Analog, diskret va raqamli signallar

Zamonaviy aloqa tizimlarining rivojlanish tendentsiyalaridan biri ularda diskret-analog va raqamli signallarni qayta ishlashning (DAO va DSP) keng qo'llanilishidir.

Dastlab radiotexnikada foydalanilgan analog signal Z '(t) uzluksiz grafik sifatida tasvirlanishi mumkin (2.10a-rasm). Analog signallarga AM, FM, FM signallari, telemetriya sensori signallari va boshqalar kiradi. Analog signallar qayta ishlanadigan qurilmalar analog ishlov berish qurilmalari deb ataladi. Bunday qurilmalarga chastota konvertorlari, turli kuchaytirgichlar, LC filtrlari va boshqalar kiradi.

Analog signallarni maqbul qabul qilish, qoida tariqasida, optimal chiziqli filtrlash algoritmini ta'minlaydi, bu ayniqsa shovqinga o'xshash murakkab signallardan foydalanganda juda muhimdir. Biroq, bu holatda mos keladigan filtrni qurish juda qiyin. Ko'p teginishli kechikish chiziqlari (magnitostriktiv, kvarts va boshqalar) asosida mos keladigan filtrlardan foydalanganda katta susaytirish, o'lchamlar va kechikishning beqarorligi olinadi. Yuzaki akustik to'lqinlarga (SAW) asoslangan filtrlar istiqbolli, ammo ularda ishlangan signallarning qisqa muddatlari va filtr parametrlarini sozlashning murakkabligi ularni qo'llash doirasini cheklaydi.

1940-yillarda analog RES o'rniga analog kiritish jarayonlari uchun diskret ishlov berish moslamalari qo'yildi. Ushbu qurilmalar signallarni diskret analog ishlov berishni (DAO) ta'minlaydi va katta imkoniyatlarga ega. Bu erda signal vaqt bo'yicha diskret, holatlarda uzluksiz. Bunday Z '(kT) signali t = kT diskret vaqtlarda Z' (t) analog signalining qiymatlariga teng amplitudali impulslar ketma-ketligi bo'lib, bu erda k = 0,1,2, ... butun sonlar. Uzluksiz Z '(t) signalidan Z' (kT) impuls poezdiga o'tish vaqtni tanlash deyiladi.

2.10-rasm Analog, diskret va raqamli signallar

2.11-rasm Analog signalning namunasi

Analog signalni o'z vaqtida namuna olish "VA" tasodif bosqichida amalga oshirilishi mumkin (2.11-rasm), uning kirishida Z '(t) analog signali ishlaydi. Tasodifiy kaskadi UT (t) taktli kuchlanish bilan boshqariladi - T >> tp oraliqlari bilan davom etuvchi tp ning qisqa impulslari.

Namuna olish oralig'i T Kotelnikov teoremasi T = 1 / 2Fmax bo'yicha tanlanadi, bu erda Fmax analog signal spektridagi maksimal chastotadir. Fd = 1 / T chastotasi namuna olish tezligi deb ataladi va 0, T, 2T, ... da signal qiymatlari to'plami amplituda-puls modulyatsiyasi (AMM) bo'lgan signaldir.

1950-yillarning oxirigacha PAM signallari faqat nutq signallarini aylantirish uchun ishlatilgan. Radiorele kanali orqali uzatish uchun AIM signali faza-puls modulyatsiyasi (PPM) signaliga aylantiriladi. Bunday holda, impulslarning amplitudasi doimiy bo'lib, nutq xabari haqidagi ma'lumot pulsning ma'lum bir o'rtacha pozitsiyaga nisbatan og'ishi (fazasi) Dt da mavjud. Bitta signalning qisqa impulslaridan foydalangan holda va ular orasiga boshqa signallarning impulslarini joylashtirish orqali ko'p kanalli aloqa olinadi (lekin 60 ta kanaldan oshmasligi kerak).

Hozirgi vaqtda DAO "yong'in zanjirlari" (PC) va zaryadlash ulanishlari (CCD) bo'lgan qurilmalardan foydalanish asosida jadal rivojlanmoqda.

70-yillarning boshida raqamli shakldagi signallar ishlatilgan turli mamlakatlar va SSSRning aloqa tarmoqlarida impuls-kod modulyatsiyasi (PCM) tizimlari paydo bo'la boshladi.

PCM jarayoni analog signalni raqamlarga aylantirish bo'lib, u uchta operatsiyadan iborat: T oraliqlarida vaqt ichida namuna olish (2.10-rasm, b), daraja bo'yicha kvantlash (2.10-rasm, s) va kodlash (2.10-rasm, e). Vaqt namunasi yuqorida muhokama qilingan. Darajani kvantlash operatsiyasi shundan iboratki, amplitudalari analog signal 3 qiymatlariga diskret vaqtlarda mos keladigan impulslar ketma-ketligi amplitudalari faqat cheklangan miqdordagi sobit bo'lishi mumkin bo'lgan impulslar ketma-ketligi bilan almashtiriladi. qiymatlar. Bu operatsiya kvantlash xatosiga olib keladi (2.10-rasm, d).

Signal ZKV '(kT) ham vaqt, ham holatlar bo'yicha diskret signaldir. Qabul qiluvchi tomondagi Z '(kT) signalining mumkin bo'lgan u0, u1, ..., uN-1 qiymatlari ma'lum, shuning uchun T oralig'ida qabul qilingan signal uzatiladigan uk qiymatlari emas. , lekin faqat uning darajadagi soni k. Qabul qiluvchi tomonda, qabul qilingan k raqamiga ko'ra, uk qiymati tiklanadi. Bunda ikkilik sanoq sistemasidagi sonlar ketma-ketligi - kodli so'zlar uzatilishiga tobe bo'ladi.

Kodlash jarayoni kvantlangan Z '(kT) signalini kod so'zlari ketma-ketligiga (x (kT)) aylantirishdan iborat. Shaklda. 2.10, d uchta bitdan foydalangan holda ikkilik kod birikmalarining ketma-ketligi shaklida kod so'zlarini tasvirlaydi.

Ko'rib chiqilgan PCM operatsiyalari DSP bilan DSP da qo'llaniladi, PCM esa nafaqat analog signallar, balki raqamli signallar uchun ham zarur.

Keling, radiokanal orqali raqamli signallarni qabul qilishda PCM ga ehtiyojni ko'rsatamiz. Shunday qilib, dekametr diapazonida uzatishda raqamli signalning xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxa elementi xi (kT) (i = 0,1), n-kod elementini aks ettiradi, radio qabul qiluvchining kirishida kutilgan signal qo'shimcha bilan birga. shovqin p (t) quyidagicha ifodalanishi mumkin:

z / i (t) = mx (kT) + p (t), (2.2)

da (0 ≤ t ≥ TE),

bu erda m - kanal uzatish koeffitsienti, TE - signal elementining davomiyligi. (2.2) dan ko'rinib turibdiki, radioboshqaruv tizimining kirishidagi interferensiya analog tebranishlar bo'lgan signallar to'plamini hosil qiladi.

Mantiqiy shlyuzlar, registrlar, flip-floplar, hisoblagichlar, xotira qurilmalari va boshqalar raqamli sxemalarga misol bo'ladi. IC va LSI lardagi tugunlar soniga ko'ra, DSPli RFPlar ikki guruhga bo'linadi:

1. ICda amalga oshirilgan alohida bloklarga ega bo'lgan analog-raqamli RPU: chastota sintezatori, filtrlar, demodulyator, AGC va boshqalar.

2. Raqamli radio qabul qiluvchilar (TsRPU), ularda signal analog-raqamli konvertordan (ADC) keyin qayta ishlanadi.

Shaklda. 2.12 dekametr diapazonidagi DACning asosiy (axborot kanali) elementlarini ko'rsatadi: qabul qilish yo'lining analog qismi (AFC), ADC (namuna oluvchi, kvantizator va kodlovchidan iborat), raqamli qism qabul qilish yo'li (DAC), raqamli-analog konvertori (DAC) va pastki filtr chastotalari (LPF). Ikki qatorli chiziqlar raqamli signallarni (kodlarni) va bitta chiziqlarni - analog va PAM signallarini uzatishni ko'rsatadi.

2.12-rasm TsRPU dekametr diapazonining asosiy (axborot kanali) elementlari

AChPT dastlabki chastota selektivligini, sezilarli kuchaytirilishini va Z '(T) signalini chastotaga aylantirishni ishlab chiqaradi. ADC Z '(T) analog signalini x (kT) raqamli signalga aylantiradi (2.10-rasm, e).

CHPTda, qoida tariqasida, qo'shimcha chastota konvertatsiyasi, selektivlik (raqamli filtrda - asosiy selektivlik) va analog va diskret xabarlarning raqamli demodulyatsiyasi (chastota, nisbiy faza va amplitudali telegrafiya) amalga oshiriladi. CChPT ning chiqishida biz raqamli signalni olamiz y (kT) (2.10-rasm, e). Berilgan algoritm bo'yicha qayta ishlangan bu signal CHPT chiqishidan DAC yoki kompyuter xotirasiga (ma'lumotlarni qabul qilishda) kiradi.

Ketma-ket ulangan DAC va past chastotali filtrda raqamli signal y (kT) birinchi navbatda vaqt bo'yicha uzluksiz va holatlar bo'yicha diskret bo'lgan y (t), so'ngra uzluksiz bo'lgan yF (t) signaliga aylanadi. vaqt va holatlar bo'yicha (2.10-rasm, g , h).

Raqamli filtrlash va demodulyatsiya raqamli boshqaruv markazida raqamli signalni qayta ishlashning ko'plab usullaridan eng muhimi hisoblanadi. Raqamli filtr (DF) va raqamli demodulyator (CD) algoritmlari va tuzilishini ko'rib chiqing.

Raqamli filtr diskret tizim (jismoniy qurilma yoki kompyuter dasturi). U kirish signalining raqamli namunalari (x (kT)) ketma-ketligini chiqish signalining ketma-ketligiga (y (kT)) aylantiradi.

Asosiy CF algoritmlari quyidagilardir: chiziqli farq tenglamasi, diskret konvolyutsiya tenglamasi, z-tekisligida operatorni uzatish funktsiyasi va chastotali javob.

Raqamli filtrning kirish va chiqishidagi raqamlar (impulslar) ketma-ketligini tavsiflovchi tenglamalar (kechikishli diskret tizim) chiziqli farq tenglamalari deb ataladi.

Rekursiv CF ning chiziqli farq tenglamasi quyidagi ko'rinishga ega:

, (2.3)

bu erda x [(k-m) T] va y [(k-n) T] mos ravishda (k-m) T va (k-n) T vaqtidagi raqamli namunalarning kirish va chiqish ketma-ketliklarining qiymatlari; m va n - mos ravishda kechiktirilgan yig'ilgan oldingi kirish va chiqish raqamli namunalar soni;

a0, a1,…, am va b1, b2,…, bn haqiqiy vazn koeffitsientlari.

(3) da birinchi had rekursiv bo'lmagan CF ning chiziqli farq tenglamasidir. CF ning diskret konvolyutsiya tenglamasi chiziqli ayirma rekursiv bo'lmagan CF dan undagi al ni h (lT) ga almashtirish orqali olinadi:

, (2.4)

Bu erda h (lT) - bitta impulsga javob bo'lgan CF ning impulsli javobi.

Operatorni uzatish funktsiyasi - bu CF ning chiqishi va kirishidagi Laplas tomonidan o'zgartirilgan funktsiyalarning nisbati:

, (2.5)

Bu funktsiya to'g'ridan-to'g'ri diskret Laplas konvertatsiyasi va siljish teoremasi yordamida ayirma tenglamalaridan olinadi.

Diskret Laplas konvertatsiyasi, masalan, ketma-ketlik (x (kT)) shaklning L - tasvirini olish deb tushuniladi.

, (2.6)

bu yerda p = s + jw - kompleks Laplas operatori.

Diskret funksiyalarga nisbatan siljish (siljish) teoremasini shakllantirish mumkin: originalning mustaqil o'zgaruvchisini vaqt bo'yicha ± mT ga siljishi L-tasvirni ga ko'paytirishga to'g'ri keladi. Masalan,

Diskret Laplas konvertatsiyasi va siljish teoremasining chiziqlilik xususiyatlarini hisobga olgan holda, rekursiv bo'lmagan CF raqamlarining chiqish ketma-ketligi shaklga ega bo'ladi.

, (2.8)

Keyin rekursiv bo'lmagan CF ning operator uzatish funktsiyasi:

, (2.9)

2.13-rasm

Xuddi shunday, (2.3) formulani hisobga olgan holda, biz rekursiv CF ning operator uzatish funktsiyasini olamiz:

, (2.10)

Operatorni uzatish funksiyasi formulalari murakkab. Shuning uchun, p-tekisligida chastotada davriy tuzilishga ega bo'lgan maydonlar va qutblarni o'rganishda katta qiyinchiliklar paydo bo'ladi (2.13-rasm ko'phadning ko'phadning ildizlari va maxraj ko'phadning ildizlari).

z = epT yoki z-1 = e-pT munosabati bilan p bilan bog'liq yangi z kompleks o'zgaruvchiga o'tganimizda z - transform qo'llanilganda CF larning tahlili va sintezi soddalashtiriladi. Bu yerda kompleks tekislik p = s + jw boshqa murakkab tekislik z = x + jy bilan ko'rsatiladi. Buning uchun es + jw = x + jy bo'lishi kerak. Shaklda. 2.13 p va z kompleks tekisliklarini ko'rsatadi.

(2.9) va (2.10) da e-pT = z-1 o'zgaruvchilari o'zgarishini amalga oshirib, biz mos ravishda rekursiv bo'lmagan va rekursiv CF uchun z-tekisligida uzatish funktsiyalarini olamiz:

, (2.11)

, (2.12)

Rekursiv bo'lmagan CF ning uzatish funktsiyasi faqat nolga ega, shuning uchun u mutlaqo barqaror. Rekursiv CF barqaror bo'ladi, agar uning qutblari z tekisligining birlik doirasi ichida joylashgan bo'lsa.

z o‘zgaruvchining manfiy darajalaridagi ko‘phad ko‘rinishidagi KF ning uzatish funksiyasi HTS (z) funksiya shaklidan to‘g‘ridan-to‘g‘ri KF strukturaviy diagrammasini tuzish imkonini beradi. z-1 o'zgaruvchisi birlik kechikish operatori deb ataladi va blok-sxemalarda u kechikish elementi hisoblanadi. Shuning uchun HTS (z) daryolar o'tkazish funktsiyasining hisoblagichi va maxrajining eng yuqori darajalari DFning rekursiv bo'lmagan va rekursiv qismlarida mos ravishda kechikish elementlarining sonini aniqlaydi.

Raqamli filtrning chastotali javobi z ni ejl bilan (yoki z-1 ni e-jl bilan) almashtirish va kerakli o'zgarishlarni amalga oshirish orqali to'g'ridan-to'g'ri z-tekisligidagi uzatish funktsiyasidan olinadi. Shunday qilib, chastota javobini quyidagicha yozish mumkin:

, (2.13)

bu yerda KC (l) amplituda-chastota (AFC), ph (l) esa DF ning faza-chastota xarakteristikasi; l = 2 f '- raqamli chastota; f '= f / fD - nisbiy chastota; f - siklik chastota.

DF ning xarakteristikasi KC (jl) 2 (yoki nisbiy chastotalarda bir) davriga ega bo'lgan l raqamli chastotasining davriy funktsiyasidir. Darhaqiqat, ejl ± jn2 = ejl ± jn2 = ejl, chunki Eyler formulasi bo'yicha ejn2 = cosn2 + jsinn2 = 1.

2.14-rasm Tebranish sxemasining blok sxemasi

Radiotexnikada analog signallarni qayta ishlash uchun eng oddiy chastota filtri LC tebranish davri hisoblanadi. Raqamli ishlov berishda eng oddiy chastota filtri ikkinchi tartibli rekursiv aloqa ekanligini ko'rsatamiz, uning uzatish funktsiyasi z-tekisligida

, (2.14)

va blok diagrammasi rasmda ko'rsatilgan shaklga ega. 2.14. Bu yerda Z-1 operatori DF ning bir taktli sikli uchun diskret kechikish elementi bo‘lib, strelkali chiziqlar a0, b2 va b1 ga ko‘paytirishni, “blok+” esa qo‘shimchani bildiradi.

Tahlilni soddalashtirish uchun (2.14) ifodada a0 = 1 ni olamiz, uni z ning musbat darajalarida taqdim etamiz, biz olamiz

, (2.15)

Raqamli rezonatorning uzatish funktsiyasi, shuningdek, tebranuvchi LC sxemasi faqat sxemaning parametrlariga bog'liq. L, C, R rolini b1 va b2 koeffitsientlari bajaradi.

(2.15) dan ko’rinib turibdiki, ikkinchi tartibli rekursiv bog’lanishning uzatish funksiyasi z tekislikda ikkinchi ko’paytmaning nolga (z = 0 nuqtada) va ikkita qutbga ega.

va

Ikkinchi tartibli rekursiv bog'lanishning chastotali javob tenglamasi (2.14) dan z-1 ni e-jl bilan almashtirgan holda olinadi (a0 = 1 uchun):

, (2.16)

Chastota javobi modulga teng (2.16):

Elementar o'zgarishlarni amalga oshirgandan so'ng. Ikkinchi tartibli rekursiv havolaning chastotali javobi quyidagi shaklda bo'ladi:

2.15-rasm Ikkinchi tartibli rekursiv zveno grafigi

Shaklda. 2.15 (2.18) ga muvofiq b1 = 0 bo'lgan grafiklarni ko'rsatadi. Grafiklardan ko'rinib turibdiki, ikkinchi tartibli rekursiv bo'g'in tor diapazonli saylov tizimi, ya'ni. raqamli rezonator. Bu erda f ' rezonatorining chastota diapazonining faqat ishchi qismi ko'rsatilgan.<0,5. Далее характери-стики повторяются с интервалом fД

Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, f0 rezonans chastotasi quyidagi qiymatlarni oladi:

f0 '= fD / 4 qachon b1 = 0;

f0 ' 0;

f0 ’> fD / 4 da b1<0.

b1 va b2 qiymatlari rezonans chastotasini ham, rezonatorning Q faktorini ham o'zgartiradi. Agar shartdan b1 tanlansa

, bu erda, u holda b1 va b2 faqat sifat omiliga ta'sir qiladi (f0 '= const). Rezonator chastotasini sozlash fD ni o'zgartirish orqali ta'minlanishi mumkin.

Raqamli demodulyator

Raqamli demodulyator umumiy aloqa nazariyasida signal va shovqin aralashmasini qayta ishlovchi hisoblash qurilmasi sifatida qaraladi.

Signal-shovqin nisbati yuqori bo'lgan AM va FM analog signallarini qayta ishlashda CD ning algoritmlarini aniqlaylik. Buning uchun biz eksponent va algebraik shaklda AChPT chiqishidagi Z '(t) signal va shovqinning tor diapazonli analog aralashmasining kompleks konvertini Z / (t) tasvirlaymiz:

va

, (2.20)

aralashmaning konverti va to'liq fazasi, ZC (t) va ZS (t) esa kvadratura komponentlari.

(2.20) dan Z (t) signal konvertida modulyatsiya qonuni haqida to’liq ma’lumot borligini ko’rish mumkin. Shuning uchun, x (kT) raqamli signalning XC (kT) va XS (kT) kvadratura komponentlari yordamida CD-dagi analog AM signalini qayta ishlashning raqamli algoritmi quyidagi shaklga ega:

Ma'lumki, signalning chastotasi uning fazasining birinchi hosilasidir, ya'ni.

, (2.22)

Keyin (2.20) va (2.22) dan quyidagicha:

, (2.23)

2.16-rasm CHPT ning blok sxemasi

(2.23) raqamli signalning XC (kT) b XS (kT) kvadratura komponentlaridan foydalanib x (kT) va hosilalarni birinchi farqlar bilan almashtirib, CDdagi analog FM signalini qayta ishlashning raqamli algoritmini olamiz:

Shaklda. 2.16 AM va FM analog signallarini qabul qilishda CChPT blok diagrammasining variantini ko'rsatadi, bu kvadratura konvertori (QC) va CD dan iborat.

QPda kompleks raqamli signalning kvadratura komponentlari x (kT) signalni ikkita ketma-ketlik (cos (2pf 1 kT)) va (sin (2pf 1 kT)) ga ko‘paytirish yo‘li bilan hosil bo‘ladi, bunda f1 - markaz chastotasi. signal spektrining eng past chastotali ekrani z '(t ). Ko'paytirgichlarning chiqishida raqamli past o'tkazuvchan filtrlar (LPF) 2f1 chastotali harmonikalarni bostiradi va kvadratura komponentlarining raqamli namunalarini chiqaradi. Bu erda LPFlar raqamli asosiy selektivlik filtri sifatida ishlatiladi. CD ning blok diagrammasi (2.21) va (2.24) algoritmlariga mos keladi.

Raqamli signallarni qayta ishlash uchun ko'rib chiqilgan algoritmlar apparat usuli (raqamli IClar asosidagi ixtisoslashtirilgan kompyuterlar, zaryadlovchi ulanishi bo'lgan qurilmalar yoki sirt akustik to'lqinlari asosidagi qurilmalar yordamida) va kompyuter dasturlari ko'rinishida amalga oshirilishi mumkin.

Signalni qayta ishlash algoritmini dasturiy ta'minlashda kompyuter al, bl koeffitsientlari va unda saqlangan x (kT), y (kT) o'zgaruvchilari bo'yicha arifmetik amallarni bajaradi.

Ilgari hisoblash usullarining kamchiliklari quyidagilardan iborat edi: cheklangan ishlash, muayyan xatolar mavjudligi, ko'chirish zarurati, katta murakkablik va xarajat. Hozirda bu cheklovlar muvaffaqiyatli yengib chiqilmoqda.

Raqamli signallarni qayta ishlash qurilmalarining analoglardan ustunligi - o'qitish va signalga moslashish bilan bog'liq bo'lgan mukammal algoritmlar, xususiyatlarni boshqarish qulayligi, parametrlarning yuqori vaqtinchalik va harorat barqarorligi, yuqori aniqlik va bir nechta signallarni bir vaqtning o'zida va mustaqil ravishda qayta ishlash imkoniyati.

Oddiy va murakkab signallar. Signal bazasi

Aloqa tizimlarining xarakteristikalari (parametrlari) signallarning turlari va ularni qabul qilish, qayta ishlash (ajralish) usullarining rivojlanishi bilan yaxshilandi. Har safar ishlaydigan radiostantsiyalar o'rtasida cheklangan chastotali resursni vakolatli taqsimlashga ehtiyoj bor edi. Bunga parallel ravishda signallar orqali emissiya o'tkazuvchanligini kamaytirish masalasi ko'rib chiqildi. Biroq, signallarni qabul qilishda muammolar mavjud edi, ular chastota resursini oddiy taqsimlash bilan hal etilmadi. Faqat signalni qayta ishlashning statistik usuli - korrelyatsiya tahlilidan foydalanish bu muammolarni hal qilish imkonini berdi.

Oddiy signallar signal bazasiga ega

BS = TS * ∆FS≈1, (2.25)

bu erda TS - signalning davomiyligi; ∆FS - oddiy signalning spektr kengligi.

Oddiy signallarda ishlaydigan aloqa tizimlari tor tarmoqli deb ataladi. Murakkab (kompozit, shovqinga o'xshash) signallar uchun TS signalining davomiyligi davomida chastotada yoki fazada qo'shimcha modulyatsiya (kalitlash) sodir bo'ladi. Shuning uchun bu erda murakkab signalning asosi uchun quyidagi munosabatlar qo'llaniladi:

BSS = TS * ∆FSS >> 1, (2.26)

bu yerda ∆FSS - kompleks signalning spektr kengligi.

Ba'zan oddiy signallar uchun ∆FS = 1 / TS xabar spektri deb aytiladi. Murakkab signallar uchun signal spektri ∆FSS / ∆FS marta kengayadi. Bu murakkab signallarning foydali xususiyatlarini aniqlaydigan signal spektrida ortiqcha bo'lishiga olib keladi. Agar murakkab signalli aloqa tizimida TS = 1 / ∆FSS murakkab signalning davomiyligini olish uchun axborot uzatish tezligi oshirilsa, u holda yana oddiy signal va tor diapazonli aloqa tizimi hosil bo'ladi. Aloqa tizimining foydali xususiyatlari yo'qoladi.

Signal spektrini yoyish usullari

Yuqorida muhokama qilingan diskret va raqamli signallar vaqtni taqsimlash signallaridir.

Keng polosali raqamli signallar va kodli (shaklda) kanal bo'linishi bilan bir nechta kirish usullari bilan tanishamiz.

Keng polosali signallar foydali xususiyatlari tufayli dastlab harbiy va sun'iy yo'ldosh aloqalarida qo'llanilgan. Bu yerda ularning shovqin va maxfiylikdan yuqori immunitetidan foydalanilgan.Keng polosali signallarga ega aloqa tizimi signalni energetik tutib olish imkoni bo‘lmaganda, signal namunasisiz va maxsus jihozlarsiz tinglash hatto qabul qilingan signal bilan ham imkonsiz bo‘lganda ishlashi mumkin.

Shennon oq termal shovqin qismlarini axborot tashuvchisi va keng polosali uzatish usuli sifatida ishlatishni taklif qildi. U aloqa kanalining o'tkazish qobiliyati tushunchasini kiritdi. U berilgan nisbat bilan axborotni xatosiz uzatish imkoniyati va signal egallagan chastota diapazoni o'rtasidagi bog'liqlikni ko'rsatdi.

Oq termal shovqin segmentlaridan murakkab signallarga ega bo'lgan birinchi aloqa tizimi Kostas tomonidan taklif qilingan. Sovet Ittifoqida L.E.Varakin kod bo'linishi ko'p kirish usuli amalga oshirilganda keng polosali signallardan foydalanishni taklif qildi.

Murakkab signalning har qanday variantini vaqtinchalik ko'rsatish uchun siz nisbatni yozishingiz mumkin:

Bu erda UI (t) va (t) asta-sekin o'zgarib turadigan konvert va boshlang'ich fazalardir

cosō 0 t ga nisbatan funksiyalar; - tashuvchi chastotasi.

Signalning chastotali tasviri bilan uning umumlashtirilgan spektral shakli shaklga ega

, (2.28)

koordinata funktsiyalari qayerda; - kengaytirish koeffitsientlari.

Koordinata funktsiyalari ortogonallik shartini qondirishi kerak

, (2.29)

va kengayish koeffitsientlari

(2.30)

Parallel kompleks signallar uchun dastlab koordinata funktsiyalari sifatida bir nechta chastotalarning trigonometrik funktsiyalari ishlatilgan.

, (2.31)

murakkab signalning har bir i-varianti shaklga ega bo'lganda

Z i (t) = t . (2.32)

Keyin, olish

Ki = va = - aktg (b ki / ki), (2.33)

Ki, bki - i-signalning trigonometrik Furye qatoridagi kengayish koeffitsientlari;

i = 1,2,3, ..., m; m kodning asosidir, biz olamiz

Z i (t) = t . (2.34)

Bu erda signal komponentlari ki1 / 2p = ki1 / TS dan ki2 / 2p = ki2 / TS gacha chastotalarni egallaydi; ki1 = min (ki1) va ki2 = maksimal (ki2); ki1 va ki2 - i-signal variantining shakllanishiga sezilarli ta'sir ko'rsatadigan eng kichik va eng katta garmonik komponentlarning raqamlari; Ni = ki2 - ki1 + 1 - kompleks i-signalning garmonik komponentlari soni.

Signalning o'tkazish qobiliyati

∆FSS = (ki2 - ki1 + 1) ō 0 / 2p = (ki2 - ki1 + 1) / TS. (2,35)

Signal energiya spektrining asosiy qismi unda to'plangan.

(35) munosabatdan kelib chiqadiki, bu signalning asosi

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

signalning i-versiyasidan hosil bo'lgan Ni signalining garmonik komponentlari soniga teng.

2.17-rasm

b)

2.18-rasm Davriy ketma-ketlik sxemasi bilan signalni tarqatish sxemasi

1996-1997 yillarda Qualcomm tijorat maqsadlarida intervalda ortogonallashtirilgan to'liq Uolsh funktsiyalarining (28) kichik to'plamiga (ph k (t)) asoslangan parallel kompleks signallarni shakllantirish uchun foydalana boshladi. Shu bilan birga, kanallarni kod bo'linishi bilan ko'p kirish usuli joriy etilgan - CDMA standarti (Code Division Multiple Access)

2.19-rasm Korrelyatsiya qabul qiluvchi sxemasi

Keng polosali (kompozit) signallarning foydali xususiyatlari

2.20-rasm

Mobil stantsiyalar (MS) bilan aloqa qilishda ko'p yo'nalishli (ko'p yo'nalishli) signalning tarqalishi namoyon bo'ladi. Shuning uchun elektromagnit maydonning fazoviy taqsimotida chuqur pasayish (signallarning susayishi) paydo bo'lishiga olib keladigan signal aralashuvi mumkin. Shunday qilib, shahar sharoitida qabul qilish punktida faqat ko'rish chizig'i bo'lmasa, ko'p qavatli binolardan, tepaliklardan va hokazolardan aks ettirilgan signallar bo'lishi mumkin. Shuning uchun, 16 sm yo'l farqi bilan 0,5 ns vaqt o'zgarishi bilan kelgan 937,5 MGts (l = 32 sm) chastotali ikkita signal antifazaga qo'shiladi.

Qabul qilgichning kirishidagi signal darajasi ham stantsiyadan o'tadigan transportdan o'zgaradi.

Tor polosali aloqa tizimlari ko'p tarmoqli muhitda ishlay olmaydi. Shunday qilib, agar bunday tizimning kirishida bitta xabarning uchta signal nurlari mavjud bo'lsa Si (t) -Si1 (t), Si2 (t), Si3 (t), ular uzunligidagi farq tufayli vaqt o'tishi bilan bir-biriga yopishadi. yo'l, keyin ular tarmoqli filtri chiqishida bo'linadi (Yi1 (t), Yi2 (t), Yi3 (t)) mumkin emas.

Murakkab signallarga ega bo'lgan aloqa tizimlari radio tarqalishining ko'p yo'nalishli tabiatiga qarshilik ko'rsatadi. Shunday qilib, korrelyatsiya detektori yoki mos keladigan filtr chiqishidagi katlanmış impulsning davomiyligi qo'shni nurlarning kechikish vaqtidan kamroq bo'lishi uchun ∆FSS diapazoni tanlansa, bitta nurni qabul qilish yoki tegishli impuls kechikishlarini ta'minlash mumkin (Gi (t) )), ularning energiyasini qo'shing, bu signal / shovqin nisbatini oshiradi. Amerikaning Rake aloqa tizimi, xuddi rake kabi, Oydan aks ettirilgan signalning qabul qilingan nurlarini to'pladi va ularni umumlashtirdi.

Signalni to'plash printsipi shovqin immunitetini va signalning boshqa xususiyatlarini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Signalni to'plash g'oyasi signalni oddiy takrorlash orqali beriladi.

Buning uchun birinchi element chastotali selektiv tizim (filtr) edi.

Korrelyatsiya tahlili qabul qilingan signal va qabul qiluvchi tomonda joylashgan mos yozuvlar signali o'rtasidagi statistik bog'liqlikni (qaramlikni) aniqlash imkonini beradi. Korrelyatsiya funktsiyasi tushunchasi 1920 yilda Teylor tomonidan kiritilgan. Korrelyatsiya funktsiyasi vaqt bo'yicha ikkinchi tartibli statistik o'rtacha yoki spektral o'rtacha yoki ehtimollik o'rtacha.

Vaqt funktsiyalari (uzluksiz ketma-ketliklar) x (t) va y (t) o'rtacha arifmetik qiymatlarga ega bo'lsa.

Kanallarning vaqt bo'linishi bilan;

Kod bo'linishini multiplekslash.

Davriy funktsiya:

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

Bu erda T - davr, k - har qanday butun son (k =, 2, ...). Davriylik butun vaqt o'qi bo'ylab mavjud (-< t <+ ). При этом на любом отрезке времени равном T будет полное описа­ние сигнала.

2.10, a, b, c-rasmda davriy garmonik signal u1 (t) va uning amplitudalari va fazalari spektri ko'rsatilgan.

2.11, a, b, c-rasmda davriy signal u2 (t) - to'rtburchak impulslar ketma-ketligi va uning amplitudalari va fazalari spektri grafiklari ko'rsatilgan.

Demak, har qanday signal ma’lum vaqt oralig‘ida Furye qatori ko‘rinishida ifodalanishi mumkin. Keyin signallarni ajratish signallarning parametrlari orqali, ya'ni amplitudalar, chastotalar va fazalar almashinuvi orqali ifodalanadi:

a) ixtiyoriy amplitudali, bir-birining ustiga chiqmaydigan chastotali va ixtiyoriy fazali satrlari chastotada ajratilgan signallar;

b) ixtiyoriy amplitudali satrlari chastotada ustma-ust tushadigan, lekin satrlarning tegishli komponentlari orasidagi fazali siljish fazada ajratilgan signallar (fazalar siljishi chastotaga mutanosib);

Kompozit signalli aloqa tizimlarining yuqori sig'imi quyida ko'rsatiladi.

v) satrlari ixtiyoriy amplitudali, komponentlari chastotasi (chastotalar mos kelishi mumkin) va ixtiyoriy fazalar shakli bo'yicha bir-birining ustiga chiqadigan signallar.

Shaklni ajratish - uzatuvchi va qabul qiluvchi tomonlarda oddiy signallardan maxsus yaratilgan murakkab signallar (namunalar) mavjud bo'lganda kod ajratish.

Qabul qilinganda, murakkab signal birinchi navbatda korrelyatsiya bilan ishlov beriladi, keyin esa

oddiy signal qayta ishlanmoqda.

Chastota manbasini ko'p kirish bilan almashish

Hozirgi vaqtda signallar har qanday muhitda (atrofdagi fazoda, simda, optik tolali kabelda va boshqalarda) uzatilishi mumkin. Chastota spektrining samaradorligini oshirish uchun va bitta uchun uzatish liniyalari bitta aloqa liniyasi orqali signallarni uzatish uchun guruh kanallarini tashkil qiladi. Qabul qiluvchi tomonda teskari jarayon sodir bo'ladi - kanalni ajratish. Qo'llaniladigan kanallarni ajratish usullarini ko'rib chiqaylik:

Shakl 2.21 Chastota bo'linishi ko'p kirish FDMA

Shakl 2.22 Vaqt bo'limiga ko'p kirish TDMA.

Shakl 2.23 Kod bo'linishi bir nechta kirish CDMA

Wi-Fi tarmoqlarida shifrlash

Simsiz tarmoqlarda ma'lumotlarni shifrlash simsiz tarmoqlarning tabiati tufayli juda katta e'tiborni tortdi. Ma'lumotlar radioto'lqinlar yordamida simsiz uzatiladi va umuman olganda, ko'p yo'nalishli antennalardan foydalaniladi. Shunday qilib, ma'lumotlar hamma tomonidan eshitiladi - nafaqat u mo'ljallangan, balki devor orqasida yashovchi qo'shni yoki deraza ostidagi noutbuk bilan to'xtab qolgan "qiziq". Albatta, simsiz tarmoqlar ishlaydigan masofalar (kuchaytirgichlar yoki yo'nalishli antennalar yo'q) qisqa - ideal sharoitda taxminan 100 metr. Devorlar, daraxtlar va boshqa to'siqlar signalni juda zaiflashtiradi, ammo bu hali ham muammoni hal qilmaydi.

Dastlab, xavfsizlik uchun faqat SSID (tarmoq nomi) ishlatilgan. Ammo, umuman olganda, bu usulni katta cho'zilgan himoya deb atash mumkin - SSID aniq matnda uzatiladi va hech kim tajovuzkorni uni tinglash uchun bezovta qilmaydi va keyin o'z sozlamalarida kerakli narsani almashtiradi. Haqiqatni eslatib o'tmaslik kerak (bu kirish nuqtalariga tegishli), SSID uchun translyatsiya rejimini yoqish mumkin, ya'ni. barcha tinglovchilarga majburan efirga uzatiladi.

Shuning uchun ma'lumotlarni shifrlash zarurati paydo bo'ldi. Birinchi bunday standart WEP - Wired Equivalent Privacy edi. Shifrlash 40 yoki 104 bitli kalit yordamida amalga oshiriladi (statik kalitda RC4 algoritmidan foydalangan holda oqim shifrlash). Va kalitning o'zi uzunligi 5 (40 bitli kalit uchun) yoki 13 (104 bitli kalit uchun) bo'lgan ASCII belgilar to'plamidir. Ushbu belgilar to'plami kalit bo'lgan o'n oltilik raqamlar ketma-ketligiga tarjima qilinadi. Ko'pgina ishlab chiqaruvchilarning drayverlari ASCII belgilari o'rniga to'g'ridan-to'g'ri o'n oltilik qiymatlarni (bir xil uzunlikdagi) kiritishga imkon beradi. E'tibor bering, ASCII belgilar ketma-ketligidan o'n oltilik kalit qiymatlariga tarjima qilish algoritmlari ishlab chiqaruvchidan ishlab chiqaruvchiga farq qilishi mumkin. Shuning uchun, agar tarmog'ingiz bir-biriga o'xshamaydigan simsiz uskunadan foydalansa va siz ASCII kalit iborasi yordamida WEP shifrlashni o'rnatolmasangiz, kalitni o'n oltilik tizimda kiritib ko'ring.

Ammo ishlab chiqaruvchilarning 64 va 128 bitli shifrlashni qo'llab-quvvatlash haqidagi bayonotlari haqida nima deysiz? To'g'ri, marketing bu erda rol o'ynaydi - 64 40 dan ortiq, 128 esa 104. Aslida ma'lumotlarni shifrlash 40 yoki 104 uzunlikdagi kalit yordamida amalga oshiriladi. Ammo ASCII iborasidan tashqari (kalitning statik komponenti), u erda Shuningdek, Initialization Vector - IV - ishga tushirish vektori kabi narsa. U kalitning qolgan qismini tasodifiy ajratish uchun xizmat qiladi. Vektor tasodifiy tanlanadi va ish paytida dinamik ravishda o'zgaradi. Asosan, bu oqilona yechim, chunki u kalitga tasodifiy komponentni kiritish imkonini beradi. Vektor uzunligi 24 bit, shuning uchun kalitning umumiy uzunligi 64 (40 + 24) yoki 128 (104 + 24) bit.

Hammasi yaxshi bo'lar edi, lekin ishlatilgan shifrlash algoritmi (RC4) hozirda unchalik kuchli emas - kuchli istak bilan, nisbatan qisqa vaqt ichida kalitni qo'pol kuch bilan ishlatishingiz mumkin. Shunga qaramay, WEP ning asosiy zaifligi ishga tushirish vektori bilan bog'liq. IV atigi 24 bit uzunlikda. Bu bizga taxminan 16 million kombinatsiyani beradi - 16 million turli vektor. "16 million" ko'rsatkichi juda ta'sirli bo'lsa-da, dunyodagi hamma narsa nisbiydir. Haqiqiy ishda barcha mumkin bo'lgan kalit variantlari o'n daqiqadan bir necha soatgacha (40 bitli kalit uchun) oraliqda qo'llaniladi. Shundan so'ng vektorlar takrorlana boshlaydi. Buzg'unchi faqat simsiz tarmoq trafigini tinglash va bu takrorlashlarni topish orqali etarli miqdordagi paketlarni to'plashi kerak. Shundan so'ng, statik c tanlash

Keling, signallarni tasniflaymiz. Signallar quyidagilarga bo'linadi:

deterministik;

tasodifiy.

Deterministik signallar har qanday vaqtda aniq aniqlanadigan signallardir. Aksincha, tasodifiy signallarning ba'zi parametrlarini oldindan aytib bo'lmaydi.

To'g'ri aytganda, xabar manbai (masalan, sensor) tomonidan ma'lum bir xabarning chiqarilishi tasodifiy bo'lganligi sababli, signal parametrlari qiymatlarining o'zgarishini aniq taxmin qilish mumkin emas. Shunday qilib, signal asosan tasodifiydir. Deterministik signallar faqat axborot va kompyuter texnologiyalarini sozlash va sozlash, standartlar rolini o'ynash uchun juda cheklangan mustaqil ma'noga ega.

Parametrlarning tuzilishiga ko'ra signallar quyidagilarga bo'linadi:

diskret;

davomiy;

diskret uzluksiz.

Agar ushbu parametr qabul qilishi mumkin bo'lgan qiymatlar soni cheklangan (hisoblanadigan) bo'lsa, signal berilgan parametr uchun diskret hisoblanadi. Aks holda, ushbu parametr uchun signal uzluksiz hisoblanadi. Bitta parametrda diskret, boshqasida uzluksiz signal diskret-uzluksiz deyiladi.

Bunga muvofiq signallarning quyidagi turlari ajratiladi (1.4-rasm):

a) daraja va vaqt bo'yicha uzluksiz (analog) - bu mikrofonlar, harorat sensorlari, bosim sensorlari va boshqalarning chiqishidagi signallar.

b) Darajasi bo'yicha uzluksiz, lekin vaqt bo'yicha diskret. Bunday signallar o'z vaqtida analog signallarni tanlash orqali olinadi.

Guruch. 1.4. Signallarning xilma-xilligi.

Namuna olish deganda biz uzluksiz vaqt funksiyasini (xususan uzluksiz signalni) koordinatalar, namunalar yoki namunalar (namuna qiymati) deb ataladigan kattaliklar ketma-ketligini ifodalovchi diskret vaqt funksiyasiga aylantirishni tushunamiz.

Eng keng tarqalgan usul diskretizatsiya bo'lib, unda koordinatalar rolini S (t i) vaqtning ma'lum nuqtalarida olingan uzluksiz funktsiyaning (signalning) oniy qiymatlari o'ynaydi, bu erda i = 1,…, n. Bu momentlar orasidagi vaqt intervallari namuna intervallari deyiladi. Namuna olishning bunday turi ko'pincha impuls amplitudasi modulyatsiyasi (PAM) deb ataladi.

v) Darajasi bo'yicha diskret, vaqt bo'yicha uzluksiz. Bunday signallar darajali kvantlash natijasida uzluksiz signallardan olinadi.

Darajali kvantlash (yoki oddiygina kvantlash) deganda, qiymatlarning uzluksiz shkalasi (masalan, signal amplitudasi) bo'lgan ba'zi bir miqdorni diskret qiymatlar shkalasi bo'lgan miqdorga aylantirish tushuniladi.

Ushbu doimiy qiymatlar shkalasi kvantlash bosqichlari deb ataladigan 2m + 1 oraliqlarga bo'linadi. J-kvantlash bosqichiga tegishli bo'lgan oniy qiymatlar to'plamidan faqat bitta S j qiymatiga ruxsat beriladi, u j-chi kvantlash darajalari deb ataladi. Kvantlash uzluksiz signalning har qanday oniy qiymatini chekli kvantlash darajalaridan biri (odatda eng yaqin) bilan almashtirishga qisqartiriladi:

S j, bu erda j = -m, -m + 1, ..., -1,0,1, ..., m.

S j qiymatlari to'plami kvantlash darajalarining diskret shkalasini tashkil qiladi. Agar bu o'lchov bir xil bo'lsa, ya'ni. DS j = S j - S j-1 farqi doimiy, kvantlash bir xil deyiladi. Aks holda, u notekis bo'ladi. Texnik amalga oshirishning soddaligi tufayli bir xil kvantlash eng keng tarqalgan.

d) Darajasi va vaqti bo'yicha diskret. Bunday signallar bir vaqtning o'zida namuna olish va kvantlash yo'li bilan olinadi. Ushbu signallarni raqamli shaklda (raqamli namuna) ifodalash oson, ya'ni. chekli sonli raqamlarga ega raqamlar shaklida, har bir impulsni ma'lum bir vaqtda impuls erishgan kvantlash darajasining sonini bildiruvchi raqam bilan almashtiradi. Shu sababli, bu signallar ko'pincha raqamli signallar deb ataladi.

Uzluksiz signallarni diskret (raqamli) shaklda taqdim etish uchun turtki bo'lib, Ikkinchi jahon urushi davrida nutq signallarini tasniflash zarurati bo'ldi. Uzluksiz signallarni raqamli konvertatsiya qilish uchun yanada katta rag'batlantirish ko'plab axborot uzatish tizimlarida signallarning manbai yoki qabul qiluvchisi sifatida foydalaniladigan kompyuterlarning yaratilishi bo'ldi.

Bu erda uzluksiz signallarni raqamli konvertatsiya qilishning ba'zi misollari keltirilgan. Masalan, raqamli telefon tizimlarida (standart G.711) analog signalni namunalar ketma-ketligi bilan almashtirish 2F = 8000 Gts, T d = 125 mks chastotada sodir bo'ladi (telefon signalining chastota diapazoni beri) 300-3400 Gts ni tashkil qiladi va Nyquist teoremasiga ko'ra namuna olish chastotasi - Kotelnikova aylantirilgan signalning maksimal chastotasidan kamida ikki baravar bo'lishi kerak F). Bundan tashqari, har bir impuls 8-bitli analog-raqamli konvertorda (ADC - ADC-Analog-to-Digital Converter) namunaning belgisi va amplitudasini (256 kvantlash darajasi) hisobga oladigan ikkilik kod bilan almashtiriladi. Ushbu kvantlash jarayoni Pulse Code Modulation (PCM yoki PCM) deb ataladi. Bunday holda, "A = 87,6" deb nomlangan chiziqli bo'lmagan kvantlash qonuni qo'llaniladi, bu esa insonning nutq signallarini idrok etish xususiyatini yaxshiroq hisobga oladi. Bitta telefon xabarini uzatish tezligi 8 × 8000 = 64 Kbit / s ni tashkil qiladi. 30 kanalli telefon xabar almashish tizimi (CCITT standarti ierarxiyasining birinchi darajasi - PDH-E1) kanallarning vaqt bo'linishi bilan allaqachon 2048 Kbit / s tezlikda ishlaydi.

Raqamli musiqa maksimal 74 daqiqa stereo tovushni o'z ichiga olgan kompakt diskga (Yilni diskka) yozib olinganda, 2F≈44,1 kHz namuna olish chastotasi qo'llaniladi (chunki inson qulog'ining eshitish chegarasi 20 kHz va 10% chegara. ) va har bir namunani 16 bitli chiziqli kvantlash (65536 audio signal darajasi, nutq uchun 7-8 bit etarli).

Diskret (raqamli) signallardan foydalanish buzilgan ma'lumotlarni olish ehtimolini keskin kamaytiradi, chunki:

bu holda xatolarni aniqlash va tuzatishni ta'minlaydigan samarali kodlash usullari qo'llaniladi (6-mavzuga qarang);

ularni uzatish va qayta ishlash jarayonida uzluksiz signalga xos bo'lgan buzilishlarning to'planishi ta'siridan qochish mumkin, chunki to'plangan buzilish miqdori kvantlash bosqichining yarmiga yaqinlashganda kvantlangan signalni osongina dastlabki darajasiga qaytarish mumkin.

Bundan tashqari, bu holda axborotni qayta ishlash va saqlash kompyuter texnikasi yordamida amalga oshirilishi mumkin.

Deyarli paydo bo'lgan paytdan boshlab, inson qabilalari nafaqat ma'lumot to'plash, balki uni bir-biri bilan almashish zaruriyatiga duch keldi. Biroq, agar qo'shnilar (til va yozuv) bilan buni qilish unchalik qiyin bo'lmasa, unda uzoq masofalarda bo'lganlar bilan bu jarayon ba'zi muammolarni keltirib chiqardi.

Vaqt o'tishi bilan ular signalning ixtirosi bilan hal qilindi. dastlab ular ancha ibtidoiy (tutun, tovush va boshqalar) edi, lekin asta-sekin insoniyat tabiatning yangi qonunlarini kashf etdi, bu esa axborotni uzatishning yangi usullarini ixtiro qilishga yordam berdi. Keling, qanday signal turlari ekanligini bilib olaylik, shuningdek, zamonaviy jamiyatda ulardan qaysi biri ko'proq qo'llanilishini ko'rib chiqaylik.

Signal deb ataladigan narsa

Bu so'z bir tizim tomonidan kodlangan, maxsus kanal orqali uzatiladigan va boshqa tizim tomonidan dekodlanishi mumkin bo'lgan ma'lumotlarni anglatadi.

Ko'pgina olimlarning fikricha, biologik organizmlar yoki hatto alohida hujayralarning bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilish qobiliyati (oziq moddalar mavjudligi yoki xavf haqida signal berish) evolyutsiyaning asosiy harakatlantiruvchi kuchiga aylandi.

Har bir jismoniy jarayon parametrlari uzatiladigan ma'lumotlar turiga moslashtirilgan signal sifatida harakat qilishi mumkin. Masalan, telefon tizimida transmitter karnayning so'zlarini elektr kuchlanish signaliga aylantiradi, u simlar orqali tinglovchi odam joylashgan qabul qiluvchi qurilmaga uzatiladi.

Signal va xabar

Bu ikki tushuncha ma'no jihatidan juda yaqin - ular jo'natuvchidan oluvchiga uzatiladigan ma'lum ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Biroq, ular orasida sezilarli farq bor.

Ushbu maqsadga erishish uchun xabar qabul qiluvchi tomonidan qabul qilinishi kerak. Ya'ni, uning hayot aylanishi uch bosqichdan iborat: axborotni kodlash - uzatish - xabarni dekodlash.

Signal holatida uning qabul qilinishi uning mavjudligi uchun zaruriy shart emas. Ya'ni, undagi shifrlangan ma'lumotni dekodlash mumkin, ammo uni kimdir amalga oshiradimi, noma'lum.

Signallarning turli mezonlari bo'yicha tasnifi: asosiy turlari

Tabiatda har xil xususiyatlarga ega signallarning ko'p turlari mavjud. Shu munosabat bilan ularni tasniflash uchun ushbu hodisalarning turli mezonlari qo'llaniladi. Shunday qilib, uchta toifa mavjud:

• Oziqlantirish usuli bilan (muntazam / tartibsiz).
• Jismoniy tabiatning turi bo'yicha.
• Parametrlarni tavsiflovchi funksiya turi bo'yicha.

Jismoniy tabiatning turi bo'yicha signallar

Ta'lim usuliga ko'ra, signallarning turlari quyidagilardir.

• Elektr (axborot tashuvchisi - elektr pallasida vaqt o'zgaruvchan oqim yoki kuchlanish).
• Magnit.
• Elektromagnit.
• Issiqlik.
• Ionlashtiruvchi nurlanish signallari.
• Optik / yorug'lik.
• Akustik (tovush).

Oxirgi ikki turdagi signallar, shuningdek, aloqa texnik operatsiyalarining eng oddiy namunalari bo'lib, ularning maqsadi mavjud vaziyatning o'ziga xos xususiyatlari haqida xabar berishdir.

Ko'pincha ular xavf yoki tizimning noto'g'ri ishlashi haqida ogohlantirish uchun ishlatiladi.

Ko'pincha tovush va optik navlar avtomatlashtirilgan uskunalarning uzluksiz ishlashi uchun koordinatorlar sifatida ishlatiladi. Shunday qilib, ba'zi turdagi boshqaruv signallari (buyruqlar) tizimni harakat qilish uchun rag'batlantiradi.

Misol uchun, yong'in signalizatsiyasida, sensorlar tomonidan tutun izlari aniqlanganda, ular qattiq ovoz chiqaradi. Bu, o'z navbatida, tizim tomonidan yong'in manbasini o'chirish uchun nazorat signali sifatida qabul qilinadi.

Signalning (jismoniy tabiatning turi bo'yicha signallarning turlari yuqorida sanab o'tilgan) xavf tug'ilganda tizimning ishini qanday faollashtirishiga yana bir misol - bu inson tanasining termoregulyatsiyasi. Shunday qilib, agar turli omillar tufayli tana harorati ko'tarilsa, hujayralar bu haqda miyaga "xabar beradi" va u "tanani sovutish tizimini" ishga tushiradi, bu hamma uchun terlash deb nomlanadi.

Funktsiya turi bo'yicha

Ushbu parametr uchun turli toifalar ajratilgan.

• Analog (uzluksiz).
• Kvant.
• Diskret (impuls).
• Raqamli signal.

Ushbu turdagi signallarning barchasi elektrdir. Buning sababi shundaki, ular nafaqat ishlov berish osonroq, balki ular uzoq masofalarga ham osonlik bilan uzatiladi.

Analog signal nima va uning turlari

Bu nom vaqt o'tishi bilan uzluksiz (doimiy) o'zgarib turadigan va ma'lum bir vaqt oralig'ida turli qiymatlarni qabul qilishi mumkin bo'lgan tabiiy kelib chiqadigan signallarga beriladi.

Xususiyatlari tufayli ular telefon aloqasi, radioeshittirish va televidenieda ma'lumotlarni uzatish uchun juda mos keladi.

Aslida, boshqa barcha turdagi signallar (raqamli, kvant va diskret) tabiatan analogga aylantiriladi.

Uzluksiz bo'shliqlar va mos keladigan jismoniy miqdorlarga qarab, analog signallarning har xil turlari farqlanadi.

• Streyt.
• Bo'lim.
• Doira.
• Ko'p o'lchovlilik bilan tavsiflangan bo'shliqlar.

Kvantlangan signal

Oxirgi xatboshida aytib o'tilganidek, bu hali ham bir xil analog shakl, ammo uning farqi shundaki, u kvantlangan. Shu bilan birga, uning barcha qiymatlari darajalarga bo'lingan. Ularning soni berilgan bit kengligidagi raqamlarda ifodalanadi.

Odatda, bu jarayon audio yoki optik signallarni siqishda amalda qo'llaniladi. Kvantlash darajasi qanchalik ko'p bo'lsa, analog shaklning kvantga aylanishi shunchalik aniq bo'ladi.

Ko'rib chiqilayotgan xilma-xillik ham sun'iy ravishda paydo bo'lganlarga tegishli.

Signal turlarining ko'plab tasniflarida bu signal ajratilmaydi. Biroq, u mavjud.

Diskret ko'rinish

Bu signal ham sun'iy bo'lib, cheklangan miqdordagi darajalarga (qiymatlarga) ega. Qoida tariqasida, ularning ikkitasi yoki uchtasi bor.

Amalda, diskret va analog signal uzatish o'rtasidagi farqni vinil plastinada va CDda ovoz yozishni solishtirish orqali ko'rsatish mumkin. Birinchisida ma'lumotlar uzluksiz audio trek shaklida taqdim etiladi. Ammo ikkinchisida - turli xil aks ettiruvchi lazer bilan yondirilgan nuqtalar shaklida.

Ushbu turdagi ma'lumotlarni uzatish uzluksiz analog signalni ikkilik kodlar ko'rinishidagi diskret qiymatlar to'plamiga aylantirish orqali sodir bo'ladi.

Bu jarayon namuna olish deb ataladi. Kod birikmalaridagi belgilar soniga qarab (bir xil / notekis) ikki turga bo'linadi.

Raqamli signallar

Bugungi kunda ma'lumot uzatishning ushbu usuli doimiy ravishda analogni almashtirmoqda. Oldingi ikkitasi singari, u ham sun'iydir. Amalda u raqamli qiymatlar ketma-ketligi sifatida ifodalanadi.

Analogdan farqli o'laroq, ko'rib chiqilayotgani ma'lumotlarni tezroq va yaxshiroq uzatadi va bir vaqtning o'zida ularni shovqin shovqinlaridan tozalaydi. Shu bilan birga, bu raqamli signalning zaifligi (boshqa turdagi signallar oldingi uchta paragrafda). Gap shundaki, bu tarzda filtrlangan ma'lumotlar "shovqinli" ma'lumotlar zarralarini yo'qotadi.

Amalda, bu butun qismlar uzatilgan tasvirdan yo'qolishini anglatadi. Va tovush haqida gap ketganda - so'zlar yoki hatto butun jumlalar.

Aslida, har qanday analog signalni raqamli modulyatsiya qilish mumkin. Buning uchun u bir vaqtning o'zida ikkita jarayondan o'tadi: namuna olish va kvantlash. Axborotni uzatishning alohida usuli sifatida raqamli signal turlarga bo'linmaydi.

Uning mashhurligi so'nggi yillarda yangi avlod televizorlarining analog, tasvir va ovozni uzatish uchun emas, balki raqamli uchun maxsus yaratilganiga yordam beradi. Biroq, ular adapterlar yordamida oddiy televizor kabellariga ulanishi mumkin.

Signal modulyatsiyasi

Yuqoridagi barcha ma'lumotlarni uzatish usullari modulyatsiya (raqamli signallar uchun - manipulyatsiya) kabi hodisa bilan bog'liq. Nima uchun kerak?

Ma'lumki, elektromagnit to'lqinlar (ularning yordami bilan har xil turdagi signallar uzatiladi) zaiflashishga moyil bo'lib, bu ularning uzatish diapazonini sezilarli darajada kamaytiradi. Buning oldini olish uchun past chastotali tebranishlar uzoq yuqori chastotali to'lqinlar hududiga o'tkaziladi. Bu hodisa modulyatsiya (manipulyatsiya) deb ataladi.

Ma'lumot uzatish masofasini oshirishdan tashqari, uning yordamida signallarning shovqinga chidamliligi ortadi. Shuningdek, bir vaqtning o'zida bir vaqtning o'zida bir nechta mustaqil axborot uzatish kanallarini tashkil qilish mumkin bo'ladi.

Jarayonning o'zi quyidagicha. Modulyator deb ataladigan qurilma bir vaqtning o'zida ikkita signalni qabul qiladi: past chastotali (ma'lum ma'lumotlarni olib yuradi) va yuqori chastotali (ma'lumotsiz, lekin uzoq masofalarga uzatilishi mumkin). Ushbu qurilmada ular bir vaqtning o'zida ikkalasining afzalliklarini birlashtirgan bitta qurilmaga aylantiriladi.

Chiqish signallarining turlari kirish tashuvchisi yuqori chastotali tebranishning o'zgartirilgan parametriga bog'liq.

Agar u garmonik bo'lsa, bu modulyatsiya jarayoni analog deb ataladi.

Agar u davriy bo'lsa, u impulslanadi.

Agar tashuvchi signal faqat to'g'ridan-to'g'ri oqim bo'lsa, bu tur shovqinga o'xshash deb ataladi.

Signal modulyatsiyasining dastlabki ikki turi, o'z navbatida, kichik turlarga bo'linadi.

Analog modulyatsiya shunga o'xshash.

• Amplituda (AM) - tashuvchi signal amplitudasining o'zgarishi.
• Faza (FM) - faza o'zgaradi.
• Chastota - faqat chastota ta'sir qiladi.

Impuls (diskret) signallarni modulyatsiya qilish turlari.

• Amplituda-puls (AIM).
• Puls chastotasi (PFM).
• Puls kengligi (PWM).
• Faza-impuls (FIM).

Ma'lumotlarni uzatishning qanday usullari mavjudligini ko'rib chiqsak, ularning turidan qat'i nazar, ularning barchasi inson hayotida muhim rol o'ynaydi, uning har tomonlama rivojlanishiga yordam beradi va uni mumkin bo'lgan xavflardan himoya qiladi.

Analog va raqamli signallarga kelsak (zamonaviy dunyoda ular yordamida ma'lumot uzatiladi), ehtimol, yaqin yigirma yil ichida rivojlangan mamlakatlarda birinchisi deyarli butunlay ikkinchisi bilan almashtiriladi.

Signallarni va signallarning turlarini hisobga olgan holda, bu ulanishlarning turli miqdori borligini aytish kerak. Har kuni har qanday odam elektron qurilmadan foydalanish bilan duch keladi. Ularsiz zamonaviy hayotni endi hech kim tasavvur qilmaydi. Biz televizor, radio, kompyuter va boshqalarning ishi haqida gapiramiz. Ilgari hech kim ko'plab ishlaydigan qurilmalarda qanday signal ishlatilishini o'ylamagan. Hozirgi vaqtda analog, raqamli va diskret so'zlari uzoq vaqtdan beri eshitiladi.

Biroq, hammasi emas, yuqoridagi signallarning ba'zilari juda yuqori sifatli va ishonchli hisoblanadi. Raqamli uzatish analog uzatish kabi eski emas. Buning sababi shundaki, texnologiya ushbu turni yaqinda qo'llab-quvvatlay boshlagan, bu turdagi signal ham nisbatan yaqinda kashf etilgan. Har qanday odam doimo diskretlikka duch keladi. Signalni qayta ishlash turlari haqida gapirganda, bu biroz intervalgacha ekanligini unutmaslik kerak.

Agar siz fanni o'rgansangiz, shuni aytish kerakki, ma'lumotni uzatish diskretdir, bu sizga ma'lumotlarni uzatish va atrof-muhit vaqtini o'zgartirish imkonini beradi. Oxirgi xususiyat tufayli diskret signal har qanday qiymatni qabul qilishi mumkin. Hozirgi vaqtda ushbu ko'rsatkich fonga o'tmoqda, chunki uskunalarning aksariyati chiplarda ishlab chiqarila boshlandi.

Raqamli va boshqa signallar integraldir, komponentlar bir-biri bilan 100% o'zaro ta'sir qiladi. Diskretlikda esa aksincha. Gap shundaki, bu erda har bir tafsilot mustaqil ishlaydi va o'z vazifalari uchun alohida javobgardir.

Signal

Keling, aloqa signallarining turlarini biroz keyinroq ko'rib chiqaylik, ammo endi siz printsipial ravishda signalning o'zi nima ekanligini bilib olishingiz kerak. Bu tizimlar tomonidan havo orqali uzatiladigan umumiy kod. Bu umumiy formuladir.

Axborot va boshqa ba'zi texnologiyalar sohasida xabarlarni uzatish imkonini beruvchi maxsus vosita mavjud. Uni yaratish mumkin, lekin uni qabul qilib bo'lmaydi. Aslida, ba'zi tizimlar buni qabul qilishi mumkin, ammo bu talab qilinmaydi. Agar signalni xabar deb hisoblash kerak bo'lsa, uni "tutib olish" kerak.

Ushbu ma'lumotlarni uzatish kodini umumiy matematik funktsiya deb atash mumkin. U mavjud parametrlardagi har qanday o'zgarishlarni tavsiflaydi. Agar radiotexnika nazariyasini ko'rib chiqsak, unda bunday variantlar asosiy deb hisoblanishi kerak. Shuni ta'kidlash kerakki, "shovqin" tushunchasi signalga o'xshashdir.

U uni buzadi, allaqachon uzatilgan kod ustiga qo'yilishi mumkin va o'zi ham vaqtning funktsiyasidir. Maqolada signallar va signallarning turlari quyida tavsiflanadi, biz diskret, analog va raqamli haqida gapiramiz. Keling, mavzu bo'yicha butun nazariyani tezda ko'rib chiqaylik.

Signal turlari

Mavjud signallarning bir nechta turlari, shuningdek tasniflari mavjud. Keling, ularni ko'rib chiqaylik.

Birinchi turdagi elektr signali, shuningdek, optik, elektromagnit va akustik signallar mavjud. Yana bir nechta shunga o'xshash turlari mavjud, ammo ular mashhur emas. Ushbu tasnif jismoniy muhitga asoslanadi.

Signalni o'rnatish usuliga ko'ra ular muntazam va tartibsiz bo'linadi. Birinchi tur analitik funktsiyaga, shuningdek ma'lumotlarni uzatishning deterministik turiga ega. Tasodifiy signallar yuqori matematikaning ba'zi nazariyalari yordamida shakllantirilishi mumkin, bundan tashqari, ular butunlay boshqa vaqt davrlarida ko'p qiymatlarni qabul qilishga qodir.

Signalni uzatish turlari ancha farq qiladi, shuni ta'kidlash kerakki, ushbu tasnifga ko'ra signallar analog, diskret va raqamli bo'linadi. Ko'pincha bunday signallar elektr qurilmalarining ishlashini ta'minlash uchun ishlatiladi. Variantlarning har biri bilan shug'ullanish uchun siz maktab fizikasi kursini eslab, bir oz nazariyani o'qib chiqishingiz kerak.

Signal nima uchun qayta ishlanmoqda?

Signalda shifrlangan ma'lumotni olish uchun uni qayta ishlash kerak. Agar signal modulyatsiyasi turlarini ko'rib chiqsak, shuni ta'kidlash kerakki, amplituda va chastotani almashtirish nuqtai nazaridan bu juda murakkab jarayon bo'lib, uni to'liq tushunish kerak. Ma'lumot olingandan so'ng, uni juda turli yo'llar bilan ishlatish mumkin. Ba'zi hollarda u formatlanadi va keyinroq yuboriladi.

Signalni qayta ishlashning boshqa sabablari ham bor. U uzatiladigan chastotalarni siqishdan iborat, ammo barcha ma'lumotlarga zarar etkazmasdan. Keyin u yana formatlanadi va uzatiladi. Bu past tezlikda amalga oshiriladi. Agar analog va raqamli signallar haqida gapiradigan bo'lsak, bu erda maxsus usullar qo'llaniladi. Filtrlash, konvolyutsiya va boshqa funktsiyalar mavjud. Agar signal buzilgan bo'lsa, ular ma'lumotni tiklash uchun kerak.

Yaratish va formatlash

Maqolada gaplashadigan ko'plab turdagi axborot signallari yaratilishi va keyin formatlanishi kerak. Buni amalga oshirish uchun sizda raqamli-analog konvertor, shuningdek, analog-raqamli konvertor bo'lishi kerak. Qoida tariqasida, ularning ikkalasi ham bitta holatda qo'llaniladi: faqat DSP kabi texnikadan foydalanganda.

Boshqa hollarda, faqat birinchi qurilma ishlaydi. Jismoniy analog kodlarni yaratish va keyin ularni raqamli usullarga qayta formatlash uchun maxsus qurilmalardan foydalanish kerak. Bu imkon qadar ma'lumotlarga zarar yetkazilishining oldini oladi.

Dinamik diapazon

Har qanday analog signal diapazoni hisoblash oson. Desibellarda ko'rsatilgan yuqori va pastki tovush darajalari orasidagi farqdan foydalanish kerak.

Shuni ta'kidlash kerakki, ma'lumotlar butunlay uning bajarilishining o'ziga xos xususiyatlariga bog'liq. Bundan tashqari, biz musiqa haqida ham, oddiy odamning suhbatlari haqida ham gapiramiz. Agar biz yangiliklarni o'qiydigan diktorni olsak, uning dinamik diapazoni 30 desibeldan oshmaydi. Va agar siz biron bir asarni bo'yoqlarda o'qisangiz, bu ko'rsatkich 50 ga ko'tariladi.

Analog signal

Signalni taqdim etish turlari juda xilma-xildir. Shu bilan birga, analog signal uzluksiz ekanligini ta'kidlash kerak. Agar kamchiliklar haqida gapiradigan bo'lsak, unda ko'pchilik shovqin mavjudligini ta'kidlaydi, bu esa, afsuski, ma'lumot yo'qolishiga olib kelishi mumkin.

Ko'pincha shunday vaziyat yuzaga keladiki, kodda haqiqatan ham muhim ma'lumotlar borligi va qayerda bu shunchaki buzilish ekanligi aniq emas. Aynan shuning uchun ham analog signal kamroq mashhur bo'lib qoldi va hozirgi vaqtda uning o'rnini raqamli texnologiya egallaydi.

Raqamli signal

Shuni ta'kidlash kerakki, bunday signal, boshqa turdagi signallar kabi, diskret xarakteristikalar bilan tavsiflangan ma'lumotlar oqimidir.

Shuni ta'kidlash kerakki, uning amplitudasi takrorlanishi mumkin. Agar yuqorida tavsiflangan analog versiya juda katta shovqin bilan yakuniy nuqtaga etib borishga qodir bo'lsa, raqamli versiya bunga yo'l qo'ymaydi. U ma'lumotlarga zarar etkazmaslik uchun aralashuvning ko'p qismini mustaqil ravishda bartaraf etishga qodir. Shuni ham ta'kidlash kerakki, bu turdagi ma'lumotlarni hech qanday semantik yuklamasdan uzatadi.

Shunday qilib, foydalanuvchi bir jismoniy kanal orqali bir nechta xabarlarni osongina yuborishi mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, hozirgi vaqtda eng keng tarqalgan audio signal turlaridan, shuningdek analoglardan farqli o'laroq, raqamli bir nechta turlarga bo'linmaydi. U o'ziga xos va mustaqildir. Ikkilik oqimni ifodalaydi. Endi u juda mashhur, uni ishlatish oson, buni sharhlar tasdiqlaydi.

Raqamli signal dasturi

Signalni uzatish turlarini hisobga olgan holda, raqamli versiya qaerda ishlatilishini aytish kerak. U uzatish va foydalanishda boshqalardan qanday farq qiladi? Gap shundaki, repetitorga kirib, u butunlay qayta tiklanadi.

Uzatish paytida shovqin va shovqinlarni qabul qilgan uskunaga signal kelganda, u darhol formatlanadi. Buning yordamida teleminoralar shovqin effektidan qochib, signalni qayta shakllantirishi mumkin.

Bu holda analog aloqa ancha yaxshi bo'ladi, chunki katta miqdordagi buzilishlar bilan ma'lumotni qabul qilishda uni hech bo'lmaganda qisman olish mumkin. Agar raqamli versiya haqida gapiradigan bo'lsak, unda bu mumkin emas. Agar signalning 50% dan ortig'i shovqinga ega bo'lsa, unda ma'lumot butunlay yo'qolgan deb taxmin qilishimiz mumkin.

Ko'p odamlar uyali aloqa va mutlaqo boshqa formatlar va uzatish usullarini muhokama qilib, ba'zida gaplashish deyarli mumkin emasligini aytishdi. Odamlar so'z yoki iboralarni eshitmasligi mumkin. Bu shovqin bo'lsa, faqat raqamli chiziqda sodir bo'lishi mumkin.

Agar biz analog aloqa haqida gapiradigan bo'lsak, unda bu holda suhbatni davom ettirish mumkin. Bunday muammolar tufayli takrorlagichlar bo'shliqlarni kamaytirish uchun har doim yangisida signal hosil qiladi.

Diskret signal

Ayni paytda odam turli xil terish vositalaridan yoki signallarni qabul qiladigan boshqa elektron qurilmalardan foydalanadi. Signallarning turlari juda xilma-xil bo'lib, ulardan biri diskretdir. Shuni ta'kidlash kerakki, bunday qurilmalarning ishlashi uchun audio signalni uzatish kerak. Shuning uchun yuqorida tavsiflanganidan ancha yuqori tarmoqli kengligi bo'lgan kanal kerak.

Buning sababi nimada? Gap shundaki, tovushni aniq uzatish uchun diskret signaldan foydalanish kerak. U tovush to'lqinini yaratmaydi, balki uning raqamli nusxasini yaratadi. Shunga ko'ra, uzatish texnologiyaning o'zidan keladi. Bunday uzatishning afzalliklari shundan iboratki, paketli yuborish paketlarda amalga oshiriladi va uzatiladigan ma'lumotlar miqdori kamayadi.

Nozikliklar

Kompyuter texnologiyalari ishida uzoq vaqtdan beri diskretizatsiya kabi tushuncha mavjud. Bunday signal tufayli to'liq kodlangan ma'lumotlardan foydalanish mumkin. Bu uzluksiz emas va barcha ma'lumotlar bloklarda to'planadi. Bundan tashqari, ikkinchisi butunlay to'liq va bir-biriga bog'liq bo'lmagan alohida zarralardir.

Modulyatsiya turlari

Signallarning turlarini va umuman signallarni tavsiflab, modulyatsiya haqida ham gapirish kerak. Bu nima? Bu bir vaqtning o'zida bir nechta tebranish parametrlarini o'zgartirish jarayoni bo'lib, ular ma'lum bir qonunga muvofiq amalga oshiriladi. Shuni ta'kidlash kerakki, modulyatsiya raqamli va impulslarga, shuningdek, boshqalarga bo'linadi.

O'z navbatida, ularning ko'pchiligi alohida-alohida bir nechta turlarga bo'linadi va ularning soni juda ko'p. Bunday kontseptsiyaning asosiy xususiyatlari haqida gapirish kerak. Masalan, signal modulyatsiyasi turlari tufayli siz barqaror uzatishga, minimal yo'qotishga erishishingiz mumkin, ammo shuni ta'kidlash kerakki, ularning har biri maxsus chiziqli kuchaytirgichni talab qiladi.

1. Asosiy tushunchalar va ta’riflar. Radioelektronikaning ta'rifi. Radiotexnikaning ta'rifi. Signal tushunchasi. Signallarni tasniflash tahlili. Radiotexnika sxemalarini tasniflash tahlili. Radioelektron tizimlarni tasniflash tahlili.

Zamonaviy radioelektronika - elektromagnit to'lqinlar va radiochastota to'lqinlaridan foydalanish va o'zgartirishga asoslangan axborotni uzatish va o'zgartirish bilan bog'liq bir qator fan va texnika sohalarining umumlashtirilgan nomi; asosiy yo'nalishlari quyidagilardir:

radiotexnika, radiofizika va elektronika.

Radiotexnikaning asosiy vazifasi elektromagnit to'lqinlar yordamida ma'lumotni masofaga uzatishdir. Kengroq ma’noda zamonaviy radiotexnika – ma’lumotlarni masofaga uzatish uchun foydalaniladigan radiochastota diapazonidagi elektromagnit to‘lqinlarni hosil qilish, kuchaytirish, o‘zgartirish, qayta ishlash, saqlash, uzatish va qabul qilish bilan bog‘liq fan va texnika sohasi. Bundan kelib chiqadiki, radiotexnika va radioelektronika bir-biri bilan chambarchas bog'liq va ko'pincha bu atamalar bir-birini almashtiradi.

Radiotexnikaning fizik asoslarini o'rganuvchi fan radiofizika deb ataladi.

1. Signal haqida tushuncha.

Signal (lotincha signum - belgi) - bu hodisa, ob'ektning holati to'g'risida xabar beruvchi yoki boshqaruv buyruqlari, bildirishnomalar va boshqalarni yuboruvchi jismoniy jarayon yoki hodisa. Shunday qilib, signal xabarning moddiy tashuvchisi hisoblanadi. Har qanday jismoniy jarayon (yorug'lik, elektr maydoni, tovush tebranishlari va boshqalar) bunday tashuvchi sifatida xizmat qilishi mumkin. Elektronikada elektr signallari asosan o'rganiladi va qo'llaniladi. Jismoniy jarayonlar sifatida signallar turli asboblar va asboblar (ossiloskop, voltmetrlar, qabul qiluvchilar) yordamida kuzatiladi. Har qanday model haqiqiy jismoniy signalning eng muhim xususiyatlarining cheklangan sonini aks ettiradi. Signallarning matematik tavsifini soddalashtirish uchun signalning ahamiyatsiz xususiyatlari e'tiborga olinmaydi. Matematik modelga qo'yiladigan umumiy talab - bu modelning minimal murakkabligi bilan real jarayonga maksimal yaqinlashish. Signallarni tavsiflovchi funktsiyalar haqiqiy va murakkab qiymatlarni olishi mumkin, shuning uchun ular ko'pincha haqiqiy va murakkab signal modellari haqida gapirishadi.

Signal tasnifi. Bir zumda bashoratlarga ko'ra. har qanday vaqtda signal qiymatlari quyidagilar bilan ajratiladi:

Deterministik signallar, ya'ni. har qanday vaqt uchun lahzali qiymatlari ma'lum bo'lgan va birga teng ehtimollik bilan bashorat qilinadigan signallar;

Tasodifiy signallar, ya'ni. bunday signallar, ularning qiymatini istalgan vaqtda birga teng ehtimollik bilan oldindan aytib bo'lmaydi.

Axborot tashuvchi barcha signallar tasodifiydir, chunki to'liq deterministik signal (ma'lum) ma'lumotni o'z ichiga olmaydi.

Deterministik va tasodifiy signallarning eng oddiy misollari navbati bilan chiziqli kuchlanish va shovqin kuchlanishidir (2.1-rasmga qarang).

O'z navbatida, tasodifiy va deterministik signallarni uzluksiz yoki analog signallarga va bir nechta navlarga ega bo'lgan diskret signallarga bo'lish mumkin. Agar signalni istalgan vaqtda o'lchash (kuzatish) mumkin bo'lsa, u analog deb ataladi. Bunday signal har qanday vaqtda mavjud. Diskret signallar paydo bo'lish vaqti bilan chegaralangan diskret (alohida) vaqt oraliqlarida kuzatilishi va o'lchanishi mumkin. Diskret signallarga impuls signallari kiradi.

Rasmda ikki turdagi impulslar ko'rsatilgan. Video impuls va radio impuls. Radio impulslarini shakllantirishda video impuls nazorat (modulyatsiya) signali sifatida ishlatiladi va bu holda ular o'rtasida analitik aloqa mavjud:

Bunday holda, u radio pulsning konverti deb ataladi va uning vazifasi uni to'ldirishdir.

Impulslar odatda A amplitudasi, davomiyligi, ko'tarilish va tushish davomiyligi va kerak bo'lganda chastota yoki takrorlanish davri bilan tavsiflanadi.

Impuls signallari turli xil bo'lishi mumkin. Xususan, diskret deb ataladigan impuls signallari o'rtasida farqlanadi (2.3-rasmga qarang).

Ushbu turdagi signallarni matematik model bilan hisoblash mumkin bo'lgan funktsiya qiymatlari to'plami shaklida ko'rsatish mumkin - bu erda i = 1, 2, 3, ...., k, diskret vaqtlarda hisoblanadi. Signalning vaqt va amplituda namuna olish bosqichi odatda ma'lum turdagi signal uchun doimiy qiymatdir, ya'ni. minimal signal daromadi

Cheklangan S to'plamining har bir qiymati ikkilik tizimda raqam sifatida ifodalanishi mumkin: - 10101; - 11001; - 10111. Bunday signallar raqamli deb ataladi.

Radiotizimlarning tasnifi va ular hal qiladigan vazifalar

Amalga oshirilgan funktsiyalariga ko'ra, axborot radiosistemalarini quyidagi sinflarga bo'lish mumkin:

axborot uzatish (radioaloqa, radioeshittirish, televideniya);

axborot olish (radar, radionavigatsiya, radioastronomiya, radio o'lchovlari va boshqalar);

axborotni yo'q qilish (radio qarshi choralar);

turli jarayonlar va ob'ektlarni boshqarish (uchuvchisiz uchish apparatlari va boshqalar);

birlashtirilgan.

Axborot uzatish tizimida axborot manbai va uni oluvchi mavjud. Axborotni olish uchun radiotizimda ma'lumot uzatilmaydi, balki o'rganilayotgan ob'ekt yo'nalishi bo'yicha chiqariladigan va undan aks ettirilgan o'z signallaridan yoki boshqa radio tizimlarning signallaridan yoki o'z radiosidan olinadi. turli ob'ektlarning emissiyasi.

Axborotni yo'q qilish radiotizimlari shovqin qiluvchi signalni chiqarish yoki signalni qabul qilish, ataylab buzish va qayta chiqarish orqali raqobatdosh radiotizimning normal ishlashiga xalaqit berishga xizmat qiladi.

Radio boshqaruv tizimlarida muammo boshqaruv panelidan yuborilgan buyruq ob'ekti tomonidan hal qilinadi. Buyruq signallari - bu buyruqni bajaruvchi treker uchun ma'lumot.

Axborotni qabul qilishda radiotizim tomonidan hal qilinadigan asosiy vazifalar:

Interferentsiya fonida signalni aniqlash.

Interferentsiya fonida signallarni farqlash.

Signal parametrlarini baholash.

Xabarni o'ynatish.

Birinchi muammo eng sodda tarzda hal qilinadi, bunda to'g'ri aniqlash va noto'g'ri signal berish ehtimoli bilan qabul qilingan xabarda ma'lum signal mavjudligi to'g'risida qaror qabul qilinishi kerak. Vazifaning darajasi qanchalik baland bo'lsa, qabul qiluvchining sxemasi shunchalik murakkab bo'ladi.

2. Signallarning energiyasi, kuchi, ortogonalligi va kogerentligi. Signallarning o'zaro energiyasi (o'xshashlik integrali). Signal tezligi tushunchasi.