Analog va raqamli signal. Signallarning turlari va ular qanday ishlaydi

"Axborot" tushunchasi (lot. ma'lumot- tushuntirish, taqdimot) va "xabar" hozirgi vaqtda uzviy bog'langan.

Ma `lumot Bu uzatish, tarqatish, o'zgartirish, saqlash yoki to'g'ridan-to'g'ri foydalanish ob'ekti bo'lgan axborotdir. Xabar axborotni taqdim etish shaklidir. Ma'lumki, odam axborotning 80 ... 90 foizini ko'rish organlari va 10 ... 20 foizini eshitish organlari orqali oladi. Boshqa sezgilar ma'lumotlarning 1 ... 2% gacha qo'shiladi.

Ma'lumotlar shaklda uzatiladi xabarlar. Xabar - masofaga uzatish uchun qulay bo'lgan ma'lumotni ifodalash (taqdim etish) shakli. Telegramma matnlari, nutq, musiqa, televizor tasvirlari, kompyuter chiqishidagi ma'lumotlar, ob'ektlarni avtomatik boshqarish tizimidagi buyruqlar va boshqalar xabarlarga misol bo'ladi. Xabarlar axborot tashuvchisi bo'lgan signallar yordamida uzatiladi. Signallarning asosiy turi elektr signallaridir. So'nggi yillarda optik tolali ma'lumotlarni uzatish liniyalarida n / a optik signallar tobora keng tarqalmoqda. Signal- uzatilgan xabarni aks ettiruvchi jismoniy jarayon. Xabarning ko'rinishi jarayonni tavsiflovchi fizik miqdor miqdorini o'zgartirish orqali ta'minlanadi. Signal xabarni o'z vaqtida uzatadi (ochadi), ya'ni u doimo vaqtning funktsiyasidir. Signallar uzatilayotgan xabarga muvofiq jismoniy muhitning ma'lum parametrlarini o'zgartirish orqali hosil bo'ladi.

Bu qiymat signalning axborot parametri.Xabarning axborot parametri - parametr, uning o'zgarishida ma'lumot "qo'yilgan". Uchun ovoz xabarlar, axborot parametri ovoz bosimining oniy qiymati, uchun harakatsiz tasvirlar - aks ettirish koeffitsienti, uchun mobil - ekran maydonlarining luminesans yorqinligi.

Bunday holda, tushunchalar sifat va tezlik axborot uzatish.

Axborotni uzatish sifati qanchalik yuqori bo'lsa, qabul qiluvchi tomonda ma'lumotlarning buzilishi kamroq bo'ladi. Axborot uzatish tezligining oshishi bilan axborot yo'qotilishining oldini olish va axborot uzatish sifatini pasaytirish uchun maxsus choralar ko'rish talab etiladi.

Xabarlar masofada material tashuvchisi, n / a, qog'oz yoki magnit lenta yoki jismoniy jarayon yordamida, masalan, tovush yoki elektromagnit to'lqinlar, oqim va boshqalar.

Axborotni uzatish va saqlash uni qandaydir shaklda taqdim etish imkonini beruvchi turli belgilar (ramzlar) yordamida amalga oshiriladi.

Xabarlar vaqt funktsiyalari bo'lishi mumkin, masalan, telefon suhbatlarini uzatishda nutq, telemetriya ma'lumotlarini uzatishda harorat yoki bosim, televizorda ko'rsatuv va boshqalar. Boshqa hollarda xabar vaqt funksiyasi emas (masalan, telegramma matni, harakatsiz tasvir va boshqalar). Signal xabarni o'z vaqtida uzatadi. Shuning uchun, xabar (masalan, harakatsiz rasm) bo'lmasa ham, u doimo vaqtning funktsiyasidir. Signallarning 4 turi mavjud: uzluksiz signal uzluksiz vaqti. (2.2-rasm, a), uzluksiz diskret vaqt. (2.2-rasm, b), diskret uzluksiz vaqt. (2.2-rasm, v) va diskret diskret vaqt (2.2-rasm, d).

2.2-rasm - Uzluksiz vaqtning uzluksiz signali (a), diskret vaqtning uzluksiz signali (b), uzluksiz vaqtning diskret signali (c), diskret vaqtning diskret signali (d).

Uzluksiz signallar uzluksiz vaqt. qisqartirilgan uzluksiz (analog.) signallar deb ataladi. Ular mumkin bo'lgan qiymatlarning uzluksiz to'plamidan (sinusoid) istalgan qiymatlarni olib, o'zboshimchalik bilan o'zgarishi mumkin.

Diskret vaqtning uzluksiz signallari. ixtiyoriy qiymatlarni qabul qilishi mumkin, lekin faqat ma'lum, oldindan belgilangan (diskret) momentlarda o'zgaradi t 1, t 2, t 3 … .

Diskret uzluksiz vaqt signallari Ular o'zboshimchalik bilan o'zgarishi mumkinligi bilan farq qiladi, ammo ularning qiymatlari faqat ruxsat etilgan (diskret) qiymatlarni oladi.

Diskret vaqtning diskret signallari(qisqartirilgan diskret) vaqtning diskret momentlarida faqat ruxsat beruvchi (diskret) qiymatlarni qabul qilishi mumkin.

Axborot parametrlarining o'zgarishi tabiati bo'yicha farqlanadi davomiy va diskret xabarlar.

Analog signal X (t) vaqtining uzluksiz yoki qisman uzluksiz funktsiyasidir. Signalning oniy qiymatlari ko'rib chiqilayotgan jarayonning fizik miqdoriga o'xshaydi.

Diskret signal Dt vaqt oralig'i bilan bir-biridan keyin keladigan diskret impulslar, impuls kengligi bir xil va daraja (impuls maydoni) diskret signal bo'lgan ba'zi bir fizik miqdorning oniy qiymatining analogidir.

Raqamli signal ikkilik raqamlar ko'rinishidagi va ba'zi bir jismoniy miqdorning oniy qiymatini ifodalovchi Dt vaqt oralig'ida bir-biridan keyin keladigan diskret raqamlar qatoridir.

Uzluksiz yoki analog signal - bu ma'lum bir qiymat oralig'ida har qanday darajadagi qiymatlarni qabul qila oladigan signal. Vaqtning uzluksiz signali butun vaqt o'qida belgilangan signaldir.

Masalan, nutq darajasi va vaqtida uzluksiz bo'lgan xabardir va har 5 daqiqada o'z qiymatlarini chiqaradigan harorat sensori kattaligi bo'yicha uzluksiz, ammo vaqt bo'yicha diskret xabarlar manbai bo'lib xizmat qiladi.

Axborotning miqdori va uni o'lchash imkoniyati tushunchasi axborot nazariyasining asosidir. Axborot nazariyasi 20-asrda shakllandi. Klod Shennon (AQSh), A.N. Kolmogorov (SSSR) R. Xartli (AQSh) va boshqalar.Klod Shennonning fikricha, axborot olib tashlangan noaniqlikdir. Bular. X-Xia xabarining informativligi, unda mavjud bo'lgan foydali ma'lumotlar, ya'ni. xabarning qabul qilinishidan oldin mavjud bo'lgan noaniqlikni kamaytiradigan qismi.

1-ma'ruza

Signallarning asosiy turlari va ularning matematik tavsifi.

Signallarning asosiy turlari: analog, diskret, raqamli.

Analog vaqt va holatda uzluksiz bo'lgan signaldir (1a-rasm). Signal uzluksiz (yoki qismli uzluksiz) funksiya bilan tavsiflanadi NS(t). Bunday holda, argument ham, funktsiyaning o'zi ham ba'zi oraliqlardan istalgan qiymatlarni olishi mumkin:

t" ≤ t ≤ t"" , x" ≤ x ≤ x"".

Diskret vaqt bo'yicha diskret va holatida uzluksiz bo'lgan signaldir (1b-rasm). Panjara funktsiyasi bilan tavsiflanadi NS(n* T), qayerda n- mos yozuvlar raqami (1,2,3, ...). Interval T namuna olish davri va o'zaro deb ataladi f d = 1 / T- namuna olish chastotasi. Panjara funksiyasi faqat vaqt momentlarida aniqlanadin * T va faqat shu daqiqalarda mumkin ba'zi bir oraliqdan istalgan qiymatlarni oling x" ≤ x ≤ x"". Panjara funktsiyasining qiymatlari va shunga mos ravishda vaqt momentlarida signalning o'zi n* T hisoblashlar deyiladi. (Diskret signal ham real, ham murakkab bo'lishi mumkin).

Raqamli vaqt va holat bo'yicha ham diskret bo'lgan signaldir (1c-rasm). Ushbu turdagi signallar panjara funktsiyalari bilan ham tavsiflanadi NS c ( n* T), ma'lum bir chekli oraliqdan faqat cheklangan miqdordagi qiymatlarni olishi mumkin x" ≤ x ≤ x"". Ushbu qiymatlar kvantlash darajalari deb ataladi va mos keladigan funktsiyalar kvantlangan deb ataladi.

Diskret signallarni tahlil qilishda normallashtirilgan vaqtdan foydalanish qulay
, aks holda, ya'ni. diskret signalning namuna raqamini normallashtirilgan vaqt sifatida talqin qilish mumkin. Normallashtirilgan vaqtga o'tishda diskret signalni butun o'zgaruvchining funktsiyasi sifatida ko'rib chiqish mumkin. n... Bu yana NS(n) ga teng NS(n· T).

Chastotani normallashtirish.

Kotelnikov teoremasiga ko'ra, analog signalning maksimal chastotasi f ortiq bo'lmasligi kerak f D 2. Shuning uchun diapazondagi barcha diskret signallarni hisobga olish tavsiya etiladi. Bunday holda, kontseptsiya kiritiladi normallashtirilgan chastota

yoki

va diskret signalni ko'rib chiqing f hududida

yoki

Normallashtirilgan chastotadan foydalanish diskret tizimlarning chastota xarakteristikalarini va bitta chastota diapazonidagi diskret signallarning spektrlarini o'rganish imkonini beradi. DSP uchun signal chastotasi va namuna olish tezligining mutlaq qiymatlari emas, balki ularning nisbati, ya'ni. normallashtirilgan chastotaning qiymati.

Masalan, 2 ta diskret kosinus to'lqinlari uchun:

qayerda

Natijada:

Ularning diskret signallari bir xil, chunki ularning normallashtirilgan chastotalari teng, ular vaqt o'tishi bilan har xil bo'ladi.

Umumiy holda, normallashtirilgan chastotalar hududida diskret kosinus to'lqini quyidagi shaklga ega:

Umumiy raqamli signalni qayta ishlash sxemasi.

DSP jarayoni 3 bosqichni o'z ichiga oladi:

Raqamlar ketma-ketligi NS(n* T) analog signaldan x(t) ;

Ketma-ket transformatsiya NS(n* T) Raqamli signal protsessori (DSP) tomonidan berilgan algoritmga muvofiq, yangi, chiqish raqamli ketma-ketlikka y (n* T) ;

Olingan analog signalni shakllantirish y(t) ketma-ketlikdan y(n* T).

Namuna olish chastotasi f d tanlangan: f d ≥ 2 f v.

Haqiqiy signallar bu talabga javob bermaydi. Shuning uchun ular spektrni cheklaydigan past o'tkazuvchan filtrni qo'yishadi. Haqiqiy signallarning energiyasi ortib borayotgan chastota bilan kamayib borayotganligi sababli, past chastotali filtr tomonidan kiritilgan buzilishlar ahamiyatsiz (3 a va b-rasm), shuningdek, quyidagi spektrlar:

Kvantlash darajalari(1.c-rasm) ikkilik raqamlar bilan kodlangan, shuning uchun ADC chiqishida bizda ikkilik raqamlar ketma-ketligi mavjud.
... Raqamli signal
diskretdan farq qiladi
qiymati bo'yicha:

Kvantlash xatosi.

Uni kamaytirish uchun kvantlash darajalari sonini oshirish kerak. Diskret signal DSP ga kiradi, u algoritmga ko'ra chiqish signalini har bir kirish hisoboti bilan birma-bir yozishmalarda o'rnatadi.
... Bunday holda, bitta namunani olish uchun operatsiyalar soni (ko'paytirish, qo'shish, inversiya, o'tkazish va hokazo) siz xohlagancha hisoblab chiqilishi mumkin. Biroq, qayta ishlash muddati (hisoblash vaqti) namuna olish davridan kattaroq bo'lishi mumkin emas ... Va bu faqat soat chastotasi bo'lsa bo'lishi mumkin f T TsPOS >> f D.

Keyinchalik, DAC bosqichli analog signal hosil qiladi (t), uning bosqichlari filtr bilan tekislanadi, analog olinadi y(t).

Signallar - tashuvchilar avtomatlashtirish vositalaridagi ma'lumotlar fizik tabiati va parametrlari bo'yicha ham, axborotni taqdim etish shaklida ham farq qilishi mumkin. GSP (Davlat asboblari tizimi) doirasida avtomatlashtirish uskunalarini seriyali ishlab chiqarishda quyidagi turdagi signallar qo'llaniladi:

Elektr signali (elektr tokining kuchlanishi, kuchi yoki chastotasi);

Pnevmatik signal (siqilgan havo bosimi);

Shlangi signal (suyuqlikning bosimi yoki differentsial bosimi).

Shunga ko'ra, GSP doirasida avtomatlashtirish uskunalarining elektr, pnevmatik va gidravlik tarmoqlari shakllantiriladi.

Axborot taqdimoti shaklida signal analog, impuls va kodli bo'lishi mumkin.

Analog signal har qanday jismoniy parametr-tashuvchidagi oqim o'zgarishi bilan tavsiflanadi (masalan, elektr kuchlanish yoki oqimning oniy qiymatlari). Bunday signal deyarli har qanday vaqtda mavjud bo'lib, parametr o'zgarishlarining belgilangan diapazonida istalgan qiymatlarni qabul qilishi mumkin.

Puls signali ma'lumotni faqat vaqtning diskret momentlarida taqdim etish bilan tavsiflanadi, ya'ni. vaqtni kvantlash mavjudligi. Bunday holda, ma'lumotlar bir xil davomiylikdagi, lekin turli amplitudali (signalning amplituda-puls modulyatsiyasi) yoki bir xil amplitudali, lekin turli xil davomiylikdagi (signalning impuls kengligi modulyatsiyasi) impulslar ketma-ketligi shaklida taqdim etiladi.

Kod signali raqamli axborotni uzatish uchun ishlatiladigan impulslarning murakkab ketma-ketligi. Bundan tashqari, har bir raqam impulslarning murakkab ketma-ketligi sifatida ifodalanishi mumkin, ya'ni. kod va uzatiladigan signal ham vaqt, ham daraja bo'yicha diskret (kvantlangan) bo'ladi.

Optik signal- ma'lum ma'lumotlarni olib yuruvchi yorug'lik to'lqini. Radio to'lqiniga nisbatan yorug'lik to'lqinining o'ziga xos xususiyati shundaki, u kichik to'lqin uzunligi tufayli nafaqat vaqt, balki fazoviy koordinatalarda ham modulyatsiya qilinadigan signallarni amalda uzatishi, qabul qilishi va qayta ishlanishi mumkin. Bu optik signalga kiritilgan ma'lumotlar miqdorini sezilarli darajada oshirish imkonini beradi. Optik signal to'rtta o'zgaruvchining (x, y, z, t) funktsiyasi - 3 koordinata va vaqt. Elektromagnit to'lqin - bu induksiya qonuniga ko'ra o'zaro bog'langan elektr va magnit maydonlarning vaqt va fazoning har bir nuqtasida o'zgarishi. Elektromagnit to'lqin bir xil garmonik qonun bo'yicha vaqt bo'yicha o'zgarib turadigan elektr E va magnit H maydonlarining kuchlarining o'zaro perpendikulyar vektorlari bilan tavsiflanadi.

Analog signal uzluksiz argumentning uzluksiz funktsiyasidir, ya'ni. mustaqil o'zgaruvchining har qanday qiymati uchun aniqlanadi. Analog signallarning manbalari, qoida tariqasida, jismoniy jarayonlar va hodisalar bo'lib, ularning rivojlanishida (ma'lum xususiyatlar qiymatlarining o'zgarishi dinamikasi) vaqt, fazoda yoki boshqa har qanday mustaqil o'zgaruvchida, qayd qilingan signal esa uni hosil qiluvchi jarayonga o'xshash (analog). Muayyan analog signal uchun matematik belgilarga misol: y(t) = 4,8 tushuntirish [- ( t-4) 2 /2.8]. Ushbu signalning grafik ko'rinishiga misol rasmda ko'rsatilgan. 1, funktsiyaning raqamli qiymatlari ham, uning argumentlari ham ma'lum oraliqlarda istalgan qiymatlarni olishi mumkin. y£ 1 y £ y 2,t£ 1 t £ t 2. Agar signal yoki uning mustaqil o'zgaruvchilari qiymatlari intervallari cheklanmagan bo'lsa, ular sukut bo'yicha - ¥ dan + ¥ gacha teng deb hisoblanadilar. Mumkin bo'lgan signal qiymatlari to'plami har qanday nuqtani cheksiz aniqlik bilan aniqlash mumkin bo'lgan doimiy bo'shliqni tashkil qiladi.

Guruch. 2.2.1. Signalning grafik ko'rinishi y(t) = 4,8 ekspluatatsiya [- ( t-4) 2 /2.8].

Diskret signal qiymatlari bo'yicha u ham uzluksiz funktsiyadir, lekin faqat argumentning diskret qiymatlari bilan belgilanadi. Uning qiymatlari to'plamiga ko'ra, u cheklangan (hisoblash mumkin) va diskret ketma-ketlik bilan tavsiflanadi y(n× D t), qayerda y£ 1 y £ y 2, D t- namunalar orasidagi interval (signalni tanlash oralig'i), n = 0, 1, 2, ..., N- diskret namuna qiymatlarini raqamlash. Agar analog signalni tanlab olish yo'li bilan diskret signal olinsa, u qiymatlari koordinatalardagi dastlabki signal qiymatlariga to'liq teng bo'lgan namunalar ketma-ketligidir. n D t.

Shaklda ko'rsatilgan analog signalni namuna olish misoli. 1-rasmda ko'rsatilgan. 2.2.2. Qachon D t= const (ma'lumotlarning yagona namunasi) diskret signalni qisqartirilgan belgilar bilan tavsiflash mumkin y(n).

Bir xil bo'lmagan signal namunalari bilan diskret ketma-ketliklarning belgilari (matn tavsiflarida) odatda jingalak qavslar ichiga olinadi - ( s(t i)) va namunalar qiymatlari koordinatalar qiymatlari ko'rsatilgan jadvallar shaklida berilgan. t i... Qisqa, tartibsiz raqamlar ketma-ketligi uchun quyidagi raqamli tavsif ham qo'llaniladi: s(t i) = {a 1 , a 2 , ..., a N}, t = t 1 , t 2 , ..., t N.

Raqamli signal qiymatlarida kvantlangan va argumentda diskret. U kvantlangan panjara funksiyasi bilan tavsiflanadi y n = Q k[y(n D t)], qayerda Q k- kvantlash darajalari soni bilan kvantlash funktsiyasi k, shu bilan birga kvantlash intervallari bir xil taqsimlangan yoki bir xil bo'lmagan, masalan, logarifmik bo'lishi mumkin. Raqamli signal, qoida tariqasida, D argumentining ketma-ket qiymatlariga asoslangan raqamli massiv shaklida o'rnatiladi. t = const, lekin, umuman olganda, signal argumentning ixtiyoriy qiymatlari uchun jadval shaklida ko'rsatilishi mumkin.

Aslini olganda, raqamli signal bu diskret signalning rasmiylashtirilgan versiyasi bo'lib, uning qiymatlari rasmda ko'rsatilganidek, ma'lum raqamlar soniga yaxlitlanganda. 2.2.3. Raqamli tizimlar va kompyuterlarda signal har doim ma'lum bir songacha bo'lgan aniqlik bilan ifodalanadi va shuning uchun har doim raqamli bo'ladi.Shu omillarni hisobga olgan holda, raqamli signallarni tavsiflashda odatda kvantlash funktsiyasi o'tkazib yuboriladi (bu sukut bo'yicha bir xil deb hisoblanadi) va signallarni tavsiflash uchun diskret signallarni tavsiflash qoidalari qo'llaniladi.

Guruch. 2.2.2. Diskret signal - rasm. 2.2.3. Raqamli signal

y(n D t) = 4,8 ekspluatatsiya [- ( n D t-4) 2 /2.8], D t= 1. y n = Q k, D t=1, k = 5.

Asosan, tegishli raqamli uskuna tomonidan qayd etilgan analog signalni uning qiymatlari bo'yicha ham kvantlash mumkin (2.2.4-rasm). Ammo bu signallarni alohida turga ajratishning ma'nosi yo'q - ular ruxsat etilgan o'lchash xatosi bilan belgilanadigan kvantlash bosqichiga ega bo'lgan analog bo'lak-bo'lak uzluksiz signallar bo'lib qoladi.

Ko'rib chiqilishi kerak bo'lgan diskret va raqamli signallarning aksariyati namunali analog signallardir. Ammo dastlab diskretlar sinfiga tegishli signallar mavjud, masalan, gamma kvantlar.

Guruch. 2.2.4. Kvantlangan signal y(t)= Q k, k = 5.

Signallarning spektral tasviri. Signallar va funktsiyalarning odatiy vaqtinchalik (koordinatali) tasviridan tashqari, chastota funktsiyalari bo'yicha signallarni tavsiflash ma'lumotlarni tahlil qilish va qayta ishlashda keng qo'llaniladi, ya'ni. vaqtinchalik (koordinatali) vakillikning argumentlariga qarama-qarshi argumentlar bilan. Bunday tavsiflash imkoniyati shundan iboratki, har qanday signal o'z ko'rinishida o'zboshimchalik bilan murakkab, oddiyroq signallar yig'indisi sifatida va, xususan, kombinatsiyasi bo'lgan eng oddiy garmonik tebranishlar yig'indisi sifatida ifodalanishi mumkin. signalning chastota spektri deb ataladi. Matematik jihatdan signallar spektri uzluksiz yoki diskret argumentda garmonik tebranishlarning amplitudalari va boshlang'ich fazalari qiymatlari funktsiyalari bilan tavsiflanadi - chastota... Odatda amplituda spektri deyiladi chastotali javob(AFC) signali, faza burchaklari spektri - fazali chastotali javob(PFC). Chastota spektrining tavsifi signalni koordinata tavsifi kabi aniq ko'rsatadi.

Shaklda. 2.2.5 doimiy komponentni (doimiy komponentning chastotasi 0 ga teng) va uchta garmonik tebranishlarni yig'ish orqali olingan signal funktsiyasining segmentini ko'rsatadi. Signalning matematik tavsifi quyidagi formula bilan aniqlanadi:

qayerda A n= (5, 3, 6, 8) - amplituda; f n= (0, 40, 80, 120) - chastota (Hz); ph n= (0, -0,4, -0,6, -0,8) - tebranishlarning dastlabki faza burchagi (radianlarda); n = 0,1,2,3.

Guruch. 2.2.5. Signalning vaqtincha ifodalanishi.

Ushbu signalning chastotali ko'rinishi (chastota munosabati va fazaviy javob ko'rinishidagi signalning spektri) rasmda ko'rsatilgan. 2.2.6. E'tibor bering, davriy signalning chastotali ko'rinishi s(t), spektr harmoniklari soni bilan cheklangan, faqat sakkizta namunadir va - ¥ dan + ¥ oralig'ida aniqlangan uzluksiz vaqt ko'rinishiga nisbatan juda ixchamdir.

Guruch. 2.2.6. Signalning chastotali tasviri.

Grafik displey analog signallari (2.2.1-rasm) maxsus tushuntirishlarni talab qilmaydi. Diskret va raqamli signallarni grafik ko'rsatishda yoki argument o'qi bo'ylab mos keladigan shkala uzunligining to'g'ridan-to'g'ri diskret segmentlari usuli (2.2.6-rasm) yoki namuna bo'yicha konvert usuli (silliq yoki singan) qo'llaniladi. qiymatlar (2.2.2-rasmdagi chiziqli egri chiziq). Maydonlarning uzluksizligi va qoida tariqasida, analog signallarni tanlash va kvantlash yo'li bilan olingan raqamli ma'lumotlarning ikkilamchi tabiati tufayli grafik ko'rsatishning ikkinchi usuli asosiy hisoblanadi.

Hikoyaning maqsadi "signal" tushunchasining mohiyati nimada ekanligini, qanday umumiy signallar mavjudligini va ular qanday umumiy xususiyatlarga ega ekanligini ko'rsatishdir.

Signal nima? Bu savolga, hatto kichkina bola ham bu "sizning yordami bilan biror narsa bilan muloqot qilishingiz mumkin bo'lgan narsa" deb aytadi. Misol uchun, oyna va quyosh yordamida signallar ko'rish chizig'i bo'ylab uzatilishi mumkin. Kemalarda signallar bir vaqtlar semafor bayroqlari yordamida uzatilgan. Bu bilan maxsus tayyorlangan signalchilar shug'ullangan. Shunday qilib, bunday bayroqlar yordamida ma'lumotlar uzatildi. "Signal" so'zini qanday etkazish mumkin:

Tabiatda ko'plab signallar mavjud. Darhaqiqat, har qanday narsa signal bo'lishi mumkin: stolda qoldirilgan eslatma, qandaydir tovush - ma'lum bir harakatni boshlash uchun signal bo'lib xizmat qilishi mumkin.

Xo'sh, bunday signallar bilan hamma narsa aniq, shuning uchun men tabiatda boshqalardan kam bo'lmagan elektr signallariga murojaat qilaman. Lekin hech bo'lmaganda ularni qandaydir tarzda shartli ravishda guruhlarga bo'lish mumkin: uchburchak, sinusoidal, to'rtburchaklar, arra tishlari, bitta impuls va boshqalar. Bu signallarning barchasi diagrammada tasvirlanganda ko'rinishi uchun nomlanadi.

Signallar zarbalarni hisoblash uchun metronom sifatida (vaqt signali sifatida), vaqtni belgilash uchun, nazorat impulslari sifatida, motorlarni boshqarish yoki uskunalarni sinash va ma'lumot uzatish uchun ishlatilishi mumkin.

Elning xususiyatlari. signallari

Qaysidir ma'noda, elektr signali vaqt o'tishi bilan kuchlanish yoki oqim o'zgarishini aks ettiruvchi grafikdir. Ruscha nimani anglatadi: agar siz qalam olib, X o'qida vaqtni, Y o'qida kuchlanish yoki oqimni belgilasangiz va ma'lum vaqtlarda tegishli kuchlanish qiymatlarini nuqta bilan belgilasangiz, yakuniy rasm paydo bo'ladi. to'lqin shaklini ko'rsating:

Elektr signallari juda ko'p, ammo ularni ikkita katta guruhga bo'lish mumkin:

• Bir tomonlama
• Ikki tomonlama

Bular. bir yo'nalishli oqimda bir yo'nalishda oqadi (yoki umuman oqmaydi), ikki tomonlama oqimda esa o'zgaruvchan va "u erda", keyin "bu erda" oqadi.

Barcha signallar, turidan qat'i nazar, quyidagi xususiyatlarga ega:

• Davr - signal o'zini takrorlay boshlagan vaqt oralig'i. Ko'pincha T bilan belgilanadi
• Chastotasi - signal 1 soniyada necha marta takrorlanishini bildiradi. Gerts bilan o'lchanadi. Masalan, 1Hz = soniyada 1 marta takrorlash. Chastota - davrning teskarisi (ƒ = 1 / T)
• Amplituda - volt yoki amperda o'lchanadi (qaysi signalga qarab: oqim yoki kuchlanish). Amplituda signalning "kuchliligi" ni anglatadi. Signal grafigi X o'qidan qanchalik uzoqda.

Signal turlari

Sinusoid

O'ylaymanki, yuqoridagi rasmda grafigi mantiqiy bo'lmagan funksiyani taqdim etish sizga yaxshi ma'lum. gunoh (x). Uning davri 360 o yoki 2pi radian (2pi radian = 360 o).

Agar siz 1 soniyani T davriga bo'lish uchun ajratsangiz, 1 soniyada qancha davr ko'rsatilganligini yoki boshqacha qilib aytganda, davr qanchalik tez-tez takrorlanishini bilib olasiz. Ya'ni, siz signalning chastotasini aniqlaysiz! Aytgancha, u gertsda ko'rsatilgan. 1 Hz = 1 sek / sekundiga 1 takrorlash

Chastotasi va davri bir-biriga qarama-qarshidir. Davr qancha uzoq bo'lsa, chastota shunchalik past bo'ladi va aksincha. Chastota va davr o'rtasidagi bog'liqlik oddiy nisbatlar bilan ifodalanadi:

Shakli bo'yicha to'rtburchaklarga o'xshash signallar "to'rtburchaklar signallari" deb ataladi. Ularni shartli ravishda oddiy to'rtburchaklar signallarga va meanderlarga bo'lish mumkin. Kvadrat to'lqin puls va pauza davomiyligi teng bo'lgan to'rtburchaklar signaldir. Va agar pauza va pulsning davomiyligini qo'shsak, biz meander davrini olamiz.

Muntazam kvadrat to'lqin signali kvadrat to'lqindan farq qiladi, chunki u turli puls va pauza davomiylariga ega (puls yo'q). Quyidagi rasmga qarang - u ming so'zdan yaxshiroq gapiradi.

Aytgancha, siz bilishingiz kerak bo'lgan kvadrat to'lqinli signallar uchun yana ikkita atama mavjud. Ular bir-biriga teskari (davr va chastota kabi). bu afsonaviylik va to'ldirish omili. Yuk koeffitsienti (S) davrning impuls davomiyligiga nisbati va koeffitsient uchun aksincha. to'ldirish.

Shunday qilib, kvadrat to'lqin 2 ga teng ish aylanishi bilan to'rtburchaklar signaldir. Uning davri impuls davomiyligidan ikki baravar ko'p bo'lganligi sababli.

S - ish aylanishi, D - ish aylanishi, T - puls davri, - zarba davomiyligi.

Aytgancha, yuqoridagi grafiklar ideal kvadrat to'lqin signallarini ko'rsatadi. Hayotda ular biroz boshqacha ko'rinadi, chunki hech qanday qurilmada signal bir zumda 0 dan biron bir qiymatga o'zgarmaydi va nolga qaytadi.

Agar biz toqqa chiqsak va keyin darhol pastga tushsak va o'z pozitsiyamiz balandligidagi o'zgarishlarni grafikaga yozsak, biz uchburchak signalini olamiz. Qo'pol taqqoslash, lekin haqiqat. Uchburchak signallarida kuchlanish (oqim) birinchi navbatda ortadi va keyin darhol pasayishni boshlaydi. Va klassik uchburchak signali uchun ko'tarilish vaqti parchalanish vaqtiga teng (va davrning yarmiga teng).

Agar bunday signalning ko'tarilish vaqti parchalanish vaqtidan kamroq yoki ko'p bo'lsa, unda bunday signallar allaqachon arra tishi deb ataladi. Va ular haqida quyida.

Arra tish signali

Yuqorida yozganimdek, muvozanatsiz uchburchak to'lqin shakli arra tishli to'lqin shakli deb ataladi. Bu nomlarning barchasi shartli va faqat qulaylik uchun kerak.