Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • Основные характеристики детерминированных сигналов.






    Детерминированные (или регулярные) сигналы – это сигналы, течение которых во времени можно полностью предопределить.

    Заданная аналитически (детерминированная, определенная в любой момент вре- мени), функция s(t) становится абстрактной математической моделью сигнала, не связанной с его физическим характером и удобной для изучения. Примеры математических моделей детерминированных радиотехнических сигналов.

    Непрерывный сигнал (гармоническое колебание):

    Непрерывный сигнал (гауссов импульс):

    Непрерывный сигнал (экспоненциальный импульс):

    Финитный сигнал (треугольный видеоимпульс):

     

    Периодический сигнал:

    где r (t) — финитный на интервале Т (периоде последовательности) сигнал; ино- гда говорят о «представительном» сигнале последовательности.
    Дискретный сигнал, явл яющийся последовательностью отсчетов (чисел):

    Тестовые сигналы. Особое место среди математических моделей сигналов занимают модели тестовых, испытате льных или пробных сигналов. Они широко используются в теоретических исследованиях, а приближенно от вечающие им фи- зические (радиотехнические) сигналы — в экспериментальной радиотехнической и радиоизмерительной практике. Известным тестовым сигналом является единичная ступенчатая функция, функция включения, или функция Хевисайда:

    Важнейшим тестов ым радиотехническим сигналом является дельта-функция, или функция Дирака d(t), которая определяется соотношениями


    Из первой части определения (1.9) следует, что d(t) существует лишь при аргу- менте t = 0, поэтому справедливо:

    размерность d(t) обратна размерности аргумента t. Отметим также важное соотношение, определяющее фильтрующее свойство d-функции

    Для анализа сигналов очень важны методы представления математической модели сигнала в виде разложения ее в функциональный ряд. Разложения по линейно не- зависимым и ортогональным системам функций (базисам) широко используются при решении многих задач физики и математики. Бесконечная (в общем случае) система (последовательность) непрерывных на интервале Т функций { () i ϕ t, i = 0, 1, 2, …} является ортогональной на Т, если

    где величина

    называется нормой системы функций { ()} i ϕ t, при этом никакая из функций системы не равна тождественно нулю (неравенство в соотношении (1.17), определяющем ϕ i). Представление произвольной кусочно-непрерывной модели сигнала s(t), удовлетворяющей условию

    в виде линейной комбинации взвешенных функций { () i ϕ t }

    называется разложением в обобщенный ряд Фурье. Линейная независимость системы { () i ϕ t } обеспечивает единственность

    разложения.

     

    3) АЦП (аналогово-цифровое преобразование) сигналов.
    Компьютеры и цифровые устройства могут обрабатывать только дискретные по времени и уровню сигналы, которые называют цифровыми. Для преобразования аналоговых сигналов в цифровые используются специальные устройства – аналого – цифровые преобразователи (АЦП). Аналого – цифровое преобразование (также популярен термин оцифровка сигнала) включает операции дискретизации по времени, квантования по уровню и кодирования значений входного сигнала (см. рис.).

    Первичный преобразователь преобразует сообщение в электрическое напряжение, являющееся электрическим аналогом физического сообщения.
    Низкочастотная фильтрация – это процесс выделения НЧ компонент сигнала в полосе частот от 0 до Fи подавления его ВЧ компонент на частотах > F.


    Дискретизация по времени – это процесс преобразования непрерывного сигнала (НС) в дискретно-непрерывный сигнал (ДНС).
    Квантование в АЦП связано с округлением отсчетов до разрешенных уровней.

    В процессе квантования образуется специфическая, неустранимая погрешность (шум квантования):

    Кодирование – это дискретное отображение элементов одного множества в элементы другого множества по определенному правилу.

    Примитивное кодирование связано с представлением чисел в той или иной системе счисления. В современных СПИ часто применяют представление десятичных чисел в двоичной системе счисления.

     

    Сигнал на выходе кодера (Кд) представляется в следующем виде:

     

    4) Цифро – аналоговое преобразование (ЦАП) сигналов.

    Структурная схема ЦАП:

    С помощью представленных в схеме процедур ЦАП восстанавливает непрерывный сигнал по его цифровому или дискретно-аналоговому представлениям.

    Декодирование – это процесс обратный кодированию, в результате которого осуществляется дискретное отображение элементов одного множества в элементы другого множества по определенному правилу.

    Физические значения декодированной посл-ти с учетом шага квантования и знака числа определяются так:

    Верхние * в символах означают, что восстанавливаемые символы на приёме могут отличаться от аналогичных символов на передаче из-за ошибок в дискретном канале связи (КС).

    Интерполяция – процесс преобразования цифрового сигнала, дискретного по времени, в сигнал, аналоговый по времени. В современных ЦАП используется ступенчатый интерполятор – это линейный фильтр с импульсной характеристикой:

    Ступенчатый интерполятор преобразует входные квантованные отсчеты дискретно-аналогового сигнала в последовательность прямоугольных ипульсов длительностью его отклик является ступенчатой аппроксимацией сигнала.

    Вторичный преобразователь. Для согласования выхода детектора с входом получателя информации применяют различные устройства её отображения – вторичные преобразователи (динамик, громкоговоритель, принтер и т.д.)

    5) Теорема Котельникова имеет фундаментальное значение для дискретного представления аналоговых сигналов и решении многих задач теории связи и техники связи. Формулировка: любая непрерывная функция с ограниченным (фининым) спектром может быть точно представлена своими отсчетами , взятыми в момент времени , отстоящими друг от друга на интервал времени (интервал временной дискретизации)

    , частота дискретизации:

    Согласно выводам данной теоремы, сигнал предсавляется в виде ортогонального ряда Фурье:

    Безошибочное представление в любой момент времени сигнала по его отсчетам, взятыми в дискретные моменты времени, возможно только при выполнении следующих ограничений:

    · Спектр сигнала строго ограничен верхней частотой

    · В восстановлении сигнала участвует бесконечное число отсчетов

    · В качестве восстанавливающего устройства используется ИФНЧ

    В реальных условиях ни одно из этих условий не выполняется, поэтому восстановление сигнала происходит с некоторой погрешностью.

    Временная дискретизация сигналов

    Спектр дискретно-аналогового сигнала:

    6) Восстановление аналогового (непрерывного) сигнала из отсчётов.

    В линию связи передаются импульсы-отсчёты, которые поступают на вход приёмника.

    Для восстановления исходного непрерывного сигнала из импульсов-отсчётов надо эти импульсы подать на вход идеального фильтра низких частот (ИФНЧ), который имеет следующие характеристики.

    Амплитудно-частотная характеристика идеального ФНЧ (АЧХ ИФНЧ) имеет вид:

    K(w)

    K

     

     

     


    - wд 0 wд w

    Импульсная реакция ИФНЧ, т.е. реакция на дельта-импульс имеет вид:

    gифнч (t)

     

     


    Рис. 3.13

     

    t

    -3 Dt - 2Dt -Dt 0 Dt 2Dt 3Dt

    (3.6)

    Первая формула - это выражение для импульсной реакции ИФНЧ, вторая и третья формулы определяют моменты времени, для которых

    g ИФНЧ(t) обращается в ноль.

    Очевидно, что на выходе ИФНЧ получим спектр:

    S(w)= K Sд(w) = K Sx(w) /Dt;

    или для АИМ сигнала получим: S(w)= KSд(w) = K a0Sx(w) /2.

    Таким образом, с точностью до постоянного множителя мы получили на выходе ИФНЧ спектр исходного сигнала x(t). С временной точки зрения мы получили исходный непрерывный сигнал x(t).

    Погрешности дискретизации и восстановления непрерывных сигналов.

    Теорема Котельникова точно справедлива только для сигналов с финитным (конечным) спектром. На рис.3.14 показаны некоторые варианты финитных спектров:

    Sx(w) 3

     

    0 wв w

    Рис.3.14.

    Однако спектры реальных информационных сигналов бесконечны. В этом случае теорема Котельникова справедлива с погрешностью.

    Sx(w)

     

     

    0 wв w

    Погрешность дискретизации определяется энергией спектральных составляющих сигнала, лежащих за пределами частоты wв.

    (3.7)

    Вторая причина возникновения погрешностей - неидеальность восстанавливающего ФНЧ.

    Т.о. погрешность дискретизации и восстановления непрерывного сигнала определяется следующими причинами:

    1) Спектры реальных сигналов не финитны.

    2) АЧХ реальных ФНЧ неидеальны.

    Например, если в качестве ФНЧ использовать RC- фильтр, то восстановленный сигнал на его выходе будет иметь вид:

    Вывод: чем выше и чем ближе характеристики ФНЧ к идеальным, тем ближе восстановленный сигнал к исходному.

     

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.