Impulsni signali zavise od struje. Njihovu upotrebu u elektroprivredi uglavnom određuju sistemi telemetrijskog nadzora, upravljanja i zaštite od popravke. Impulsni signali se ne koriste za prenos energije. To je zbog njihovog širokog energetskog (frekventnog) spektra. One mogu biti periodične, odnosno ponavljane nakon određenog vremenskog intervala, ili neperiodične. Osnovna svrha takvih signala je informativna.

Osnovne karakteristike pulsnih signala.

1) Trenutna vrijednost impulsnog signala (U(t)), slična sinusnoj, može se odrediti pomoću instrumenata koji predstavljaju oblik signala.

2) Amplitudna vrijednost U n karakteriše najveću vrijednost trenutnog napona u intervalu perioda T. Period proučavanja impulsnog signala je određen tačkama na nivou amplitude 0,5.

3) Vrijeme porasta prednje ivice t f + je vremenski interval između tačaka koje odgovaraju 0,1U m i 0,9U m. Prednja ivica karakteriše stepen povećanja signala, tj. koliko brzo impuls sa nivoa 0 dostiže U m. U idealnom slučaju, t f + bi trebao biti jednak nuli, ali u praksi ovaj interval nikada nije jednak nuli, t f » 10 nS.

4) Vrijeme opadanja (zadnja ivica) t f - određuje se slično od nivoa od 0,1 do 0,9 na amplitudi, ali pri opadanju impulsa. Vrijeme zadnje ivice, kao i prednje, također je konačno. Nastoje da ga smanje, jer pad utiče na trajanje pulsa t u.

5) Trajanje impulsa t u – vremenski interval određen na nivou od 0,5 amplitude od prednje do zadnje ivice. Odnos perioda ponavljanja impulsa i trajanja impulsa, koji se naziva radni ciklus, važan je za signal. Što je veći radni ciklus, to veći broj kada se impuls „uklopi“ u period ponavljanja T/m = q.

Poseban slučaj impulsnog signala je kvadratni val, koji ima radni ciklus q = 2. Radni ciklus indirektno ukazuje na energetsku karakteristiku signala: što je veći, to manje energije nosi signal tokom perioda. Pošto signal karakterišu različiti naponski nivoi, koristi se i: efektivna vrednost napona, analogni oblik; prosječna vrijednost ispravljenog napona.

Za pravokutne signale ove vrijednosti su jednake. Često se uzima u obzir energetska karakteristika - snaga signala. Snaga po periodu P je definirana za pravokutni signal kao:

Gdje je P u impulsna snaga, q je radni ciklus

Snaga impulsa može dostići velike vrijednosti, dok prosječna snaga ostaje niska. Uređaji se testiraju kratkim impulsima velike amplitude.

6) Kopiraj link Y =

Spektar pulsnih signala

w 0 2w 0 3w 0 4w 0 5w 0 6w 0 t

Prema proširenju periodičnih signala u Fourierov red, impulsni signal je također predstavljen kao zbir mnogih komponenti. Prije svega, to je osnovni harmonik - frekvencija istraživanja signala i njegove višestruke komponente. Ali zajedno s njima, ovo proširenje uključuje mnoge druge harmonike koji nisu višestruki od glavnog. To su harmonici manji od osnovnog i kombinacije tih harmonika sa osnovnim. Ova reprezentacija pokazuje da impulsni signal ima širok opseg. Sve je na jednoj liniji.

Niske frekvencije daju krov u impulsnom obliku. Što su ove komponente manje, manji je pad vrha pulsa. Istovremeno, radni ciklus porasta i pada impulsa zavisi od visokofrekventnih komponenti u dekompoziciji signala. Što je frekvencija veća, rubovi impulsa su strmi. Za prijenos signala potreban vam je uređaj koji ima iste koeficijente prijenosa u cijelom rasponu pulsnog spektra. Ali takav uređaj je tehnički teško implementirati. Stoga uvijek rješavaju problem: biraju uži spektar i bolji pulsni parametar.

Glavni kriterij optimizacije: radni ciklus prijenosa impulsnog signala. Ali danas u stvarnim sistemima dostiže 100 Mbaud = 10 8 jedinica informacija u sekundi.

Impulsni signali imaju tendenciju da prenose pozitivne polaritete, budući da je polaritet određen naponom napajanja, iako se impulsi negativnog polariteta koriste za prijenos informacija. Prilikom mjerenja vrijednosti napona impulsnih signala obratite pažnju na uređaj: vršni voltmetar (amplituda), srednje vrijednosti, efektivne vrijednosti. Prosječne i efektivne vrijednosti napona zavise od trajanja impulsa. Maksimalna vrijednost - ne. Prijenos impulsnih signala preko žičanih vodova dovodi do primjetnog izobličenja signala: spektar signala se sužava u HF dijelu, pa se porast i pad impulsa povećavaju.

Po prirodi, svi električni signali su podijeljeni u 2 grupe: deterministički, slučajni.

Prvi se u bilo kojem trenutku može opisati određenom vrijednošću (trenutna vrijednost U(t)). Deterministički signali čine većinu.

Slučajni signali. Priroda njihovog izgleda je unaprijed nepredvidljiva, tako da se ne mogu izračunati ili označiti u određenom trenutku. Takvi signali se mogu samo proučavati, može se provesti eksperiment kako bi se utvrdile vjerovatnoće karakteristike signala. U energetskom sektoru takvi signali uključuju: smetnje od elektromagnetnih polja koje iskrivljuju glavni signal. Dodatni signali pojavljuju se kada postoje potpuna ili djelomična pražnjenja između dalekovoda. Slučajni signali se analiziraju i mjere korištenjem probabilističkih karakteristika. Sa stanovišta grešaka merenja, slučajni signali i njihov uticaj se klasifikuju kao dodatne slučajne greške. Štaviše, ako je njihova vrijednost za red veličine manja od glavnih slučajnih, mogu se isključiti iz analize.

Na osnovu principa razmjene informacija, postoje tri vrste radio komunikacija:

Simpleks radio komunikacija;

dupleks radio komunikacija;

poludupleks radio komunikacija.

Na osnovu vrste opreme koja se koristi u radio komunikacijskom kanalu, razlikuju se sljedeće vrste radio komunikacija:

telefon;

telegraf;

prijenos podataka;

faksimil;

televizija;

radio emitovanje.

Na osnovu vrste radio komunikacijskih kanala koji se koriste razlikuju se sljedeće vrste radio komunikacija:

površinski val;

troposferski;

ionosferski;

meteorski;

prostor;

radio relej.

Vrste dokumentovanih radio komunikacija:

telegrafska komunikacija;

prijenos podataka;

faks komunikacija.

Telegrafska komunikacija - za prijenos poruka u obliku alfanumeričkog teksta.

Prijenos podataka za razmjenu formaliziranih informacija između osobe i računara ili između računara.

Faksimilna komunikacija za prijenos nepokretnih slika električnim signalima.

1 – Teleks – za razmjenu pisane korespondencije između organizacija i institucija na pisaćim mašinama sa elektronskom memorijom;

2 – Tele (video) tekst – za prijem informacija sa računara na monitore;

3 – Tele (biro) faks – faks mašine se koriste za prijem (bilo od korisnika ili od preduzeća).

Sljedeće vrste radio komunikacijskih signala se široko koriste u radio mrežama:

A1 - AT sa manipulacijom kontinuiranih oscilacija;

A2 - manipulacija tonski moduliranim oscilacijama

ADS - A1 (B1) - OM sa 50% nosioca

AZA - A1 (B1) - OM sa 10% nosača

AZU1 - A1 (Bl) - OM bez nosača

3. Osobine širenja radio talasa različitih opsega.

Širenje radio talasa u mirijametarskom, kilometarskom i hektometarskom opsegu.

Za procjenu prirode širenja radio valova određenog opsega potrebno je poznavati električna svojstva materijalnog medija u kojem se radio talas širi, tj. znati i ε A zemlje i atmosfere.

Ukupni važeći zakon u diferencijalnoj formi to kaže

one. Promjena fluksa magnetske indukcije tokom vremena uzrokuje pojavu struje provodljivosti i struje pomaka.

Zapišimo ovu jednačinu uzimajući u obzir svojstva materijalnog okruženja:

λ < 4 м - диэлектрик

4 m< λ < 400 м – полупроводник

λ > 400 m – provodnik

morska voda:

λ < 3 м - диэлектрик

3 cm< λ < 3 м – полупроводник

λ > 3 m – provodnik

Za mirijametarski talas (SVD):

λ = 10 ÷ 100 km f = 3 ÷ 30 kHz

i kilometar (DV):

λ = 10 ÷ 1 km f = 30 ÷ 300 kHz

rasponima, zemljina površina se po svojim električnim parametrima približava idealnom provodniku, a jonosfera ima najveću provodljivost i najmanju dielektričnu konstantu, tj. blizu provodnika.

RV opsezi VLF i LW praktično ne prodiru u zemlju i jonosferu, reflektirajući se od njihove površine i mogu se širiti duž prirodnih radio staza na značajne udaljenosti bez značajnog gubitka energije površinskim i prostornim valovima.

Jer Pošto je talasna dužina VHF opsega srazmerna udaljenosti do donje granice jonosfere, koncept jednostavnog i površinskog talasa gubi smisao.

Smatra se da se proces RV propagacije odvija u sferičnom talasovodu:

Unutrašnja strana - zemlja

Vanjska strana (noću - sloj E, danju - sloj D)

Talasovodni proces karakteriziraju beznačajni gubici energije.

Optimalno RV – 25 ÷ 30 km

Kritično RV (jako slabljenje) - 100 km ili više.

Inherentni fenomeni: - bledenje, radio eho.

Fading (fading) kao rezultat interferencije RV vozila koji su putovali različitim putanjama i koji imaju različite faze na prijemnoj tački.

Ako su površinski i prostorni talasi u antifazi na prijemnoj tački, onda to bledi.

Ako su prostorni talasi u antifazi na prijemnoj tački, onda je to daleko nestajanje.

Radio eho je ponavljanje signala kao rezultat uzastopnog prijema talasa koji se reflektuju od jonosfere različit broj puta (blizu radio eho) ili koji stižu do tačke prijema bez i nakon kruženja oko globusa (daleki radio eho).

Zemljina površina ima stabilna svojstva, a mjesta na kojima se mjere jonosferski uslovi jonizacije imaju mali uticaj na širenje RV VLF opsega, tada se količina energije radio signala malo mijenja tokom dana, godine i ekstremnim uslovima.

U talasnom opsegu km, i površinski i prostorni talasi su dobro izraženi (i danju i noću), posebno na talasima λ> 3 km.

Površinski talasi kada se emituju imaju ugao elevacije ne veći od 3-4 stepena, a prostorni talasi se emituju pod velikim uglovima prema površini zemlje.

Kritični ugao incidencije raspona RV km je vrlo mali (tokom dana na sloju D, a noću na sloju E). Zraci sa uglovima elevacije blizu 90° reflektuju se od jonosfere.

Površinski valovi u rasponu od km, zbog svoje dobre difrakcijske sposobnosti, mogu pružiti komunikaciju na udaljenostima do 1000 km ili više. Međutim, ovi valovi jako slabe s udaljenosti. (Na 1000 km, površinski talas je manjeg intenziteta od prostornog talasa).

Na veoma velikim udaljenostima komunikacija se odvija samo prostornim kilometarskim talasom. U oblasti jednakog intenziteta površinskih i prostornih talasa primećuje se skoro bledenje. Uslovi za širenje km talasa praktično su nezavisni od godišnjeg doba, nivoa sunčeve aktivnosti i slabo zavise od doba dana (noću je nivo signala veći).

Prijem u kilometarskom opsegu rijetko se pogoršava zbog jakih atmosferskih smetnji (grmljavina).

Kada se krećete od CM (LW) km do hektometarskog raspona, vodljivost zemlje i jonosfere se smanjuje. ε zemlje i prilazi ε atmosfere.

Gubici u zemlji su sve veći. Talasi prodiru dublje u jonosferu. Na udaljenosti od nekoliko stotina km počinju dominirati prostorni valovi, jer površinske se upijaju u zemlju i slabe.

Na udaljenosti od približno 50-200 km, površinski i nebeski valovi su jednaki po intenzitetu i može doći do kratkog dometa.

Zamrzavanje je često i duboko.

Kako se λ smanjuje, dubina zatamnjenja se povećava sa smanjenjem trajanja blokiranja.

Fading je posebno jak na λ većem od 100 m.

Prosečno trajanje zatamnjenja kreće se od nekoliko sekundi (1 sek) do nekoliko desetina sekundi.

Uslovi radio komunikacije u hektometarskom opsegu (HF) zavise od godišnjeg doba i doba dana, jer sloj D nestaje, a sloj E je viši, au sloju D postoji velika apsorpcija.

Domet komunikacije noću je veći nego danju.

Zimi se uslovi prijema poboljšavaju zbog smanjenja elektronske gustine jonosfere i slabe su u atmosferskim poljima. U gradovima prijem u velikoj mjeri ovisi o industrijskim smetnjama.

ŠirenjeRV- dekametarski raspon (HF).

Pri prelasku sa SW na VF gubici u zemlji se jako povećavaju (tlo je nesavršen dielektrik), dok se u atmosferi (jonosfera) smanjuju.

Površinski talasi na prirodnim VF radio stazama su od male važnosti (slaba difrakcija, jaka apsorpcija).

2.1.1.Deterministički i slučajni signali

Deterministički signal je signal čija se trenutna vrijednost u bilo kojem trenutku može predvidjeti s vjerovatnoćom jednakom jedan.

Primjer deterministički signal(Sl. 10) mogu biti: nizovi impulsa (čiji su oblik, amplituda i položaj u vremenu poznati), kontinuirani signali sa datim odnosima amplituda-faza.

Metode za specifikaciju MM signala: analitički izraz (formula), oscilogram, spektralna reprezentacija.

Primjer MM determinističkog signala.

s(t)=S m ·Sin(w 0 t+j 0)

Slučajni signal– signal čija je trenutna vrijednost u bilo kojem trenutku nepoznata unaprijed, ali se može predvidjeti sa određenom vjerovatnoćom, manjom od jedan.

Primjer slučajni signal(Sl. 11) može postojati napetost koja odgovara ljudskom govoru, muzici; sekvenca radio impulsa na ulazu radarskog prijemnika; smetnje, buka.

2.1.2. Signali koji se koriste u radio elektronici

Kontinuirani po veličini (nivo) i kontinuirani u vremenu (kontinuirani ili analogni) signali– uzimaju bilo koje vrijednosti s(t) i postoje u svakom trenutku u datom vremenskom intervalu (slika 12).

Kontinuirani po veličini i diskretni u vremenu signali su specificirane u diskretnim vremenskim vrijednostima (na prebrojivom skupu tačaka), veličina signala s(t) u tim tačkama poprima bilo koju vrijednost u određenom intervalu duž ordinatne ose.

Termin “diskretno” karakteriše metod specificiranja signala na vremenskoj osi (slika 13).

Kvantizovani po veličini i vremenski kontinuirani signali su specificirane na cijeloj vremenskoj osi, ali vrijednost s(t) može imati samo diskretne (kvantizirane) vrijednosti (slika 14).

Kvantizovani po veličini i vremenski diskretni (digitalni) signali– vrijednosti nivoa signala se prenose u digitalnom obliku (slika 15).

2.1.3. Pulsni signali

Puls- oscilacija koja postoji samo u ograničenom vremenskom periodu. Na sl. 16 i 17 prikazuju video puls i radio puls.

Za trapezoidni video puls, unesite sljedeće parametre:

A – amplituda;

t i – trajanje video impulsa;

t f – prednje trajanje;

t cf – trajanje rezanja.

S r (t)=S u (t)Sin(w 0 t+j 0)

S u (t) – video puls – omotač za radio puls.

Sin(w 0 t+j 0) – ispunjavanje radio pulsa.

2.1.4. Specijalni signali

Funkcija prebacivanja (jedna funkcija(Sl. 18) ili Heaviside funkcija) opisuje proces prijelaza nekog fizičkog objekta iz "nulte" u "jedinično" stanje, a taj prijelaz se događa trenutno.

Delta funkcija (Diracova funkcija) je puls čije trajanje teži nuli, dok se visina pulsa neograničeno povećava. Uobičajeno je reći da je funkcija koncentrisana u ovoj tački.

	(2)
	(3)

Signal - fizički proces koji prikazuje poruku. IN tehnički sistemi najčešće se koriste električni signali. Signali su obično funkcije vremena.

1. Klasifikacija signala

Signali se mogu klasificirati prema različitim kriterijima:

1. Kontinuirano ( analogni) - signali koji se opisuju kontinuiranim funkcijama vremena, tj. uzeti kontinuirani skup vrijednosti u intervalu definicije. Diskretno - su opisani diskretne funkcije vrijeme tj. uzeti konačan skup vrijednosti na intervalu definicije.

deterministički - signali koji su opisani determinističkim funkcijama vremena, tj. čije su vrijednosti određene u bilo kojem trenutku. Slučajno - opisani su slučajnim funkcijama vremena, tj. čije su vrijednosti u svakom trenutku slučajna varijabla. Slučajni procesi (RP) se mogu klasifikovati na stacionarne, nestacionarne, ergodičke i neergodičke, kao i na Gausove, Markovljeve itd.

3. Periodično - signali čije se vrijednosti ponavljaju u intervalima jednakim periodu

x (t) = x (t+nT), Gdje n= 1,2,...,¥; T- period.

4. Uzročno - signali koji imaju početak u vremenu.

5. konačno - signali konačnog trajanja i jednaki nuli izvan intervala detekcije.

6. Koherentan - signali koji se poklapaju u svim tačkama definicije.

7. Ortogonalno - signali suprotni od koherentnih.

2. Karakteristike signala

1. Trajanje signala ( vrijeme prijenosa) T s- vremenski interval tokom kojeg signal postoji.

2. Širina spektra Fc- opseg frekvencija unutar kojih je koncentrisana snaga glavnog signala.

3. Signalna baza - proizvod širine spektra signala i njegovog trajanja.

4. Dinamički raspon Dc- logaritam omjera maksimalne snage signala - Pmax na minimum - Pmin(minimalna razlika u nivou buke):

D c = log (P max /P min).

U izrazima u kojima se mogu koristiti logaritmi sa bilo kojom osnovom, baza logaritma nije naznačena.

Po pravilu, baza logaritma određuje mjernu jedinicu (na primjer: decimalni - [Bel], prirodni - [Neper]).

5. Jačina signala je određena relacijom V c = T c F c D c .

6. Energetske karakteristike: trenutna snaga - P(t); prosječna snaga - P avg i energija - E. Ove karakteristike su određene relacijama:

P(t) =x 2 (t); ; (1)

Gdje T=t max -tmin.

3. Matematički modeli slučajnih signala

Deterministički, tj. unaprijed poznata poruka ne sadrži informaciju, jer primalac unaprijed zna kakav će biti signal koji se prenosi. Stoga su signali statističke prirode.

Slučajni (stohastički, probabilistički) proces je proces koji je opisan slučajnim funkcijama vremena.

Slučajni proces X(t) može biti predstavljen ansamblom neslučajnih vremenskih funkcija xi(t), koje se nazivaju realizacije ili uzorci (vidi sliku 1).

Fig.1. Implementacije slučajnog procesa X(t)

Potpuna statistička karakteristika slučajnog procesa je n- funkcija dimenzionalne distribucije: F n (x 1, x 2,..., x n; t 1, t 2,..., t n), ili gustina vjerovatnoće f n (x 1, x 2,..., x n; t 1, t 2,..., t n).

Upotreba multidimenzionalnih zakona povezana je s određenim poteškoćama,

stoga su često ograničeni na korištenje jednodimenzionalnih zakona f 1 (x, t), karakteriziranje statističke karakteristike slučajni proces u odvojenim vremenskim točkama, koji se nazivaju dijelovi slučajnog procesa ili dvodimenzionalni f 2 (x 1, x 2; t 1, t 2), karakterišući ne samo statističke karakteristike pojedinih sekcija, već i njihov statistički odnos.

Zakoni distribucije su sveobuhvatne karakteristike slučajnog procesa, ali slučajni procesi se mogu sasvim u potpunosti okarakterizirati korištenjem takozvanih numeričkih karakteristika (početni, centralni i mješoviti momenti). U ovom slučaju najčešće se koriste sljedeće karakteristike: matematičko očekivanje (početni trenutak prvog reda)

; (2)

srednji kvadrat (početni trenutak drugog reda)

; (3)

disperzija (centralni moment drugog reda)

; (4)

korelacione funkcije, koja je jednaka korelacionom momentu odgovarajućih sekcija slučajnog procesa

. (5)

U ovom slučaju vrijedi sljedeća relacija:

(6)

Stacionarni procesi - procesi u kojima numeričke karakteristike ne zavise od vremena.

Ergodični procesi - proces u kojem se rezultati usrednjavanja i skup poklapaju.

Gaussovi procesi - procesi sa normalnim zakonom raspodjele:

(7)

Ovaj zakon igra izuzetno važnu ulogu u teoriji prijenosa signala, budući da je većina smetnji normalna.

Prema središnjoj graničnoj teoremi, većina slučajnih procesa je Gausova.

M Arkov proces - slučajni proces u kojem je vjerovatnoća svake sljedeće vrijednosti određena samo jednom prethodnom vrijednošću.

4. Oblici analitičkog opisa signala

Signali se mogu predstaviti u vremenskom, operatorskom ili frekvencijskom domenu, a veza između kojih se utvrđuje pomoću Fourierove i Laplaceove transformacije (vidi sliku 2).

Laplaceova transformacija:

L-1: (8)

Fourierove transformacije:

F-1: (9)

Slika 2 Područja predstavljanja signala

U ovom slučaju mogu se koristiti različiti oblici predstavljanja signala u obliku funkcija, vektora, matrica, geometrijskih itd.

Prilikom opisivanja slučajnih procesa u vremenskom domenu koristi se tzv. korelacione teorije slučajnih procesa, a kod opisa u frekvencijskom domenu koristi se spektralna teorija slučajnih procesa.

Uzimajući u obzir paritet funkcija

i u skladu s Ojlerovim formulama: (10)

možemo napisati izraze za korelacione funkcije R x (t) i energetski spektar ( spektralna gustina) slučajni proces S x (w), koje se odnose na Fourierovu transformaciju ili Wiener-Khinchinove formule

; (11) . (12)

5. Geometrijski prikaz signala i njihove karakteristike

Bilo koji n- brojevi se mogu predstaviti kao tačka (vektor) u n-dimenzionalni prostor, udaljen od ishodišta na daljinu D,

Gdje . ( 13)

Trajanje signala T s i širinu spektra F sa, u skladu sa Kotelnikovom teoremom je određena N uzorci, gdje N = 2F c T c.

Ovaj signal može biti predstavljen tačkom u n-dimenzionalnom prostoru ili vektorom koji povezuje ovu tačku sa ishodištem.

Dužina ovog vektora (norme) je:

; (14)

Gdje x i =x (nDt) - vrijednost signala u trenutku t = n.Dt.

recimo: X- poruka koja se prenosi, i Y- prihvaćeno. Štaviše, mogu se predstaviti vektorima (slika 3).

X1, Y1

0 a1 a2 x1 y1

Fig.3. Geometrijski prikaz signala

Definirajmo veze između geometrijskog i fizičkog prikaza signala. Za ugao između vektora X I Y može se zapisati

cosg =cos(a 1 -a 2) =cosa 1cosa 2 +grijeha 1grijeha 2 =

Pregled