату подіями історію. Перший її період пов'язані з найпростішими передавателями і здатними приймати їх сигнали приймачами. Потім настала епоха вакуумних ламп. З середини 50-х років розпочався новий період у розвитку електроніки, пов'язаний з появою напівпровідникових елементів, а потім малих та великих інтегральних схем.

Сучасний етап розвитку електроніки характеризується появою мікропроцесорних надвеликих інтегральних схем, цифрових сигнальних процесорів, програмованих логічних інтегральних схем, що дозволяють вирішувати завдання обробки сигналів за високих техніко-економічних показників. Цифрова електроніка, що перетворила системи збору, обробки та передачі, немислима без аналогових технологій. Саме аналогові пристрої багато в чому визначають характеристики цих систем.

Електроніка досліджує питання передачі, прийому та перетворення інформації на основі електромагнітних явищ. Стосовно електроніки поряд із передачею повідомлень від людини до людини доцільно також розглядати обмін відомостями між людиною та автоматом та між автоматами.

Є безліч визначень поняття інформації від найзагальнішого філософського (інформація є відображення реального світу) до практичного (інформація є всі відомості, що є об'єктом зберігання, передачі, перетворення).

Передається інформація як сигналів. Сигнал є фізичний процес, що несе інформацію. Сигнал може бути звуковим, світловим, як поштового відправленнята ін Найбільш поширений сигнал в електричній формі у вигляді залежності напруги від часу U(t).

Практично будь-яка електронна система має на меті свого функціонування те чи інше перетворення енергії чи перетворення інформації. Завданням будь-якої електронної системи управління в загальному сенсі є обробка інформації про поточний режим роботи керованого об'єкта і вироблення на основі цього сигналів, що управляють, з метою наближення поточного режиму роботи об'єкта до заданого режиму. Під обробкою інформації у разі мається на увазі рішення тим чи іншим способом рівнянь стану системи.

Наведений на рис 1.1 об'єкт - це реальний фізичний об'єкт, численні властивості якого характеризуються різними фізичними величинами (ФВ). Він знаходиться у багатосторонніх та складних зв'язках з іншими об'єктами. З усього різноманіття цих зв'язків на рис. 1.1 показані вхідні ФВ Х, що підлягають вимірюванню, і вихідними ФВ Y, що характеризують стан об'єкта. Датчики (первинні перетворювачі) забезпечують перетворення ФВ Х і Y, що мають в більшості випадків неелектричну природу, в електричні сигнали зі збереженням необхідної інформації про впливи, що обурюють, і стан об'єкта.

Пристрій первинної обробки сигналів є невід'ємною частиною системи. Воно забезпечує пару датчиків з наступними електронними пристроями, що здійснюють попередню обробку вимірюваних фізичних величин. Як правило, на нього покладаються наступні функції:

· посилення вихідних сигналів первинних перетворювачів;

· нормалізація аналогових сигналів, тобто. приведення меж шкали первинного безперервного сигналу до одного зі стандартних діапазонів вхідного сигналу аналого-цифрового перетворювача вимірювального каналу (найпоширеніші діапазони від 0 до 5 В, від -5 до 5 В і від 0 до 10 В;

· попередня низькочастотна фільтрація, тобто. обмеження смуги частот первинного безперервного сигналу з метою зниження впливу результат вимірювання перешкод різного походження;

· забезпечення гальванічної ізоляції між джерелом аналогового або дискретного сигналу та вимірювальним та/або статусним каналами системи. У рівній мірі це відноситься до ізоляції між каналами дискретного виведення системи та керованим силовим обладнанням. Крім власне захисту вихідних та вхідних ланцюгів, гальванічна ізоляція дозволяє знизити вплив на систему перешкод по ланцюгах заземлення за рахунок повного поділу землі. обчислювальної системита землі контрольованого обладнання. Відсутність гальванічної ізоляції допускається лише у технічно обґрунтованих випадках.

Вихідні сигнали пристрою первинної обробки перетворюється на цифрову форму пристроєм, яке називається аналого-цифровим перетворювачем (АЦП). На виході АЦП виходить двійкове уявлення аналогового сигналу, яке обробляється цифровим сигнальним процесором. Після обробки інформація, що міститься в сигналі, може бути перетворена назад в аналогову форму з використанням цифро-аналогового перетворювача (ЦАП).

Процесор обробляє вихідні дані, що характеризують впливи, що обурюють, і стан об'єкта. Алгоритм обробки визначається об'єктом вимірювання, завданням вимірювання, що полягає у визначенні значень обраних (вимірюваних) фізичних величин (ФВ) з необхідною точністю в заданих умовах, та основними характеристиками вимірювань.

1. Сигнали

сигнал електронний датчик

Поняття сигналу одна із основних понять електроніки. Сигнал є існуючий у системі фізичний процес, що має безліч станів, які він приймає відповідно до зовнішніх впливів на цю систему. Основною властивістю сигналу є те, що він несе інформацію про вплив на систему.

Оскільки реальні фізичні процеси протікають у часі, то як математичну модель сигналу, що представляє ці процеси, використовують функції часу, що відображають зміни фізичних процесів.

Сигнал може бути звуковим, світловим, як поштового відправлення та інших. Найбільш поширений сигнал в електричної формі як залежності напруги від часу U(t).

. Класифікація сигналів

По ролі передачі конкретної інформації сигнали можна розділити на корисні і заважають (перешкоди). Корисні сигнали переносять задану інформацію, а перешкоди спотворюють її, хоча, можливо, і переносять іншу інформацію.

За ступенем визначеності очікуваних значень сигналу всі сигнали можна розділити детерміновані сигнали і випадкові сигнали. Детермінованим називається сигнал, значення якого будь-якої миті часу може бути точно визначено. Детерміновані сигнали можуть бути періодичними та неперіодичними.

Періодичним називається сигнал, для якого виконується умова
s(t) = s(t + kT), де k – будь-яке ціле число, Т – період, що є кінцевим відрізком часу. Приклад періодичного сигналу – гармонійне коливання. .

Тут U m, T, f 0, w 0, і j 0- відповідно амплітуда, період, частота, кутова частота та початкова фаза коливання.

До складних періодичних сигналів можна віднести імпульсні сигнали різної форми. електричні імпульси)

Електричний імпульс - це короткочасна стрибкоподібна зміна електричної напругичи сили струму.

Електричні імпульси струму або напруги (однополярні), що не містять високочастотних коливань, називаються відеоімпульсами (рис. 2.2). Електричні імпульси, що являють собою обмежені в часі високочастотні або надвисокочастотні електромагнітні коливання, що обгинає має форму відеоімпульсу, називаються радіоімпульсами.

За характером зміни в часі розрізняють електричні імпульси прямокутної, пилкоподібної, експоненційної, дзвоноподібної та інших форм. Реальний відеоімпульс може мати досить складну форму, що характеризується амплітудою А, тривалістю імпульсу t і , тривалістю фронту t ф та тривалістю спаду t з величиною сколу вершини D А.

Будь-який складний періодичний сигнал може бути представлений у вигляді суми гармонійно коливань із частотами, кратними основною частотою.

Неперіодичний сигнал зазвичай обмежений у часі.

Випадковим сигналом називають функцію часу, значення якої заздалегідь невідомі і можуть бути передбачені лише певною ймовірністю. Як основні характеристики випадкових сигналів приймають:

а) закон розподілу ймовірності (відносний час перебування величини сигналу певному інтервалі);

б) спектральне розподілення потужності сигналу.

Вихідні сигнали датчиків є відображенням деяких фізичних процесів. Вони, як правило, безперервні, оскільки більшість фізичних процесів безперервні за своєю природою. Такі сигнали називають аналоговими.

Аналоговий сигнал описується безперервною (або шматково-безперервною) функцією x A (t), причому сама функція, як і її аргумент, може набувати в заданих межах будь-які значення. Аналогові сигнали досить просто генерувати та обробляти, проте вони дозволяють вирішувати відносно прості технічні завдання. Робота сучасних електронних систем ґрунтується на використанні дискретних та цифрових сигналів.

Дискретний у часі сигнал виходить в результаті дискретизації безперервної функції, що представляє заміну безперервної функції миттєвими значеннями в дискретні моменти часу. Такий сигнал описується решітчастою функцією (послідовним тимчасовим рядом) S (п?t). Вона може приймати будь-які значення в деякому інтервалі, тоді як незалежна змінна n приймає дискретні значення п = 0, ±1, ±2,…, а?t являє собою інтервал дискретизації.

Квантований за рівнем сигнал утворюється в результаті операції квантування. Суть операції квантування за рівнем у тому, що у безперервному динамічному діапазоні аналогового сигналу фіксується ряд дискретних рівнів, званих рівнями квантування. Поточні значення аналогового сигналу ототожнюються із найближчими рівнями квантування.

Квантування за рівнем дискретного сигналу в часі дозволяє отримати дискретно-квантований сигнал. Цифровий сигнал утворюється в результаті нумерації рівнів квантування дискретно-квантованого сигналу двійковими числами (числами в двійковій системі числення) і, отже, подання відлікових значень дискретно-квантованого сигналу у формі чисел.

Серед детермінованих сигналів особливе місце займають випробувальні сигнали, необхідність існування яких обумовлена ​​потребами випробування характеристик, що розробляються. електронних пристроїв.

Гармонійне коливання. Найпоширенішим випробувальним сигналом є гармонійне коливання, що використовується у вимірювальній практиці для оцінки частотних властивостей пристроїв різного призначення.

Одиничний стрибок є безрозмірною величиною, тому множення сигналу s(t) на функцію одиничного стрибка рівносильне включенню цього сигналу в момент t=0:

s(t) при t³ 0; (t) 1 (t) =

при t<t 0.

Дельта-функція. За визначенням ?-функція задовольняє наступним умовам:

0 при t ¹ t 0;

d(t - t 0) =

При t = t0 ;

Таким чином, ?-функція дорівнює нулю при всіх відмінних від нуля значеннях аргументу і набуває в точці t = 0 нескінченно велике значення. Площа під кривою, обмеженою ?-функцією, що дорівнює одиниці.

3. Форми представлення детермінованих сигналів

Моделі сигналів як функції часу призначені, насамперед, для аналізу форми сигналів. При вирішенні задач проходження сигналів складної форми через будь-які пристрої така модель сигналу часто не зовсім зручна і не дозволяє зрозуміти суть фізичних процесів, що відбуваються в пристроях.

Тому сигнали представляють набором елементарних (базисних) функцій, як найбільш часто використовують ортогональні гармонійні (синусоїдальні і косинусоидальные) функції. Вибір саме таких функцій обумовлений тим, що вони є, з математичної точки зору, власними функціями інваріантних у часі лінійних систем (систем, параметри яких залежать від часу), тобто. не змінюють свою форму після проходження через ці системи. В результаті сигнал може бути представлений безліччю амплітуд, фаз та частот гармонійних функцій, сукупність яких називається спектром сигналу.

Таким чином, існують дві форми подання довільного детермінованого сигналу: тимчасове та частотне (спектральне).

Перша форма представлення полягає в математичної моделі сигналу як функції часу t:

друга - на математичній моделі сигналу як функції частоти f, причому, що дуже важливо, ця модель існує тільки в області комплексних функцій:

S = (f) = S(jf).

Обидві форми подання сигналу пов'язані між собою парою перетворень Фур'є:

При використанні кутової (циклічної) частоти w = 2pf перетворення Фур'є мають такий вигляд:

Тимчасове уявлення гармонійного коливання має такий вигляд:

де Um, T, f0, w0, і j0 - відповідно амплітуда, період, частота, кутова частота та початкова фаза коливання.

Для представлення такого коливання в частотній області достатньо задати дві функції частоти, що показують, що на частоті w0 амплітуда сигналу дорівнює Um, а початкова фаза дорівнює j0:

Графіки тимчасового та частотного уявлень гармонійного коливання наведено на рис. 2.7 де амплітуда U m та фаза j 0відкладені як відрізків прямих.

Значення U m =U( w 0) та j 0 =j (w 0) називаються відповідно амплітудним і фазовим спектром гармонійного коливання, які сукупність - просто спектром.

Замість використання частотної області двох дійсних функцій можна використовувати одну, але комплексну функцію. Для цього запишемо тимчасове уявлення гармонійного коливання у комплексній формі:

Якщо виключити з розгляду область негативних частот (вони фізичного сенсу немає), можна записати:

Де – комплексна амплітуда гармонійного коливання, модуль якої дорівнює Um, а аргумент – j0.

4. Цілі обробки фізичних сигналів

Головна мета обробки фізичних сигналів полягає в необхідності отримання інформації, що міститься в них. Ця інформація зазвичай присутня в амплітуді сигналу (абсолютної або відносної), частоті або спектральному складі, у фазі або у відносних тимчасових залежностях декількох сигналів. Як тільки бажана інформація буде вилучена із сигналу, вона може бути використана різними способами.

У деяких випадках бажано переформатувати інформацію, що міститься у сигналі. Зокрема, зміна формату має місце при передачі звукового сигналу в телефонній системі з багатоканальним доступом та частотним поділом (FDMA). У цьому випадку аналогові методи використовуються, щоб розмістити кілька голосових каналів у частотному спектрі для передачі через станцію радіорелей мікрохвильового діапазону, коаксіальний або оптоволоконний кабель. У разі цифрового зв'язку аналогова звукова інформація спочатку перетворюється аналого-цифровим перетворювачем на цифрову. Цифрова інформація, що представляє індивідуальні звукові канали, мультиплексується в часі (багатоканальний доступ з тимчасовим поділом, TDMA) і передається послідовною цифровою лінії зв'язку.

Ще одна причина обробки сигналів полягає в стисненні смуги частот сигналу (без істотної втрати інформації) з подальшим форматуванням та передачею інформації на знижених швидкостях, що дозволяє звузити потрібну смугу пропускання каналу. У високошвидкісних модемах і системах адаптивної імпульсно-кодової модуляції широко використовуються алгоритми усунення надмірності даних (стиснення), як і в цифрових системах мобільного зв'язку, системах запису звуку, у телебаченні високої чіткості.

Програмно-апаратні комплекси для автоматизації вимірювань у багатьох випадках використовують інформацію, отриману від датчиків, для вироблення відповідних сигналів зворотного зв'язку, які, у свою чергу, безпосередньо управляють вимірювальним процесом. Ці системи вимагають наявності як АЦП і ЦАП, так і датчиків, пристроїв нормалізації сигналу та цифрових процесорів

У деяких випадках сигнал, що містить інформацію, присутній шум, і основною метою є відновлення сигналу. Такі методи, як фільтрація, синхронне детектування і т.д., часто використовуються для виконання цього завдання як в аналоговій, так і цифровій областях.

Таким чином, цілі перетворення сигналів:

· вилучення інформації про сигнал (амплітуда, фаза, частота, спектральні складові, часові співвідношення);

· перетворення формату сигналу;

· Стиснення даних;

· формування сигналів зворотного зв'язку;

· аналого-цифрове перетворення;

· цифро-аналогове перетворення;

· виділення сигналу із шуму.

. Методи обробки фізичних сигналів

Сигнали можуть бути оброблені з використанням:

· аналогових методів (аналогової обробки сигналів);

· цифрових методів (цифрової обробки сигналів);

· або комбінації аналогових та цифрових методів (комбінованої обробки сигналів).

Пристрої, у яких виробляється обробка аналогових сигналів (аналогова обробка), називаються аналоговими (аналоговими процесорами).

Пристрої, у яких виконується обробка цифрових сигналів (цифрова обробка), називаються цифровими (цифровими процесорами).

У деяких випадках вибір методу обробки ясний, в інших випадках немає ясності у виборі і, отже, прийняття остаточного рішення ґрунтується на певних міркуваннях, що ґрунтуються на перевагах та недоліках зазначених методів.

До основних переваг цифрових методів обробки сигналів можна віднести:

· можливість реалізації складних алгоритмів обробки сигналів, які важко, а часто навіть неможливо реалізувати за допомогою аналогової техніки;

· можливість реалізації принципу "адаптації" або самоналаштування, тобто можливості зміни алгоритму обробки сигналу без фізичної перебудови пристрою (наприклад, залежно від виду сигналу, що надходить на вхід фільтра);

· можливість одночасної обробки кількох сигналів;

· Важливо досяжна більш висока точність обробки сигналу;

· відсутність суттєвого впливу нестабільності параметрів цифрових процесорів, викликаної коливаннями температури, старінням, дрейфом нуля, зміною напруги живлення та іншими причинами, на «якість» обробки сигналів;

· велика перешкодостійкість цифрових пристроїв і менші енергетичні, тимчасові та частотні витрати на передачу цифрових сигналів (у порівнянні з передачею аналогових сигналів);

· Вищий рівень розвитку цифрових пристроїв.

До недоліків цифрових процесорів можна віднести:

· велику складність порівняно з аналоговими пристроями і ще більш високу вартість;

· не така висока, як хотілося б, швидкодія;

· неможливість усунення специфічних похибок, викликаних дискретизацією, квантуванням сигналу та округленнями у процесі обчислень.

Сьогоднішній фахівець стоїть перед вибором належної комбінації аналогових та цифрових методів для вирішення задачі обробки сигналів. Неможливо обробити фізичні аналогові сигнали, використовуючи лише цифрові методи, оскільки всі датчики (мікрофони, термопари, тензорезистори, п'єзоелектричні кристали, головки накопичувача на магнітних дисках тощо) є аналоговими пристроями. Тому деякі види сигналів вимагають наявності ланцюгів нормалізації для подальшої обробки сигналів аналоговим або цифровим методом. Насправді ланцюги нормалізації сигналу - це аналогові процесори, що виконують:

· посилення сигналів у вимірювальних та попередніх (буферних) підсилювачах);

· виявлення сигналу на тлі шуму високоточними підсилювачами синфазного сигналу;

· динамічне стиснення діапазону (логарифмічними підсилювачами, логарифмічними ЦАП та підсилювачами з програмованим коефіцієнтом посилення);

· фільтрація (пасивна та активна).

Література

1.Волинський В.А. та ін Електротехніка / Б.А. Волинський, Є.М. Зейн, В.Є. Шатерніков: Навч. посібник для вузів. - М: Енергоатоміздат, 2011. - 528 с., іл.

2.Касаткіна А.С., Нємцов М.В. Електротехніка: Навч. посібник для вузів. - 4-те вид., перероб. - М: Енергоатоміздат, 2003. - 440 с., іл.

.Основи промислової електроніки: Підручник для неелектротехнічних. спец. вузів/В.Г. Герасимов, Про М. Князьков, А Є. Краснопільський, В.В. Сухоруков; за ред. В.Г. Герасимова. - 3-тє вид., перероб. та дод. - М: Вища. шк., 2006. – 336 с., іл.

.Електротехніка та електроніка в 3-х кн. За ред. В.Г. Герасимова Кн.1. Електричні та магнітні ланцюги. - М: Вища шк. – 2006 р.

.Електротехніка та електроніка в 3-х кн. За ред. В.Г. Герасимова Кн.2. Електромагнітні пристрої та електричні машини. - М: Вища шк. – 2007 р.

Репетиторство

Потрібна допомога з вивчення якоїсь теми?

Наші фахівці проконсультують або нададуть репетиторські послуги з цікавої для вас тематики.
Надішліть заявкуіз зазначенням теми прямо зараз, щоб дізнатися про можливість отримання консультації.

Аналогові, дискретні та цифрові сигнали

Однією з тенденцій розвитку сучасних систем зв'язку є широке застосування в них дискретно-аналогової та цифрової обробки сигналів (ДАО та ЦГЗ).

Аналоговий сигнал Z'(t), який спочатку використовується в радіотехніці, може бути представлений у вигляді безперервного графіка (рис. 2.10а). До аналогових сигналів відносять АМ-, ЧС-, ФМ-сигнали, сигнали телеметричного датчика та ін. Пристрої, в яких обробляються аналогові сигнали, називаються пристроями аналогової обробки. До таких пристроїв відносяться перетворювачі частоти, різні підсилювачі, фільтри LC та ін.

Оптимальний прийом аналогових сигналів, як правило, передбачає алгоритм оптимальної лінійної фільтрації, яка є актуальною особливо при використанні складних шумоподібних сигналів. Однак саме в цьому випадку побудова узгодженого фільтра становить велику складність. При використанні узгоджених фільтрів на основі багатовідвідних ліній затримки (магнітострикційних, кварцових та ін) виходять великі згасання, габарити та нестабільність затримки. Перспективними є фільтри на поверхневих акустичних хвилях (ПАВ), але малі тривалості оброблюваних у них сигналів і складність перебудови параметрів фільтрів обмежують область їх застосування.

На зміну аналоговим РЕМ у 40-х роках прийшли пристрої дискретної обробки аналогових вхідних процесів. Ці пристрої забезпечують дискретно-аналогову обробку (ДАО) сигналів і мають великі можливості. Тут застосовується сигнал дискретний за часом, безперервний станами. Такий сигнал Z'(kT) є послідовністю імпульсів з амплітудами, рівними значенням аналогового сигналу Z'(t) у дискретні моменти часу t=kT, де k=0,1,2,… - цілі числа. Перехід від безперервного сигналу Z'(t) до послідовності імпульсів Z'(kT) називається дискретизацією за часом.

Рисунок 2.10 Аналогові, дискретні та цифрові сигнали

Рисунок 2.11 Дискретизація аналогового сигналу

Дискретизацію аналогового сигналу за часом може виконати каскад збігу "І" (рис. 2.11), на вході якого діє аналоговий сигнал Z'(t). Управляється каскад збігу тактовою напругою UT(t) – короткими імпульсами тривалістю tі, що йдуть з інтервалами T>>tі.

Інтервал дискретизації Т вибирається відповідно до теореми Котельникова T=1/2Fmax, де Fmax – максимальна частота у спектрі аналогового сигналу. Частоту fд = 1/Т називають частотою дискретизації, а сукупність значень сигналу при 0, Т, 2Т, - сигналом з амплітудо-імпульсною модуляцією (АІМ).

До кінця 50-х років сигнали АІМ застосовувалися лише за перетворення мовних сигналів. Для передачі по каналу радіорелейного зв'язку АІМ сигнал перетворюють на сигнал з фазоімпульсною модуляцією (ФІМ). При цьому амплітуда імпульсів постійна, а інформація про мовне повідомлення міститься у відхиленні (фазі) Dt імпульсу щодо деякого середнього положення. Використовуючи короткі імпульси одного сигналу і розміщуючи між ними імпульси інших сигналів, отримують багатоканальний зв'язок (але не більше 60 каналів).

В даний час ДАТ посилено розвивається на основі застосування «пожежних ланцюжків» (ПЦ) та приладів із зарядними зв'язками (ПЗЗ).

На початку 70-х років на мережах зв'язку різних країн та СРСР стали з'являтися системи з імпульсно-кодовою модуляцією (ІКМ), де застосовуються сигнали у цифровій формі.

Процес ІКМ є перетворення аналогового сигналу в цифри, складається з трьох операцій: дискретизація за часом через інтервали Т (рис.2.10,б), квантування за рівнем (рис. 2.10, в) і кодування (рис. 2.10, д). Операцію дискретизації за часом розглянуто вище. Операція квантування за рівнем полягає в тому, що послідовність імпульсів, амплітуди яких відповідають значенням аналогового сигналу 3 в дискретні моменти часу, замінюється послідовністю імпульсів амплітуди яких можуть приймати тільки обмежене число фіксованих значень. Ця операція призводить до помилки квантування (рис.2.10 г).

Сигнал ZКВ'(kT) є дискретним сигналом як у часі, і за станами. Можливі значення u0, u1,…,uN-1 сигналу Z'(kT) на приймальній стороні відомі, тому передають значення uk, яке сигнал прийняв на інтервалі Т, а тільки його номер рівня k. На приймальній стороні прийнятого номера k відновлюють значення uk. І тут передачі підлягають послідовності чисел у двійковій системі числення – кодові слова.

Процес кодування полягає у перетворенні квантованого сигналу Z'(kT) у послідовність кодових слів (x(kT)). На рис. 2.10д зображені кодові слова у вигляді послідовності двійкових кодових комбінацій при використанні трьох розрядів.

Розглянуті операції ІКМ застосовуються в РПУ з ЦГЗ, причому ІКМ необхідна не тільки для аналогових сигналів, але і для цифрових.

Покажемо необхідність ІКМ прийому цифрових сигналів по радіоканалу. Так, при передачі в декаметровому діапазоні елемент xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx цифрового сигналу xi(kT) (i=0,1), що відображає n-ий елемент коду, очікуваний сигнал на вході РПУ разом з адитивною перешкодою ξ(t) можна представити у вигляді:

z / i (t) = µx (kT) + ξ (t), (2.2)

при (0 ≤ t ≥ ТЕ),

де μ-коефіцієнт передачі каналу, ТЕ - час тривалості елемента сигналу. З (2.2) видно, що перешкоди на вході РПУ утворюють безліч сигналів, що є аналоговим коливанням.

Прикладами цифрових схем є логічні елементи, регістри, тригери, лічильники, що запам'ятовують пристрої та ін. За кількістю вузлів на ІС та БІС, РПУ з ЦГЗ ділять на дві групи:

1. Аналого-цифрові РПУ, які мають реалізовані на ІС окремі вузли: синтезатор частоти, фільтри, демодулятори, АРУ та ін.

2. Цифрові радіоприймачі (ЦРПУ), в яких сигнал обробляється після аналого-цифрового перетворювача (АЦП).

На рис. 2.12 показані елементи основного (інформаційного каналу) ЦРПУ декаметрового діапазону: аналогова частина приймального тракту (АЧПТ), АЦП (що складається з дискретизатора, квантувача та кодера), цифрова частина приймального тракту (ЦЧПТ), цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) та фільтр нижніх частот (ФНЧ). Подвійні лінії позначають передачу цифрових сигналів (кодів), а одинарні – аналогових та АІМ сигналів.

Рисунок 2.12 Елементи основного (інформаційного каналу) ЦРПУ декаметрового діапазону

АЧПТ виробляє попередню частотну вибірковість, значне посилення та перетворення сигналу Z'(T) по частоті. АЦП перетворює аналоговий сигнал Z'(T) на цифровий x(kT) (рис. 2.10,д).

У ЦЧПТ зазвичай проводиться додаткове перетворення за частотою, вибірковість (у цифровому фільтрі – основний вибірковості) та цифрова демодуляція аналогових та дискретних повідомлень (частотної, відносної фазової та амплітудної телеграфії). На виході ЦППТ отримуємо цифровий сигнал y(kT) (рис. 2.10,е). Цей сигнал, оброблений за заданим алгоритмом, з виходу ЦЧПТ надходить в ЦАП або запам'ятовуючий пристрій ЕОМ (при прийомі даних).

У послідовно включених ЦАП і ФНЧ, цифровий сигнал y(kT) перетворюється спочатку на безперервний за часом і дискретний станами сигнал y(t), а потім у yФ(t), який безперервний за часом і станами (рис. 2.10,ж , З).

З багатьох методів цифрової обробки сигналів у ЦРПУ найважливішими є цифрова фільтрація та демодуляція. Розглянемо алгоритми та структуру цифрового фільтра (ЦФ) та цифрового демодулятора (ЦД).

Цифровий фільтр – це дискретна система ( фізичний пристрійабо програма для ЕОМ). У ньому послідовність числових відліків (x(kT)) вхідного сигналу перетворюється на послідовність (y(kT)) вихідного сигналу.

Основними алгоритмами ЦФ є: лінійне різницеве ​​рівняння, рівняння дискретної згортки, операторна передавальна функція в z-площині та частотна характеристика.

Рівняння, які описують послідовності чисел (імпульсів) на вході та виході ЦФ (дискретної системи із затримкою), називаються лінійними різницевими рівняннями.

Лінійне різницеве ​​рівняння рекурсивного ЦФ має вигляд:

, (2.3)

де x[(k-m)T] та y[(k-n)T] – значення вхідних та вихідних послідовностей числових відліків у моменти часу (k-m)T та (k-n)Т відповідно; m і n – число затриманих підсумованих попередніх вхідних та вихідних числових відліків відповідно;

a0, a1, …, am та b1, b2, …, bn – речові вагові коефіцієнти.

У (3) перший доданок є лінійним різницевим рівнянням нерекурсивного ЦФ. Рівняння дискретної згортки ЦФ одержують із лінійного різницевого нерекурсивного ЦФ шляхом заміни в ньому al на h(lT):

, (2.4)

де h(lT) – імпульсна характеристика ЦФ, що є відгуком на одиничний імпульс.

Операторна передатна функція є відношення перетворених за Лапласом функцій на виході та вході ЦФ:

, (2.5)

Цю функцію отримують безпосередньо з різницевих рівнянь, застосовуючи дискретне перетворення Лапласа та теорему усунення.

Під дискретним перетворенням Лапласа, наприклад, послідовності (x(kT)) розуміється отримання L – зображення виду

, (2.6)

де p=s+jw – комплексний оператор Лапласа.

Теорему зсуву (зсуву) стосовно дискретних функцій можна сформулювати: зсув незалежної змінної оригіналу в часі на ±mT відповідає множенню L –зображення на . Наприклад,

Враховуючи властивості лінійності дискретного перетворення Лапласа та теорему зміщення, вихідна послідовність чисел нерекурсивного ЦФ набуде вигляду

, (2.8)

Тоді операторна передавальна функція нерекурсивного ЦФ:

, (2.9)

Малюнок 2.13

Аналогічно з огляду на формулу (2.3) отримаємо операторну передатну функцію рекурсивного ЦФ:

, (2.10)

Формули операторних передавальних функцій мають складний вигляд. Тому великі труднощі виникають при дослідженні полів та полюсів (коренів рис. 2.13 полінома чисельника та коренів полінома знаменника), які в р-площині мають періодичну за частотою структуру.

Аналіз та синтез ЦФ спрощується при застосуванні z – перетворення, коли переходять до нової комплексної змінної z, пов'язаної з p співвідношенням z=epT або z-1=e-рT. Тут комплексна площина р = s + jw відображається іншою комплексною площиною z = x + jy. Для цього необхідно, щоб es+jw=x+jy. На рис. 2.13 показані комплексні площини р та z.

Зробивши заміну змінних e-pT=z-1 в (2.9) та (2.10), отримаємо передатні функції в z-площині відповідно для нерекурсивного та рекурсивного ЦФ:

, (2.11)

, (2.12)

Передатна функція нерекурсивного ЦФ має лише нулі, тому він є абсолютно стійким. Рекурсивний ЦФ буде стійким, якщо його полюси будуть розташовані всередині одиничного кола z-площини.

Передатна функція ЦФ як полінома по негативним ступеням змінної z дає можливість безпосередньо з вигляду функції HЦ(z) скласти структурну схему ЦФ. Змінну z-1 називають оператором одиничної затримки, але в структурних схемах це елемент затримки. Тому старші ступеня чисельника та знаменника передавальної функції HЦ(z)річок визначають кількість елементів затримки відповідно у нерекурсивній та рекурсивній частинах ЦФ.

Частотну характеристику ЦФ отримують безпосередньо з його передавальної функції в z-площині шляхом заміни z на ejl (або z-1 на e-jl) та проведення необхідних перетворень. Тому частотну характеристику можна записати у вигляді:

, (2.13)

де КЦ(l) - амплітудно-частотна (АЧХ), а φ(l) - фазочастотна характеристики ЦФ; l=2 f' – цифрова частота; f '=f/fД – відносна частота; f – циклічна частота.

Характеристика КЦ(jl) ЦФ є періодичною функцією цифрової частоти з періодом 2 (або одиниці у відносних частотах). Справді, ejl±jn2 = ejl±jn2 = ejl, т.к. за формулою Ейлера ejn2 = cosn2 + jsinn2 = 1.

Малюнок 2.14 Структурна схема коливального контуру

У радіотехніці при аналоговій обробці сигналу найпростішим частотним фільтром є коливальний контур LC. Покажемо, що при цифровій обробці найпростішим частотним фільтром є рекурсивна ланка другого порядку, передатна функція в z-площині якого

, (2.14)

а структурна схемамає вигляд, зображений на рис. 2.14. Тут оператор Z-1 є дискретним елементом затримки на один такт роботи ЦФ, лінії зі стрілками позначають множення на a0, b2 та b1, «блок +» позначає суматор.

Для спрощення аналізу у виразі (2.14) приймемо a0=1, представивши його за позитивними ступенями z, отримаємо

, (2.15)

Передатна функція цифрового резонатора, як і коливальний LC-контур, залежить тільки від параметрів ланцюга. Роль L, C, Rвиконують коефіцієнти b1 та b2.

З (2.15) видно, що передатна функція рекурсивної ланки другого порядку має в площині z нуль другої кратності (у точки z = 0) і два полюси

і

Рівняння частотної характеристики рекурсивної ланки другого порядку отримаємо (2.14), замінюючи z-1 на e-jl (при a0=1):

, (2.16)

Амплітудно-частотна характеристика дорівнює модулю (2.16):

Після проведення елементарних перетворень. АЧХ рекурсивної ланки другого порядку набуде вигляду:

Малюнок 2.15 Графік рекурсивної ланки другого порядку

На рис. 2.15 зображені графіки відповідно до (2.18) при b1=0. З графіків видно, що рекурсивне ланка другого порядку є вузькосмугової виборчої системою, тобто. цифровим резонатором. Тут показано лише робочу ділянку частотного діапазону резонатора f ’<0,5. Далее характери-стики повторяются с интервалом fД

Дослідження показують, що резонансна частота f0' прийматиме наступні значення:

f0'=fД/4 при b1=0;

f0’ 0;

f0'>fД/4 при b1<0.

Значення b1 та b2 змінюють як резонансну частоту, так і добротність резонатора. Якщо b1 вибирати з умови

, де b1 і b2 будуть впливати тільки на добротність (f0'=const). Перебудову частоти резонатора можна забезпечити зміною fД.

Цифровий демодулятор

Цифровий демодулятор у загальній теорії зв'язку розглядається як обчислювальний пристрій, який виконує обробку суміші сигналу та перешкод.

Визначимо алгоритми ЦД для обробки аналогових сигналів АМ і ЧС з високим ставленням сигнал/шум. Для цього представимо комплексну обгинальну Z/(t) вузькосмугової аналогової суміші сигналу та перешкод Z'(t) на виході АЧПТ у показовій та алгебраїчній формі:

і

, (2.20)

є огибающей і повної фазою суміші, а ZC(t) і ZS(t) – квадратурні складові.

З (2.20) видно, що сигнал, що огинає Z(t) містить повну інформацію про закон модуляції. Тому цифровий алгоритм обробки аналогового АМ-сигналу в ЦД з використанням квадратурних складових XC(kT) та XS(kT) цифрового сигналу x(kT) має вигляд:

Відомо, що частота сигналу є першою похідною з його фази, тобто.

, (2.22)

Тоді з (2.20) та (2.22) випливають:

, (2.23)

Малюнок 2.16 Структурна схема ЦППТ

Використовуючи (2.23) квадратурні складові XC(kT) b XS(kT) цифрового сигналу x(kT) та замінюючи похідні першими різницями, отримаємо цифровий алгоритм обробки аналогового ЧС-сигналу в ЦД:

На рис. 2.16 показаний варіант структурної схеми ЦЧПТ прийому аналогових сигналів АМ і ЧМ, що складається з квадратурного перетворювача (КП) і ЦД.

У КП утворюються квадратурні складові комплексного цифрового сигналу шляхом перемноження сигналу x(kT) на дві послідовності (cos(2πf 1 kT)) та (sin(2πf 1 kT)), де f1 – центральна частота найнижчечастотного відображення спектра сигналу z'(t ). На виході перемножувачів цифрові фільтри нижніх частот (ЦФНЧ) забезпечують придушення гармонік із частотою 2f1 та виділяють цифрові відліки квадратурних складових. Тут ЦФНЧ використовуються як цифровий фільтр основної вибірковості. Структурна схема ЦД відповідає алгоритмам (2.21) та (2.24).

Розглянуті алгоритми цифрової обробки сигналів можна реалізувати апаратним методом (за допомогою спеціалізованих обчислювачів на цифрових ІС, приладів із зарядним зв'язком або приладів на поверхнево-акустичних хвилях) та у вигляді програм на ЕОМ.

При програмної реалізації алгоритму обробки сигналів ЕОМ виконує арифметичні операції над що зберігаються у ній коефіцієнтами al, bl і змінними x(kT), y(kT).

Раніше недоліками обчислювальних методів були обмежена швидкодія, наявність специфічних похибок, необхідність переселекції, велика складність і вартість. Нині ці обмеження успішно долаються.

Перевагами пристроїв цифрової обробки сигналів перед аналоговими є досконалі алгоритми пов'язані з навчанням та адаптацією сигналів, простота управління характеристиками, висока тимчасова та температурна стабільність параметрів, висока точність та можливість одночасної та незалежної обробки кількох сигналів.

Прості та складні сигнали. База сигналу

p align="justify"> Характеристики (параметри) систем зв'язку поліпшувалися в міру освоєння видів сигналів та їх способів прийому, обробки (поділу). Щоразу виникала потреба у грамотному розподілі обмеженого частотного ресурсу між працюючими радіостанціями. Паралельно вирішувалося питання зменшення смуги випромінювання сигналами. Проте були проблеми прийому сигналів, які простим розподілом частотного ресурсу не вирішувалися. Тільки застосування статистичного методу обробки сигналів – кореляційного аналізу дозволило вирішити проблеми.

Прості сигнали мають основу сигналу

BS=TS*∆FS≈1, (2.25)

де TS – тривалість сигналу; ∆FS – ширина спектра простого сигналу.

Системи зв'язку, що працюють на простих сигналах, називають вузькосмуговими. У складних (складових, шумоподібних) сигналів за час тривалості сигналу TS відбувається додаткова модуляція (маніпуляція) за частотою або фазою. Тому тут застосовується таке співвідношення бази складного сигналу:

BSS=TS*∆FSS>>1, (2.26)

де FSS – ширина спектра складного сигналу.

Іноді кажуть, що з простих сигналів ∆FS = 1/ TS є спектром повідомлення. У складних сигналів спектр сигналів розширюється в ∆FSS / ∆FS разів. При цьому виходить надмірність у спектрі сигналу, що визначає корисні властивості складних сигналів. Якщо системі зв'язку зі складними сигналами збільшити швидкість передачі, щоб отримати тривалість складного сигналу TS = 1/ ∆FSS , то утворюється знову простий сигнал і вузькосмугова система зв'язку. Корисні властивості системи зв'язку зникають.

Способи розширення спектра сигналу

Розглянуті вище дискретні та цифрові сигнали – це сигнали тимчасовим розподілом.

Ознайомимося із широкосмуговими цифровими сигналамита з методами багатостанційного доступу з кодовим (за формою) поділом каналів.

Спочатку широкосмугові сигнали застосовувалися у військовій та супутниковій связи.из-за їх корисних властивостей. Тут використовувалися їхня висока захищеність від перешкод і скритність. Система зв'язку з широкосмуговими сигналами може працювати, коли неможливе енергетичне перехоплення сигналу, а підслуховування без наявності зразка сигналу і без спеціальної апаратури неможливе і при прийнятому сигналі.

Використовувати відрізки білого теплового шуму як переносник інформації та метод широкосмугової передачі запропонував Шеннон. Він увів поняття пропускної спроможності каналу зв'язку. Показав зв'язок між можливістю безпомилкової передачі інформації із заданим ставленням і смугою частот, що займається сигналом.

Першою системою зв'язку зі складними сигналами з відрізків білого теплового шуму було запропоновано Костасом. У Радянському Союзі застосовувати широкосмугові сигнали, коли реалізується метод багатостанційного доступу з кодовим поділом каналів, запропонував Л. Є. Варакін.

Для тимчасового представлення будь-якого варіанта складного сигналу можна записати співвідношення:

де UI (t) і (t) – огинаюча та початкова фази, які є повільно мінливими.

функціями порівняно з cosω 0 t; - несуща частота.

При частотному поданні сигналу його узагальнена спектральна форма має вигляд

, (2.28)

де – координатні функції; - Коефіцієнти розкладання.

Координатні функції повинні задовольняти умову ортогональності

, (2.29)

а коефіцієнти розкладання

(2.30)

Для паралельних складних сигналів як координатні функції спочатку використовували тригонометричні функції кратних частот

, (2.31)

коли кожен i-й варіантскладного сигналу має вигляд

Z i(t) = t . (2.32)

Тоді, прийнявши

A ki = та = - arktg(β ki / ki), (2.33)

Ki , βki - Коефіцієнти розкладання в тригонометричний ряд Фур'є i-го сигналу;

i = 1,2,3,…,m; m – основа коду, одержуємо

Z i(t) = t . (2.34)

Тут складові сигналу займають частоти від ki1/2π=ki1/TS до ki2/2π=ki2/TS; ki1 = min (ki1) та ki2 = max (ki2); ki1 і ki2 – номери найменшої та найбільшої гармонійних складових, які суттєво впливають на формування i-го варіанта сигналу; Ni = ki2 – ki1 + 1 – число гармонійних складових складного i-го сигналу.

Смуга частот займається сигналом

∆FSS = (ki2 - ki1 + 1)ω 0 / 2π = (ki2 - ki1 + 1) / TS. (2.35)

У ній зосереджено основну частину енергетичного спектра сигналу.

Зі співвідношення (35) випливає, що база цього сигналу

BSS = TS ∙ ∆FSS = (ki2 - ki1 + 1) = Ni, (2.36)

дорівнює кількості гармонійних складових сигналу Ni, які формує i-й варіант сигналу

Малюнок 2.17

б)

Рисунок 2.18 Схема розширення спектра сигналу з графіком періодичної послідовності

З 1996-1997 років у комерційних цілях компанія Qualcomm почала застосовувати для формування паралельних складних сигналів на основі (28) підмножини (φ k (t)) повних ортогоналізованих на інтервалі функцій Уолша. При цьому реалізується метод багатостанційного доступу із кодовим поділом каналів – стандарт CDMA (Code Division Multiple Access)

Рисунок 2.19 Схема кореляційного приймача

Корисні властивості широкосмугових (складових) сигналів

Малюнок 2.20

При зв'язку з рухомими станціями (ПС) проявляється багатопроменеве (багатошляхове) поширення сигналу. Тому можлива інтерференція сигналу, що призводить до появи просторового розподілу електромагнітного поля глибоких провалів (замирань сигналів). Так у міських умовах у точці прийому може бути лише перевідбиті сигнали від висотних будівель, пагорбів тощо, якщо відсутня пряма видимість. Тому два сигнали з частотою 937,5 МГц (l = 32см), що прийшли зі зсувом у часі на 0,5 нс при різниці в дорозі 16см, складаються у протифазі.

Рівень сигналу на вході приймача змінюється і від станції транспорту, що проходить повз.

Вузькосмугові системи зв'язку не можуть працювати в умовах багатопроменевості. Так якщо на вході такої системи буде три промені сигналу однієї посилки Si(t) –Si1(t), Si2(t), Si3(t), які перекриваються в часі за рахунок різниці в довжині шляху проходження, їх розділити на виході смугового фільтра (Yi1(t), Yi2(t), Yi3(t)) неможливо.

Системи зв'язку зі складними сигналами протистоять багатопроменевому характеру поширення радіохвиль. Так, вибираючи смугу ∆FSS такою, щоб тривалість згорнутого імпульсу на виході кореляційного детектора або узгодженого фільтра була менше часу запізнення сусідніх променів, можна прийняти один промінь або, забезпечивши відповідні затримки імпульсів (Gi(t)), скласти їх енергію, сигал/шум. Американська система зв'язку Rake подібно граблям збирала промені, що відображаються, відбитого від Місяця сигналу і підсумовували їх.

Принцип накопичення сигналу дозволяє значно покращити перешкодостійкість та інші властивості сигналу. Подання про накопичення сигналу дає просте повторення сигналу.

Першим елементом цієї мети використовувалася частотно-виборча система (фільтр).

Кореляційний аналіздозволяє визначити статистичну зв'язок (залежність) між прийнятим сигналом та еталонним сигналом, що перебуває на приймальній стороні. Поняття кореляційної функції ввів Тейлор в 1920г. Кореляційна функція – це статистичне середнє значення другого порядку за часом, або спектральне середнє, або ймовірнісне середнє значення.

Якщо тимчасові функції (безперервні послідовності) x(t) та y(t) мають середні арифметичні значення

З тимчасовим розподілом каналів;

З кодовим розподілом каналів.

Періодична функція має вигляд:

f(t) = f(t+kT), (2.40)

де T-період, k-будь-яке ціле число (k= , 2, …). Періодичність існує на всій осі часу (-< t <+ ). При этом на любом отрезке времени равном T будет полное описа­ние сигнала.

На рис.2.10,а,б,в зображений періодичний гармонійний сигнал u1(t) та його спектр амплітуд та фаз.

На рис.2.11,а,б,в зображені графіки періодичного сигналу u2(t) - послідовності прямокутних імпульсів та його спектр амплітуд та фаз.

Отже, будь-які сигнали можна певному проміжку часу у вигляді низки Фур'є. Тоді поділ сигналів будемо представляти через параметри сигналів, тобто через амплітуди, частоти і фазові зрушення:

а) сигнали, ряди яких з довільними амплітудами, що не перекривають частотами та довільними фазами поділяються за частотою;

б) сигнали, ряди яких з довільними амплітудами, перекриваються по частоті, але зрушеними по фазі між відповідними складовими рядів поділяються по фазі (фазовий зсув тут пропорційний частоті);

Висока ємність систем зв'язку зі складовими сигналами буде показана нижче.

в) сигнали, ряди яких з довільними амплітудами, з складовими, що перекриваються за частотою (частоти можуть збігатися) і довільними фазами поділяються формою.

Поділ формою – це кодове поділ, як у передавальної і приймальної сторонах є спеціально створені з простих сигналів складні сигнали (зразки).

При прийомі складний сигнал спочатку схильний до кореляційної обробки, а потім

йде обробка простого сигналу.

Поділ частотного ресурсу при множинному доступі

В даний час сигнали можуть передаватися в будь-яких середовищах (в навколишньому просторі, у дроті, волоконно-оптичному кабелі та ін). Для підвищення ефективності частотного спектра, а за одне та лінії передачі утворюють групові канали для передачі сигналів по одній лінії зв'язку. На приймальній стороні відбувається зворотний процес – розподіл каналів. Розглянемо використовувані способи поділу каналів:

Рисунок 2.21 Частотний поділ каналів (Frequency Division Multiple Access FDMA)

Рисунок 2.22 Тимчасовий розподіл каналів (Time Division Multiple Access TDMA).

Рисунок 2.23 Кодове розподілення каналів (Code Division Multiple Access CDMA)

Шифрування у wi-fi мережах

Шифрування даних у бездротових мережах приділяється так багато уваги через самий характер подібних мереж. Дані передаються бездротовим способом, використовуючи радіохвилі, причому у випадку використовуються всеспрямовані антени. Таким чином, дані чують усі – не тільки той, кому вони призначені, а й сусід, який живе за стінкою або «цікавиться», що зупинився з ноутбуком під вікном. Звісно, ​​відстані, де працюють бездротові мережі (без підсилювачів чи спрямованих антен), невеликі – близько 100 метрів у ідеальних умовах. Стіни, дерева та інші перешкоди сильно гасять сигнал, але це все одно не вирішує проблеми.

Спочатку для захисту використовувався лише SSID (ім'я мережі). Але взагалі кажучи, саме захистом такий спосіб можна називати з великою натяжкою – SSID передається у відкритому вигляді і ніхто не заважає зловмиснику його підслухати, а потім підставити у своїх налаштуваннях потрібний. Не говорячи про те, що (це стосується точок доступу) може бути включений широкомовний режим для SSID, тобто. він примусово розсилатиметься в ефір для всіх, хто слухає.

Тому виникла потреба саме у шифруванні даних. Першим таким стандартом став WEP – Wired Equivalent Privacy. Шифрування здійснюється за допомогою 40 або 104-бітного ключа (потокове шифрування з використанням алгоритму RC4 на статичному ключі). А сам ключ є набір ASCII-символів довжиною 5 (для 40-бітного) або 13 (для 104-бітного ключа) символів. Набір цих символів переводиться в послідовність шістнадцяткових цифр, які є ключем. Драйвера багатьох виробників дозволяють вводити замість набору ASCII-символів безпосередньо шістнадцяткові значення (той самої довжини). Звертаю увагу, що алгоритми перекладу ASCII-послідовності символів у шістнадцяткові значення ключа можуть відрізнятися у різних виробників. Тому, якщо в мережі використовується різнорідне бездротове обладнання і ніяк не вдається налаштування WEP шифрування з використанням ключа-ASCII-фрази, спробуйте ввести замість неї ключ у шістнадцятковому поданні.

А як же заяви виробників про підтримку 64 та 128-бітного шифрування, запитаєте ви? Все правильно, тут свою роль грає маркетинг - 64 більше 40, а 128 - 104. Реально шифрування даних відбувається з використанням ключа довжиною 40 або 104. Але крім ASCII-фрази (статичної складової ключа) є ще таке поняття, як Initialization Vector - IV - Вектор ініціалізації. Він служить для рандомізації частини ключа, що залишилася. Вектор вибирається випадково і динамічно змінюється під час роботи. В принципі, це розумне рішення, тому що дозволяє ввести випадкову складову в ключ. Довжина вектора дорівнює 24 біт, тому загальна довжина ключа в результаті виходить рівною 64 (40+24) або 128 (104+24) біт.

Все б добре, але алгоритм шифрування (RC4), що використовується, в даний час не є особливо стійким - при великому бажанні, за відносно невеликий час можна підібрати ключ перебором. Але все ж таки головна вразливість WEP пов'язана саме з вектором ініціалізації. Довжина IV становить лише 24 біти. Це дає нам приблизно 16 мільйонів комбінацій – 16 мільйонів різних векторів. Хоча цифра «16 мільйонів» звучить досить переконливо, але у світі все відносно. У реальній роботі всі можливі варіанти ключів будуть використані за проміжок від десяти хвилин до кількох годин (для 40-бітного ключа). Після цього вектор почнуть повторюватися. Зловмиснику варто лише набрати достатню кількість пакетів, просто прослухавши трафік бездротової мережі та знайти ці повтори. Після цього підбір статичної с

Що таке електричний сигнал та з чим його їдять? Давайте обговоримо у цій статті.

Сигнал – це щось таке, що можна передати через простір та час. Отже, які умови мають бути, щоб назвати сигнал "сигналом"?

По-перше, з ігнал повинен будь-ким створюватися (генеруватися).

По-друге, сигнал повинен для когось призначатися.

По-третє, хтось повинен прийняти цей сигнал і зробити собі якісь висновки, тобто правильно трактувати сигнал.

Поринемо в Дикий Захід.

Думаю, не секрет, що індіанці розпалювали багаття, і дим від багаття використовувався для передачі сигналу. Значить, у разі багаття – генератор сигналу. Отже, перший пункт працює.Для кого був призначений дим від багаття? Для ковбоїв? Звичайно ж ні! Для своїх індіанців. Значить, працює два пункти. Ну гаразд, ви побачили два стовпи диму, що височіли в небо. Вам це щось каже? Хтось, мабуть, смажить шашлики? Може бути. Але якщо ви підійдете до цих вогнищ, то шашлик зроблять саме з вас. Для індіанців ці два стовпи диму означали, що їхній загін благополучно полював на ковбоїв;-). Ну ось і виконалося третє правило;-).

Але що ж собою являє електричний сигнал? Терзають мене невиразні сумніви, що десь тут замішаний електричний струм :-). Чим характеризується електричний струм? Ну звичайно ж, напругою та силою струму. Найпримітніше, що електричний струм дуже зручно передавати через простір за допомогою дротів. У цьому випадку його швидкість поширення дорівнюватиме швидкості світла. Хоча й електрони в провіднику рухаються зі швидкістю лише кілька міліметрів на секунду, електричне поле охоплює відразу весь провід зі швидкістю світла! А як ви пам'ятаєте, швидкість світла дорівнює 300 000 кілометрів на секунду! Тому, електрон на іншому кінці дроту практично відразу почне рухатися.

Передача електричних сигналів

Отже, для передачі сигналу через простір ми будемо використовувати дроти. Ледве вище ми розібрали умови виникнення сигналу. Отже, перш за все нам потрібний генератор цих сигналів! Тобто це може бути будь-яка батарея або схемка, яка генерувала б електричний струм. Далі, має бути хтось, хто б приймав цей сигнал. Це може бути якесь навантаження, типу лампочки, нагрівального елемента або цілої схеми, яка б приймала цей сигнал. Ну і по-третє, навантаження має якось зреагувати на цей сигнал. Лампочка повинна випромінювати світло, нагрівальний елемент - грітися, а схема виконувати будь-яку функцію.

Як ви зрозуміли зі всього вище сказаного, головний козир сигналу – це його генератор. Отже, як ми вже розібрали, по дротах можна передавати два параметри електричного струму - це напруга та сила струму. Тобто ми можемо створити генератор, який змінював або свою напругу або силу струму в навантаженні, яка б чіплялася через дроти до цього генератора. В основному в електроніці використовують саме параметр "напруга", тому що напругу легко отримати та змінювати його значення.

Час та електричний сигнал

Як я вже сказав, сигнал передається у часі та у просторі. Тобто час є важливим параметром для електричного сигналу. Зараз нам доведеться трохи попітніти і згадати курс математики та фізики за середню школу. Згадуємо декартову систему координат. Як ви пам'ятаєте, по вертикалі ми відкладали вісь Y, по горизонталі Х:

В електроніці та електротехніці по Х ми відкладаємо час, назвемо його літерою t, а по вертикалі ми відкладемо напругу, позначимо його літерою U. У результаті наша система координат буде виглядати таким чином:

Прилад, який показує нам зміна напруги в часі називається осцилографом, а графік цієї напруги називається осцилограмою. Осцилограф може бути:

або аналоговим:

Види електричних сигналів

Постійний струм

Який електричний сигнал є найпростішим сигналом в електроніці? Я думаю це сигнал постійного струму. А що означає постійний струм? Це струм, значення напруги якого не змінюється з часом. Як же він виглядає на нашому графіку? Приблизно так:

Тут бачимо сигнал постійного струму 3 вольта.

По вертикалі у нас напруга у вольтах, а по горизонталі – ну, скажімо, за секунди. Постійний струм з часом завжди має те саме значення напруги, тому, неважливо, в секундах або в годинах у нас йде відлік за часом. Напруга ні стрибнула, ні впала. Воно як було 3 Вольти, так і залишилося. Тобто можна сказати, що сигнал постійного струму є прямою лінією, паралельною осі часу t.

Ось так виглядає сигнал постійного струму на аналоговому осцилографі

Які генератори електричного струму можуть видати такий сигнал постійної напруги?

Це, звичайно ж, різні батарейки

акумулятори для мобільного телефону

для ноутбука

автомобільні акумулятори

та інші хімічні джерела струму.

У лабораторних умовах простіше отримати постійну напругу зі змінного. Прилад, який це вміє робити, називається лабораторним блоком постійної напруги.

Шумовий сигнал або просто шум

А що буде, якщо напруга набуватиме хаотичного значення? Вийде щось типу цього:

Такий електричний сигнал називається шумом.

Думаю, деякі з вас вперше бачать осцилограму шуму, але я впевнений на 100%, що всі чулизвучання цього сигналу;-). Ну-ка натисніть на Play ;-)

Шипіння радіоприймача або старого ТБ, не налаштованого на станцію або на якийсь канал – це і є шум;-) Як би дивно це не звучало, але такий сигнал теж дуже часто використовується в електроніці. Наприклад, можна зібрати схемку глушника частот, який би гасив усі телевізійні та радіоприймачі в радіусі кілометра). Тобто генеруємо шумовий сигнал, підсилюємо його і подаємо в ефір;-) В результаті глушимо всю приймальну апаратуру.

Синусоїдальний сигнал

Синусоїдальний сигнал – найулюбленіший сигнал серед електронників.

Усі люблять качатися на гойдалці?

Тут ми бачимо дівчинку, яка з радістю на них хитається. Але припустимо, вона не знає фішку, що можна розхитатися самої, вчасно згинаючи та розгинаючи ноги. Тому прийшов тато дівчинки і штовхнув доньку вперед.

Нижче на графіку показаний цей випадок

Як ви бачите, траєкторія руху дівчинки в часі вийшла дуже кумедною. Такий графік руху зветься “ синусоїда“. В електроніці такий сигнал називають синусоїдальним. Начебто до болю найпростіший графік, але ви не повірите, саме на такій простій синусоїді будується вся електроніка.

Так як синусоїдальний сигналповторює свою форму протягом усього часу, його можна назвати періодичним.Тобто ви періодично обідаєте періодами рівними відрізками часу. Тут те саме. Цей сигнал періодичноповторюється. Важливі параметри періодичних сигналів – це амплітуда, період та частота.

Амплітуда (A) – максимальне відхилення напруги від нуля та до якогось значення.

Період (T) - Час, за який сигнал знову повторюється. Тобто якщо ви сьогодні обідаєте о 12:00, завтра теж у такий же час, о 12:00, і післязавтра теж у цей самий час, значить ваш обід йде з періодом о 24 годині. Все елементарно та просто;-)

Частота (F) – це просто одиниця, поділена на період, тобто

Вимірюється у Герцах. Пояснюється як "стільки коливань в секунду". Ну поки що для початку вистачить;-).

Як я вже сказав, в електроніці синусоїда відіграє дуже велику роль. Навіть не треба далеко ходити. Досить сунути паль ... щупи осцилографа в свою домашню розетку, і можна вже спостерігати синусоїдальний сигнал, частотою 50 Герц і амплітудою 310 Вольт.

Прямокутний сигнал

Дуже часто в електроніці використовується прямокутний сигнал:

Прямокутний сигнал на малюнку нижче, де час паузи та час тривалості сигналу рівні, називається меандром.

Трикутний сигнал

Близькі друзі синусоїдального сигналу – це трикутний сигнал

Трикутний сигнал має дуже близький кореш – це пилкоподібний сигнал

Складний сигнал

В електроніці також використовуються складні сигнали. Ось, наприклад, один із них (я намалював його від балди):

Всі ці сигнали відносяться до періодичним сигналам, тому що для них можна вказати період, частотуслідування та амплітудусамих сигналів:

Двополярні сигнали

Для сигналів, які "пробивають підлогу", ну тобто можуть мати негативне значення напруги, типу цих сигналів

крім періоду та амплітуди мають ще один параметр. Називається він розмахабо подвійна амплітуда. Буржуйською мовою це звучить як amplitude Peak-to-peak, що у дослівному перекладі ”амплітуда від піку до піку”.

Ось подвійна амплітуда для синусоїди (2А)

а ось для трикутного сигналу:

Найчастіше позначається як 2А, що свідчить, що це подвійна амплітуда сигналу.

Імпульсні сигнали

Також існують сигнали, які не підпорядковуються періодичному закону, але також відіграють важливу роль в електроніці.

Імпульси- це ті самі сигнали, але вони не піддаються періодичному закону, і змінюють своє значення, залежно від ситуації.

Наприклад, ось низка імпульсів:

Кожен імпульс має різну тривалість у часі, тому ми можемо говорити про якийсь періодичності сигналів.

Звуковий сигнал

Також є звуковий сигнал

Хоч і схожий на білий шум, але несе інформацію як звуку. Якщо такий електричний сигнал подати на динамічну головку, можна почути будь-який запис.

Висновок

В даний час електричні сигнали відіграють важливу роль у радіоелектроніці. Без них не існувало б жодної електроніки, а тим паче цифрової. В даний час цифрова електроніка досягла свого апогею завдяки цифровим сигналам і складній системі кодування. Швидкість передачі даних просто приголомшлива! Це можуть бути гігабайти інформації за секунду. Адже все колись починалося з простого телеграфу.

Технології