Σκοπός του ραδιοφώνου ηλεκτρονικές συσκευές, όπως είναι γνωστό, είναι η λήψη, μετατροπή, μετάδοση και αποθήκευση πληροφοριών που παρουσιάζονται με τη μορφή ηλεκτρικών σημάτων. Τα σήματα που λειτουργούν σε ηλεκτρονικές συσκευές, και κατά συνέπεια οι ίδιες οι συσκευές, χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες: αναλογικά και ψηφιακά.

Αναλογικό σήμα- ένα σήμα που είναι συνεχές σε επίπεδο και σε χρόνο, δηλαδή ένα τέτοιο σήμα υπάρχει ανά πάσα στιγμή και μπορεί να πάρει οποιοδήποτε επίπεδο από μια δεδομένη περιοχή.

Κβαντισμένο σήμα- ένα σήμα που μπορεί να λάβει μόνο ορισμένες κβαντισμένες τιμές που αντιστοιχούν σε επίπεδα κβαντοποίησης. Η απόσταση μεταξύ δύο γειτονικών επιπέδων είναι το βήμα κβαντισμού.

Δείγμα σήματος- ένα σήμα του οποίου οι τιμές καθορίζονται μόνο σε στιγμές του χρόνου, που ονομάζονται στιγμές δειγματοληψίας. Η απόσταση μεταξύ των παρακείμενων στιγμών δειγματοληψίας είναι το βήμα δειγματοληψίας. Για μια σταθερά, το θεώρημα του Kotelnikov είναι εφαρμόσιμο: , πού είναι το άνω συχνότητα αποκοπήςφάσμα σήματος.

Ψηφιακό σήμα- ένα σήμα κβαντισμένο σε επίπεδο και διακριτικό στο χρόνο. Οι κβαντισμένες τιμές ενός ψηφιακού σήματος κωδικοποιούνται συνήθως με κάποιο κωδικό, με κάθε δείγμα που επιλέγεται κατά τη διαδικασία δειγματοληψίας να αντικαθίσταται από την αντίστοιχη κωδική λέξη, τα σύμβολα της οποίας έχουν δύο σημασίες - 0 και 1 (Εικ. 2.1).

Τυπικοί εκπρόσωποι των αναλογικών ηλεκτρονικών συσκευών είναι οι συσκευές επικοινωνίας, ραδιοφωνικής μετάδοσης και τηλεόρασης. Γενικές απαιτήσειςαπαιτήσεις για αναλογικές συσκευές - ελάχιστη παραμόρφωση. Η επιθυμία να ικανοποιηθούν αυτές οι απαιτήσεις οδηγεί σε αυξημένη πολυπλοκότητα ηλεκτρικά διαγράμματακαι σχέδια συσκευών. Ένα άλλο πρόβλημα των αναλογικών ηλεκτρονικών είναι η επίτευξη της απαραίτητης ατρωσίας από το θόρυβο, επειδή ο θόρυβος σε ένα αναλογικό κανάλι επικοινωνίας είναι θεμελιωδώς μη μειώσιμος.

Δημιουργούνται ψηφιακά σήματα ηλεκτρονικά κυκλώματα, τα τρανζίστορ στα οποία είναι είτε κλειστά (το ρεύμα πλησιάζει το μηδέν) είτε εντελώς ανοιχτά (η τάση είναι κοντά στο μηδέν), έτσι διαχέεται λίγη ισχύς σε αυτά και η αξιοπιστία των ψηφιακών συσκευών είναι υψηλότερη από αυτή των αναλογικών.

Οι ψηφιακές συσκευές είναι πιο ανθεκτικές στον θόρυβο από τις αναλογικές συσκευές, καθώς μικρές εξωτερικές διαταραχές δεν προκαλούν λανθασμένη λειτουργία των συσκευών. Τα σφάλματα εμφανίζονται μόνο με τέτοιες διαταραχές που ένα χαμηλό επίπεδο σήματος γίνεται αντιληπτό ως υψηλό ή το αντίστροφο. Οι ψηφιακές συσκευές μπορούν επίσης να χρησιμοποιούν ειδικούς κωδικούς για τη διόρθωση σφαλμάτων. Οι αναλογικές συσκευές δεν έχουν αυτήν την επιλογή.

Οι ψηφιακές συσκευές δεν είναι ευαίσθητες στην εξάπλωση (εντός αποδεκτών ορίων) των παραμέτρων και των χαρακτηριστικών των τρανζίστορ και άλλων στοιχείων κυκλώματος. Οι ψηφιακές συσκευές χωρίς σφάλματα δεν απαιτούν διαμόρφωση και είναι πλήρως επαναλαμβανόμενες. Όλα αυτά είναι πολύ σημαντικά στη μαζική παραγωγή συσκευών που χρησιμοποιούν ολοκληρωμένη τεχνολογία. Η οικονομική αποδοτικότητα της παραγωγής και της λειτουργίας ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων έχει οδηγήσει στο γεγονός ότι στις σύγχρονες ραδιοηλεκτρονικές συσκευές όχι μόνο τα ψηφιακά, αλλά και τα αναλογικά σήματα υπόκεινται σε ψηφιακή επεξεργασία. Διανεμήθηκε ψηφιακά φίλτρα, ρυθμιστές, πολλαπλασιαστές κ.λπ. Πριν από την ψηφιακή επεξεργασία, τα αναλογικά σήματα μετατρέπονται σε ψηφιακά χρησιμοποιώντας μετατροπείς αναλογικού σε ψηφιακό (ADC). Αντίστροφη μετατροπή- αποκατάσταση αναλογικών σημάτων από ψηφιακά - πραγματοποιείται με χρήση μετατροπέων ψηφιακού σε αναλογικό (DAC).

Με όλη την ποικιλία των προβλημάτων που επιλύονται από τις ψηφιακές ηλεκτρονικές συσκευές, η λειτουργία τους συμβαίνει σε συστήματα αριθμών που λειτουργούν μόνο με δύο ψηφία: μηδέν (0) και ένα (1).

Η λειτουργία των ψηφιακών συσκευών είναι συνήθως ρολόιμια γεννήτρια ρολογιού επαρκώς υψηλής συχνότητας. Κατά τη διάρκεια ενός κύκλου ρολογιού, υλοποιείται η απλούστερη μικρολειτουργία - ανάγνωση, μετατόπιση, λογική εντολή κ.λπ. Οι πληροφορίες παρουσιάζονται με τη μορφή ψηφιακής λέξης. Δύο μέθοδοι χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση λέξεων - παράλληλη και σειριακή. Η σειριακή κωδικοποίηση χρησιμοποιείται κατά την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ ψηφιακών συσκευών (για παράδειγμα, σε δίκτυα υπολογιστών, σύνδεση μόντεμ). Η επεξεργασία πληροφοριών σε ψηφιακές συσκευές υλοποιείται με τη χρήση παράλληλης κωδικοποίησης πληροφοριών, η οποία εξασφαλίζει τη μέγιστη απόδοση.

Βάση στοιχείουγια την κατασκευή ψηφιακών συσκευών είναι ολοκληρωμένων κυκλωμάτων(IC), καθένα από τα οποία υλοποιείται χρησιμοποιώντας έναν ορισμένο αριθμό λογικών στοιχείων - τις απλούστερες ψηφιακές συσκευές που εκτελούν στοιχειώδεις λογικές λειτουργίες.

Σκοπός της ιστορίας είναι να δείξει ποια είναι η έννοια του «σήμα», ποια κοινά σήματα υπάρχουν και ποια κοινά χαρακτηριστικά έχουν.

Τι είναι ένα σήμα; Σε αυτήν την ερώτηση, ακόμη και ένα μικρό παιδί θα πει ότι αυτό είναι «το είδος με το οποίο μπορείς να επικοινωνήσεις κάτι». Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας έναν καθρέφτη και τον ήλιο, μπορείτε να μεταδώσετε σήματα σε απόσταση οπτικής επαφής. Στα πλοία, τα σήματα μεταδίδονταν κάποτε χρησιμοποιώντας σημαίες σηματοφόρου. Αυτό έγινε από ειδικά εκπαιδευμένους σηματοδότες. Έτσι, οι πληροφορίες μεταδίδονταν χρησιμοποιώντας τέτοιες σημαίες. Δείτε πώς μπορείτε να μεταφέρετε τη λέξη "σήμα":

Υπάρχει μια τεράστια ποικιλία σημάτων στη φύση. Ναι, στην πραγματικότητα, οτιδήποτε μπορεί να είναι σήμα: μια νότα που αφήνεται στο τραπέζι, κάποιος ήχος μπορεί να χρησιμεύσει ως σήμα για να ξεκινήσει μια συγκεκριμένη ενέργεια.

Εντάξει, όλα είναι ξεκάθαρα με τέτοια σήματα, οπότε θα προχωρήσω στα ηλεκτρικά σήματα, τα οποία στη φύση δεν είναι λιγότερο πολυάριθμα από οποιοδήποτε άλλο. Αλλά μπορούν τουλάχιστον να χωριστούν σε ομάδες: τριγωνικές, ημιτονοειδείς, ορθογώνιες, πριονωτές, μονοπαλμικές κ.λπ. Όλα αυτά τα σήματα ονομάζονται για το πώς μοιάζουν όταν απεικονίζονται σε ένα γράφημα.

Τα σήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μετρονόμος για τη μέτρηση των ρολογιών (ως σήμα χρονισμού), για τη διατήρηση του χρόνου, ως παλμούς ελέγχου, για τον έλεγχο των κινητήρων ή για τη δοκιμή εξοπλισμού και τη μετάδοση πληροφοριών.

Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά σήματα

Κατά μία έννοια, ένα ηλεκτρικό σήμα είναι ένα γράφημα που δείχνει τη μεταβολή της τάσης ή του ρεύματος με την πάροδο του χρόνου. Που στα ρωσικά σημαίνει: αν πάρετε ένα μολύβι και σημειώσετε χρόνο κατά μήκος του άξονα X και τάση ή ρεύμα κατά μήκος του άξονα Y και σημειώσετε τις αντίστοιχες τιμές τάσης σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές με τελείες, τότε η τελική εικόνα θα δείξει την κυματομορφή:

Υπάρχουν πολλά ηλεκτρικά σήματα, αλλά μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλες ομάδες:

• Μονόδρομος
• Αμφίδρομος

Εκείνοι. σε μονοκατευθυντικές, το ρεύμα ρέει προς μία κατεύθυνση (ή δεν ρέει καθόλου), και σε αμφίδρομες, το ρεύμα είναι εναλλασσόμενο και ρέει είτε «εκεί» ή «εδώ».

Όλα τα σήματα, ανεξαρτήτως τύπου, έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

• Περίοδος -- η χρονική περίοδος μετά την οποία το σήμα αρχίζει να επαναλαμβάνεται. Συχνότερα ορίζεται Τ
• Συχνότητα -- υποδεικνύει πόσες φορές θα επαναληφθεί το σήμα σε 1 δευτερόλεπτο. Μετριέται σε Hertz. Για παράδειγμα, 1Hz = 1 επανάληψη ανά δευτερόλεπτο. Η συχνότητα είναι το αντίστροφο της περιόδου (ƒ = 1/T)
• Πλάτος -- μετριέται σε βολτ ή αμπέρ (ανάλογα με το αν το σήμα είναι ρεύμα ή τάση). Το πλάτος αναφέρεται στην «ισχύ» του σήματος. Πόσο αποκλίνει το γράφημα του σήματος από τον άξονα Χ;

Τύποι σημάτων

Ημιτονικό κύμα

Νομίζω ότι η αναπαράσταση μιας συνάρτησης της οποίας το γράφημα στην παραπάνω εικόνα δεν έχει νόημα είναι πολύ γνωστό σε εσάς αμαρτία (x).Η περίοδός του είναι 360 o ή 2pi ακτίνια (2pi radians = 360 o).

Και αν διαιρέσετε 1 δευτερόλεπτο με την περίοδο Τ, τότε θα μάθετε πόσες περίοδοι χωρούν σε 1 δευτερόλεπτο ή, με άλλα λόγια, πόσο συχνά επαναλαμβάνεται η περίοδος. Δηλαδή θα καθορίσεις τη συχνότητα του σήματος! Παρεμπιπτόντως, υποδεικνύεται σε Hertz. 1 Hz = 1 δευτερόλεπτο / 1 επανάληψη ανά δευτερόλεπτο

Η συχνότητα και η περίοδος είναι αντίστροφα μεταξύ τους. Όσο μεγαλύτερη είναι η περίοδος, τόσο μικρότερη είναι η συχνότητα και το αντίστροφο. Η σχέση μεταξύ συχνότητας και περιόδου εκφράζεται με απλές σχέσεις:

Τα σήματα που μοιάζουν με ορθογώνια σε σχήμα ονομάζονται «ορθογώνια σήματα». Μπορούν να χωριστούν σε απλά ορθογώνια σήματα και μαιάνδρους. Ένα τετράγωνο κύμα είναι ένα ορθογώνιο σήμα στο οποίο οι διάρκειες παλμού και παύσης είναι ίσες. Και αν αθροίσουμε τη διάρκεια της παύσης και του παλμού, παίρνουμε την περίοδο μαιάνδρου.

Ένα κανονικό ορθογώνιο σήμα διαφέρει από έναν μαίανδρο στο ότι έχει διαφορετική διάρκεια παλμού και παύσης (χωρίς παλμό). Δείτε την παρακάτω εικόνα - λέει χίλιες λέξεις.

Παρεμπιπτόντως, υπάρχουν δύο ακόμη όροι για σήματα τετραγωνικών κυμάτων που πρέπει να γνωρίζετε. Είναι αντίστροφα μεταξύ τους (όπως η περίοδος και η συχνότητα). Αυτό αφήγησηΚαι συντελεστής πλήρωσης.Ο λόγος (S) είναι ίσος με τον λόγο της περιόδου προς τη διάρκεια του παλμού και αντίστροφα για τον συντελεστή. πλήρωση.

Έτσι, ένα τετράγωνο κύμα είναι ένα ορθογώνιο σήμα με κύκλο λειτουργίας 2. Δεδομένου ότι η περίοδός του είναι διπλάσια από τη διάρκεια του παλμού.

S — κύκλος λειτουργίας, D — κύκλος λειτουργίας, T — περίοδος παλμού, — διάρκεια παλμού.

Παρεμπιπτόντως, τα παραπάνω γραφήματα δείχνουν ιδανικά ορθογώνια σήματα. Στη ζωή φαίνονται ελαφρώς διαφορετικά, αφού σε καμία συσκευή δεν μπορεί ένα σήμα να αλλάξει εντελώς αμέσως από το 0 σε κάποια τιμή και μετά να επιστρέψει στο μηδέν.

Αν ανεβούμε ένα βουνό και μετά κατεβούμε αμέσως και καταγράψουμε τη μεταβολή του ύψους της θέσης μας στο γράφημα, θα πάρουμε ένα τριγωνικό σήμα. Σκληρή σύγκριση, αλλά αληθινή. Στα τριγωνικά σήματα, η τάση (ρεύμα) πρώτα αυξάνεται και μετά αρχίζει αμέσως να μειώνεται. Και για ένα κλασικό τριγωνικό σήμα, ο αυξανόμενος χρόνος είναι ίσος με τον μειούμενο χρόνο (και ίσος με τη μισή περίοδο).

Εάν ένα τέτοιο σήμα έχει χρόνο αύξησης μικρότερο ή μεγαλύτερο από τον μειούμενο χρόνο, τότε τέτοια σήματα ονομάζονται ήδη πριονωτή. Και για αυτούς παρακάτω.

Σήμα ράμπας

Όπως έγραψα παραπάνω, ένα ασύμμετρο τριγωνικό σήμα ονομάζεται σήμα πριονωτή. Όλα αυτά τα ονόματα είναι υπό όρους και χρειάζονται απλώς για λόγους ευκολίας.

Σχεδόν από τη στιγμή της ίδρυσής του, οι ανθρώπινες φυλές αντιμετώπισαν την ανάγκη όχι μόνο να συσσωρεύουν πληροφορίες, αλλά και να τις ανταλλάσσουν μεταξύ τους. Ωστόσο, αν δεν ήταν τόσο δύσκολο να το κάνετε αυτό με τους κοντινούς σας (γλώσσα και γραφή), τότε με όσους βρίσκονταν σε μεγάλες αποστάσεις, αυτή τη διαδικασίαπροκάλεσε κάποια προβλήματα.

Με τον καιρό, αυτά λύθηκαν με την εφεύρεση του σήματος. στην αρχή ήταν αρκετά πρωτόγονοι (καπνός, ήχος κ.λπ.), αλλά σταδιακά η ανθρωπότητα ανακάλυψε νέους νόμους της φύσης, που συνέβαλαν στην εφεύρεση νέων τρόπων μετάδοσης πληροφοριών. Ας μάθουμε ποιοι τύποι σημάτων υπάρχουν και επίσης να εξετάσουμε ποια από αυτά χρησιμοποιούνται συχνότερα στη σύγχρονη κοινωνία.

Τι είναι ένα σήμα;

Αυτή η λέξη αναφέρεται σε πληροφορίες που κωδικοποιούνται από ένα σύστημα, οι οποίες μεταδίδονται μέσω ενός ειδικού καναλιού και μπορούν να αποκωδικοποιηθούν από ένα άλλο σύστημα.

Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι η ικανότητα των βιολογικών οργανισμών, ή ακόμη και των μεμονωμένων κυττάρων, να επικοινωνούν μεταξύ τους (που σηματοδοτούν την παρουσία θρεπτικών συστατικών ή κινδύνου) έχει γίνει η κύρια κινητήρια δύναμη της εξέλιξης.

Οποιαδήποτε φυσική διεργασία της οποίας οι παράμετροι είναι προσαρμοσμένες στον τύπο των μεταδιδόμενων δεδομένων μπορεί να λειτουργήσει ως σήμα. Για παράδειγμα, στο σύστημα τηλεφωνική επικοινωνίαο πομπός μετατρέπει τις λέξεις του ομιλούντος συνδρομητή σε ηλεκτρικό σήμα τάσης, το οποίο μεταδίδεται μέσω καλωδίων στη συσκευή λήψης, κοντά στην οποία βρίσκεται το άτομο που ακούει.

Σήμα και μήνυμα

Αυτές οι δύο έννοιες είναι πολύ κοντινές ως προς το νόημα - περιέχουν ορισμένα δεδομένα που μεταδίδονται από τον αποστολέα στον παραλήπτη. Ωστόσο, υπάρχει μια αισθητή διαφορά μεταξύ τους.

Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, το μήνυμα πρέπει να γίνει αποδεκτό από τον παραλήπτη. Δικό του δηλαδή κύκλος ζωήςαποτελείται από τρία στάδια: κωδικοποίηση πληροφοριών - μετάδοση - αποκωδικοποίηση μηνύματος.

Στην περίπτωση ενός σήματος, η αποδοχή του δεν είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την ύπαρξή του. Δηλαδή, οι πληροφορίες που είναι κρυπτογραφημένες σε αυτό μπορούν να αποκωδικοποιηθούν, αλλά αν αυτό θα γίνει από κάποιον είναι άγνωστο.

Ταξινόμηση σύμφωνα με διαφορετικά κριτήρια σημάτων: κύριοι τύποι

Στη φύση, υπάρχουν πολλοί τύποι σημάτων με διαφορετικά χαρακτηριστικά. Από αυτή την άποψη, χρησιμοποιούνται διάφορα κριτήρια για αυτά τα φαινόμενα για την ταξινόμηση τους. Έτσι, υπάρχουν τρεις κατηγορίες:

• Με τρόπο παράδοσης (κανονική/ακανόνιστη).
• Ανά τύπο φυσικής φύσης.
• Ανά τύπο συνάρτησης που περιγράφει τις παραμέτρους.

Σήματα ανά τύπο φυσικής φύσης

Ανάλογα με τη μέθοδο σχηματισμού, τα είδη των σημάτων είναι τα εξής.

• Ηλεκτρικό (φορέας δεδομένων - χρονικά μεταβαλλόμενο ρεύμα ή τάση σε ηλεκτρικό κύκλωμα).
• Μαγνητικός.
• Ηλεκτρομαγνητικός.
• Θερμικός.
• Σήματα ιοντίζουσας ακτινοβολίας.
• Οπτικό/φως.
• Ακουστική (ήχος).

Τα δύο τελευταία είδη σημάτων είναι επίσης τα απλούστερα παραδείγματα τεχνικών λειτουργιών επικοινωνίας, σκοπός των οποίων είναι η ειδοποίηση για τις ιδιαιτερότητες της τρέχουσας κατάστασης.

Τις περισσότερες φορές χρησιμοποιούνται για να προειδοποιούν για κινδύνους ή δυσλειτουργίες του συστήματος.

Συχνά, ηχητικές και οπτικές ποικιλίες χρησιμοποιούνται ως συντονιστικές για την ομαλή λειτουργία του αυτοματοποιημένου εξοπλισμού. Έτσι, ορισμένοι τύποι σημάτων ελέγχου (εντολές) διεγείρουν το σύστημα να αρχίσει να ενεργεί.

Για παράδειγμα, στους συναγερμούς πυρκαγιάς, όταν οι αισθητήρες ανιχνεύουν ίχνη καπνού, εκπέμπουν έναν ήχο υψηλής έντασης. Αυτό, με τη σειρά του, γίνεται αντιληπτό από το σύστημα ως σήμα ελέγχου για την κατάσβεση της πυρκαγιάς.

Ένα άλλο παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο ένα σήμα (τύποι σημάτων ανά τύπο φυσικής φύσης παρατίθενται παραπάνω) ενεργοποιεί το σύστημα σε περίπτωση κινδύνου είναι η θερμορύθμιση του ανθρώπινου σώματος. Έτσι, εάν λόγω διάφορων παραγόντων η θερμοκρασία του σώματος αυξάνεται, τα κύτταρα «ενημερώνουν» τον εγκέφαλο για αυτό και ενεργοποιεί το «σύστημα ψύξης του σώματος», γνωστό σε όλους ως εφίδρωση.

Ανά τύπο λειτουργίας

Υπάρχουν διαφορετικές κατηγορίες για αυτήν την παράμετρο.

• Αναλογικό (συνεχές).
• Ποσοστό.
• Διακριτή (παλμός).
• Ψηφιακό σήμα.

Όλα αυτά τα είδη σημάτων είναι ηλεκτρικά. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όχι μόνο είναι πιο εύκολο να επεξεργαστούν, αλλά μεταδίδονται και σε μεγάλες αποστάσεις.

Τι είναι το αναλογικό σήμα και τα είδη του

Αυτό το όνομα δίνεται σε σήματα φυσικής προέλευσης που αλλάζουν συνεχώς με την πάροδο του χρόνου (συνεχώς) και είναι ικανά να λάβουν διαφορετικές τιμές σε ένα ορισμένο διάστημα.

Λόγω των ιδιοτήτων τους, είναι ιδανικά για μετάδοση δεδομένων σε τηλεφωνικές επικοινωνίες, ραδιοφωνικές εκπομπές και τηλεόραση.

Στην πραγματικότητα, όλοι οι άλλοι τύποι σημάτων (ψηφιακά, κβαντικά και διακριτά) είναι από τη φύση τους μετατρεπόμενα αναλογικά.

Ανάλογα με τους συνεχείς χώρους και τα αντίστοιχα φυσικά μεγέθη, διαφορετικών τύπωναναλογικά σήματα.

• Ευθεία.
• Τμήμα.
• Κύκλος.
• Χώροι που χαρακτηρίζονται από πολυδιάστατο χαρακτήρα.

Κβαντισμένο σήμα

Όπως αναφέρθηκε ήδη στην προηγούμενη παράγραφο, αυτός εξακολουθεί να είναι ο ίδιος αναλογικός τύπος, αλλά η διαφορά του είναι ότι έχει κβαντιστεί. Ταυτόχρονα, ολόκληρο το εύρος τιμών του θα μπορούσε να χωριστεί σε επίπεδα. Η ποσότητα τους αναπαρίσταται σε αριθμούς ενός δεδομένου βάθους bit.

Συνήθως, αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται στην πράξη κατά τη συμπίεση ακουστικών ή οπτικών σημάτων. Όσο περισσότερα επίπεδα κβαντισμού, τόσο πιο ακριβής γίνεται ο μετασχηματισμός από αναλογικό σε κβαντικό.

Η εν λόγω ποικιλία αναφέρεται και σε αυτές που προέκυψαν τεχνητά.

Σε πολλές ταξινομήσεις τύπων σήματος, αυτό το σήμα δεν διακρίνεται. Ωστόσο, υπάρχει.

Διακριτική όψη

Αυτό το σήμα είναι επίσης τεχνητό και έχει έναν πεπερασμένο αριθμό επιπέδων (τιμών). Κατά κανόνα, υπάρχουν δύο ή τρία από αυτά.

Στην πράξη, η διαφορά μεταξύ διακριτών και αναλογικών μεθόδων μετάδοσης σήματος μπορεί να απεικονιστεί συγκρίνοντας την εγγραφή ήχου σε δίσκο βινυλίου και δίσκο συμπαγούς δίσκου. Στην πρώτη, οι πληροφορίες παρουσιάζονται με τη μορφή συνεχούς ηχητικό κομμάτι. Αλλά στο δεύτερο - με τη μορφή κουκκίδων που καίγονται με λέιζερ με διαφορετική ανακλαστικότητα.

Αυτός ο τύπος μετάδοσης δεδομένων πραγματοποιείται με μετασχηματισμό συνεχούς αναλογικό σήμασε ένα σύνολο διακριτών τιμών με τη μορφή δυαδικών κωδικών.

Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διακριτοποίηση. Ανάλογα με τον αριθμό των χαρακτήρων στους συνδυασμούς κωδικών (ομοιόμορφος/ανομοιόμορφος), χωρίζεται σε δύο τύπους.

Ψηφιακά σήματα

Σήμερα, αυτή η μέθοδος μετάδοσης πληροφοριών αντικαθιστά επίμονα την αναλογική. Όπως και τα δύο προηγούμενα, είναι επίσης τεχνητό. Στην πράξη, αναπαρίσταται ως μια ακολουθία ψηφιακών τιμών.

Σε αντίθεση με το αναλογικό, αυτό μεταδίδει δεδομένα πολύ πιο γρήγορα και με καλύτερη ποιότητα, ενώ ταυτόχρονα τα καθαρίζει από παρεμβολές θορύβου. Ταυτόχρονα, αυτή είναι η αδυναμία του ψηφιακού σήματος (οι άλλοι τύποι σημάτων βρίσκονται στις τρεις προηγούμενες παραγράφους). Το γεγονός είναι ότι οι πληροφορίες που φιλτράρονται με αυτόν τον τρόπο χάνουν "θορυβώδη" σωματίδια δεδομένων.

Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι ολόκληρα κομμάτια εξαφανίζονται από τη μεταδιδόμενη εικόνα. Κι αν μιλάμε για ήχο – λέξεις ή και ολόκληρες προτάσεις.

Στην πραγματικότητα, οποιοδήποτε αναλογικό σήμα μπορεί να διαμορφωθεί σε ψηφιακό. Για να γίνει αυτό, υποβάλλεται σε δύο διαδικασίες ταυτόχρονα: δειγματοληψία και κβαντοποίηση. Ως ξεχωριστή μέθοδος μετάδοσης πληροφοριών, ένα ψηφιακό σήμα δεν χωρίζεται σε τύπους.

Η δημοτικότητά του συνέβαλε στο γεγονός ότι τα τελευταία χρόνια οι τηλεοράσεις νέας γενιάς έχουν δημιουργηθεί ειδικά για ψηφιακή και όχι αναλογική μετάδοση εικόνας και ήχου. Ωστόσο, μπορούν να συνδεθούν με κανονικό καλώδια τηλεόρασηςχρησιμοποιώντας προσαρμογείς.

Διαμόρφωση σήματος

Όλες οι παραπάνω μέθοδοι μετάδοσης δεδομένων συνδέονται με ένα φαινόμενο που ονομάζεται διαμόρφωση (για ψηφιακά σήματα - χειρισμός). Γιατί χρειάζεται;

Όπως είναι γνωστό, τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα (με τη βοήθεια των οποίων μεταδίδονται διαφορετικοί τύποι σημάτων) είναι επιρρεπή σε εξασθένηση και αυτό μειώνει σημαντικά το εύρος μετάδοσής τους. Για να αποφευχθεί αυτό, οι δονήσεις χαμηλής συχνότητας μεταφέρονται στην περιοχή των μακρών κυμάτων υψηλής συχνότητας. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται διαμόρφωση (χειραγώγηση).

Εκτός από την αύξηση της απόστασης μετάδοσης δεδομένων, βελτιώνει την ατρωσία του θορύβου των σημάτων. Καθίσταται επίσης δυνατή η ταυτόχρονη οργάνωση πολλών ανεξάρτητων καναλιών για τη μετάδοση πληροφοριών.

Η ίδια η διαδικασία είναι η εξής. Μια συσκευή που ονομάζεται διαμορφωτής λαμβάνει δύο σήματα ταυτόχρονα: χαμηλής συχνότητας (μεταφέρει ορισμένες πληροφορίες) και υψηλής συχνότητας (χωρίς πληροφορίες, αλλά μπορεί να μεταδοθεί σε μεγάλες αποστάσεις). Σε αυτή τη συσκευή, μετατρέπονται σε ένα, το οποίο συνδυάζει ταυτόχρονα τα πλεονεκτήματα και των δύο.

Οι τύποι των σημάτων εξόδου εξαρτώνται από την αλλαγμένη παράμετρο της ταλάντωσης υψηλής συχνότητας του φορέα εισόδου.

Εάν είναι αρμονική, αυτή η διαδικασία διαμόρφωσης ονομάζεται αναλογική.

Εάν είναι περιοδικό - παλμικό.

Εάν το σήμα φορέα είναι απλώς συνεχές ρεύμα, αυτός ο τύπος ονομάζεται θόρυβος.

Οι δύο πρώτοι τύποι διαμόρφωσης σήματος, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε υποτύπους.

Η αναλογική διαμόρφωση λειτουργεί έτσι.

• Amplitude (AM) - αλλαγή στο πλάτος του σήματος φορέα.
• Φάση (PM) - η φάση αλλάζει.
• Συχνότητα - επηρεάζεται μόνο η συχνότητα.

Τύποι διαμόρφωσης παλμικών (διακριτών) σημάτων.

• πλάτος-παλμός (AIM).
• Συχνότητα παλμών (PFM).
• Πλάτος παλμού (PWM).
• Φάση-παρόρμηση (PPM).

Έχοντας εξετάσει ποιες μέθοδοι μετάδοσης δεδομένων υπάρχουν, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι, ανεξάρτητα από τον τύπο τους, όλες παίζουν σημαντικό ρόλο στη ζωή ενός ατόμου, βοηθώντας τον να αναπτυχθεί ολοκληρωμένα και προστατεύοντάς τον από πιθανούς κινδύνους.

Όσον αφορά τα αναλογικά και ψηφιακά σήματα (με τη βοήθεια των οποίων μεταδίδονται πληροφορίες σύγχρονος κόσμος) τότε, πιθανότατα, στα επόμενα είκοσι χρόνια στις ανεπτυγμένες χώρες το πρώτο θα αντικατασταθεί σχεδόν πλήρως από το δεύτερο.

Λαμβάνοντας υπόψη τα σήματα και τους τύπους σημάτων, πρέπει να ειπωθεί ότι υπάρχουν διαφορετικές ποσότητες αυτών των συνδέσεων. Κάθε μέρα, κάθε άτομο αντιμετωπίζει τη χρήση μιας ηλεκτρονικής συσκευής. Κανείς δεν μπορεί να φανταστεί τη σύγχρονη ζωή χωρίς αυτά. Μιλάμε για τη λειτουργία τηλεόρασης, ραδιοφώνου, υπολογιστή κ.ο.κ. Προηγουμένως, κανείς δεν σκεφτόταν τι σήμα χρησιμοποιείται σε πολλές λειτουργικές συσκευές. Τώρα οι λέξεις αναλογικό, ψηφιακό και διακριτικό έχουν ακουστεί εδώ και καιρό.

Όχι όλα, αλλά μερικά από τα παραπάνω σήματα θεωρούνται αρκετά υψηλής ποιότητας και αξιόπιστα. Ψηφιακή μετάδοσηΔεν έχει χρησιμοποιηθεί πριν από πολύ καιρό ως αναλογικό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η τεχνολογία άρχισε να υποστηρίζει αυτού του τύπουμόλις πρόσφατα, αυτός ο τύπος σήματος ανακαλύφθηκε σχετικά όχι πολύ καιρό πριν. Κάθε άτομο συναντά τη διακριτικότητα όλη την ώρα. Μιλώντας για τύπους επεξεργασίας σήματος, είναι απαραίτητο να υπενθυμίσουμε ότι αυτός είναι λίγο διακοπτόμενος.

Αν πάμε βαθύτερα στην επιστήμη, θα πρέπει να πούμε ότι διακριτή είναι η μετάδοση πληροφοριών που σας επιτρέπει να μεταφέρετε δεδομένα και να αλλάξετε την ώρα του περιβάλλοντος. Χάρη στην τελευταία ιδιότητα, ένα διακριτό σήμα μπορεί να λάβει οποιαδήποτε τιμή. Επί αυτή τη στιγμήαυτός ο δείκτης σβήνει στο παρασκήνιο αφού ο περισσότερος εξοπλισμός άρχισε να παράγεται σε μάρκες.

Τα ψηφιακά και άλλα σήματα είναι ενσωματωμένα, τα στοιχεία αλληλεπιδρούν μεταξύ τους 100%. Στη διακριτικότητα, ισχύει το αντίθετο. Το γεγονός είναι ότι εδώ κάθε τμήμα λειτουργεί ανεξάρτητα και είναι υπεύθυνο για τις λειτουργίες του ξεχωριστά.

Σύνθημα

Ας δούμε τους τύπους σημάτων επικοινωνίας λίγο αργότερα, αλλά τώρα θα πρέπει να εξοικειωθείτε με το τι είναι το ίδιο το σήμα, καταρχήν. Αυτός είναι ένας κανονικός κωδικός που μεταδίδεται μέσω του αέρα από τα συστήματα. Αυτό είναι ένας γενικός τύπος σκευάσματος.

Στον τομέα της πληροφορίας και ορισμένων άλλων τεχνολογιών, υπάρχει ένα ειδικό μέσο που επιτρέπει τη μετάδοση μηνυμάτων. Μπορεί να δημιουργηθεί, αλλά δεν μπορεί να γίνει αποδεκτό. Κατ 'αρχήν, ορισμένα συστήματα μπορεί να το αποδεχτούν, αλλά αυτό δεν απαιτείται. Εάν το σήμα θεωρείται μήνυμα, τότε είναι απαραίτητο να το "πιάσετε".

Ένας τέτοιος κώδικας μεταφοράς δεδομένων μπορεί να ονομαστεί κανονική μαθηματική συνάρτηση. Περιγράφει οποιαδήποτε αλλαγή στις διαθέσιμες παραμέτρους. Αν αναλογιστούμε θεωρία ραδιομηχανικής, τότε θα πρέπει να ειπωθεί ότι τέτοιες επιλογές θεωρούνται βασικές. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η έννοια του "θορύβου" είναι παρόμοια με ένα σήμα.

Το παραμορφώνει, μπορεί να επικαλύπτεται με ήδη μεταδιδόμενο κώδικα και αντιπροσωπεύει επίσης μια συνάρτηση του ίδιου του χρόνου. Το άρθρο θα περιγράψει τα σήματα και τους τύπους σημάτων παρακάτω μιλάμε για διακριτά, αναλογικά και ψηφιακά. Ας εξετάσουμε εν συντομία ολόκληρη τη θεωρία για το θέμα.

Τύποι σημάτων

Υπάρχουν διάφοροι τύποι, καθώς και ταξινομήσεις υπαρχόντων σημάτων. Ας τους δούμε.

Ο πρώτος τύπος είναι ένα ηλεκτρικό σήμα, υπάρχουν επίσης οπτικό, ηλεκτρομαγνητικό και ακουστικό. Υπάρχουν πολλά άλλα παρόμοια είδη, αλλά δεν είναι δημοφιλή. Αυτή η ταξινόμηση γίνεται σύμφωνα με το φυσικό περιβάλλον.

Σύμφωνα με τη μέθοδο ρύθμισης του σήματος, χωρίζονται σε κανονικά και ακανόνιστα. Ο πρώτος τύπος έχει αναλυτική λειτουργία, καθώς και ντετερμινιστικό τύπο μεταφοράς δεδομένων. Τυχαία σήματα μπορούν να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας ορισμένες θεωρίες από ανώτερα μαθηματικάΕπιπλέον, είναι σε θέση να λάβουν πολλές αξίες σε εντελώς διαφορετικές χρονικές περιόδους.

Οι τύποι μετάδοσης σήματος είναι αρκετά διαφορετικοί, πρέπει να σημειωθεί ότι τα σήματα σύμφωνα με αυτή την ταξινόμηση χωρίζονται σε αναλογικά, διακριτά και ψηφιακά. Συχνά αυτά τα σήματα χρησιμοποιούνται για τη διασφάλιση της λειτουργίας των ηλεκτρικών συσκευών. Για να κατανοήσετε καθεμία από τις επιλογές, πρέπει να θυμάστε το μάθημα της σχολικής φυσικής και να διαβάσετε μια μικρή θεωρία.

Γιατί υποβάλλεται σε επεξεργασία το σήμα;

Το σήμα πρέπει να υποβληθεί σε επεξεργασία προκειμένου να ληφθούν οι πληροφορίες που είναι κρυπτογραφημένες σε αυτό. Εάν λάβουμε υπόψη τους τύπους διαμόρφωσης σήματος, θα πρέπει να σημειωθεί ότι όσον αφορά το πλάτος και την πληκτρολόγηση συχνότητας, αυτή είναι μια αρκετά περίπλοκη διαδικασία που πρέπει να γίνει πλήρως κατανοητή. Μόλις ληφθούν οι πληροφορίες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν πλήρως με διάφορους τρόπους. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μορφοποιείται και αποστέλλεται περαιτέρω.

Αξίζει επίσης να σημειωθούν και άλλοι λόγοι για τους οποίους συμβαίνει η επεξεργασία σήματος. Συνίσταται στη συμπίεση των συχνοτήτων που μεταδίδονται, χωρίς όμως να καταστραφούν όλες οι πληροφορίες. Στη συνέχεια μορφοποιείται ξανά και μεταδίδεται. Αυτό γίνεται σε χαμηλές ταχύτητες. Αν μιλάμε για αναλογικό και ψηφιακή μορφή, τότε χρησιμοποιούνται ειδικές μέθοδοι εδώ. Υπάρχει φιλτράρισμα, συνέλιξη και κάποιες άλλες λειτουργίες. Χρειάζονται για την επαναφορά πληροφοριών εάν το σήμα είναι κατεστραμμένο.

Δημιουργία και μορφοποίηση

Πολλά είδη πληροφοριακά σήματα, για το οποίο θα μιλήσουμε στο άρθρο, πρέπει να δημιουργηθεί και στη συνέχεια να μορφοποιηθεί. Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να έχετε έναν μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό, καθώς και έναν μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό. Κατά κανόνα, χρησιμοποιούνται και τα δύο στην ίδια κατάσταση: μόνο στην περίπτωση χρήσης τεχνικής όπως το DSP.

Σε άλλες περιπτώσεις, μόνο η πρώτη συσκευή θα κάνει. Για να δημιουργήσετε φυσικούς αναλογικούς κωδικούς και στη συνέχεια να τους επαναδιαμορφώσετε σε ψηφιακές μεθόδους, είναι απαραίτητη η χρήση ειδικών συσκευών. Αυτό θα αποτρέψει όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ζημιά στις πληροφορίες.

Δυναμικό εύρος

Το εύρος οποιουδήποτε τύπου αναλογικού σήματος είναι εύκολο να υπολογιστεί. Είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε τη διαφορά μεταξύ υψηλότερων και χαμηλότερων επιπέδων έντασης, η οποία εμφανίζεται σε ντεσιμπέλ.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι πληροφορίες εξαρτώνται εξ ολοκλήρου από τα χαρακτηριστικά της εκτέλεσής τους. Εξάλλου, μιλάμε και για τη μουσική και για τις συζητήσεις των απλών ανθρώπων. Αν πάρουμε έναν εκφωνητή που θα διαβάζει τις ειδήσεις, τότε το δυναμικό του εύρος δεν θα είναι μεγαλύτερο από 30 ντεσιμπέλ. Και αν διαβάσετε οποιοδήποτε έργο έγχρωμο, τότε αυτός ο αριθμός θα αυξηθεί σε 50.

Αναλογικό σήμα

Οι τύποι παρουσίασης του ικανοποιημένου σήματος είναι διαφορετικοί. Πρέπει να σημειωθεί ότι το αναλογικό σήμα είναι συνεχές. Αν μιλάμε για τα μειονεκτήματα, πολλοί σημειώνουν την παρουσία θορύβου, ο οποίος, δυστυχώς, μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια πληροφοριών.

Πολύ συχνά προκύπτει μια κατάσταση όπου δεν είναι σαφές πού υπάρχει πραγματικά στον κώδικα σημαντικές πληροφορίες, και όπου υπάρχουν απλώς στρεβλώσεις. Εξαιτίας αυτού, το αναλογικό σήμα έχει γίνει λιγότερο δημοφιλές και αυτή τη στιγμή αντικαθίσταται από ψηφιακή τεχνολογία.

Ψηφιακό σήμα

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ένα τέτοιο σήμα, όπως και άλλοι τύποι σημάτων, είναι μια ροή δεδομένων που περιγράφεται από διακριτά χαρακτηριστικά.

Πρέπει να σημειωθεί ότι το πλάτος του μπορεί να επαναληφθεί. Εάν η αναλογική έκδοση που περιγράφεται παραπάνω μπορεί να φτάσει στο τελικό σημείο με τεράστιο θόρυβο, τότε η ψηφιακή έκδοση δεν το επιτρέπει. Είναι σε θέση να εξαλείψει ανεξάρτητα το μεγαλύτερο μέρος των παρεμβολών για να αποφύγει τη ζημιά στις πληροφορίες. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι αυτός ο τύπος μεταφέρει πληροφορίες χωρίς σημασιολογικά φορτία.

Έτσι, ένας χρήστης μπορεί εύκολα να στείλει πολλά μηνύματα μέσω ενός φυσικού καναλιού. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι, σε αντίθεση με τους τύπους ηχητικού σήματος που είναι οι πιο συνηθισμένοι αυτή τη στιγμή, καθώς και με το αναλογικό, το ψηφιακό δεν χωρίζεται σε πολλούς τύπους. Είναι μοναδικός και ανεξάρτητος. Αντιπροσωπεύει μια δυαδική ροή. Τώρα είναι αρκετά δημοφιλές, είναι εύκολο στη χρήση, όπως αποδεικνύεται από κριτικές.

Εφαρμογή ψηφιακού σήματος

Λαμβάνοντας υπόψη τους τύπους μετάδοσης σήματος, είναι απαραίτητο να πούμε πού χρησιμοποιείται η ψηφιακή επιλογή. Πώς διαφέρει από πολλά άλλα στη μετάδοση και τη χρήση; Το γεγονός είναι ότι με την είσοδο στον επαναλήπτη, αναγεννάται πλήρως.

Όταν ο εξοπλισμός λάβει ένα σήμα που έχει λάβει θόρυβο και παρεμβολές κατά τη μετάδοση, διαμορφώνεται αμέσως. Χάρη σε αυτό, οι πύργοι τηλεόρασης μπορούν να αναγεννήσουν το σήμα, αποφεύγοντας τη χρήση του εφέ θορύβου.

Σε αυτή την περίπτωση, η αναλογική επικοινωνία θα είναι πολύ καλύτερη, καθώς κατά τη λήψη πληροφοριών με μεγάλη παραμόρφωση, μπορεί να εξαχθεί τουλάχιστον εν μέρει. Αν μιλάμε για την ψηφιακή έκδοση, τότε αυτό είναι αδύνατο. Εάν περισσότερο από το 50% του σήματος έχει θόρυβο, τότε μπορούμε να υποθέσουμε ότι οι πληροφορίες έχουν χαθεί εντελώς.

Πολλοί άνθρωποι συζητούν κυψελοειδούς επικοινωνίας, και εντελώς διαφορετικές μορφές και μέθοδοι μετάδοσης, είπαν ότι μερικές φορές είναι σχεδόν αδύνατο να μιλήσουμε. Οι άνθρωποι μπορεί να μην ακούν λέξεις ή φράσεις. Αυτό μπορεί να συμβεί μόνο στις ψηφιακή γραμμήαν υπάρχει θόρυβος.

Εάν μιλάμε για αναλογικές επικοινωνίες, τότε σε αυτήν την περίπτωση η συνομιλία μπορεί να συνεχιστεί περαιτέρω. Λόγω τέτοιων προβλημάτων, οι επαναλήπτες παράγουν πάντα ένα νέο σήμα για να μειώσουν τα κενά.

Διακριτό σήμα

Αυτή τη στιγμή, ένα άτομο χρησιμοποιεί διάφορους τηλεφωνητές ή άλλες ηλεκτρονικές συσκευές που λαμβάνουν σήματα. Οι τύποι σημάτων είναι αρκετά διαφορετικοί και ένα από αυτά είναι διακριτό. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι για να λειτουργήσουν τέτοιες συσκευές, είναι απαραίτητο να μεταδοθεί ένα ηχητικό σήμα. Γι' αυτό χρειάζεται ένα κανάλι που να έχει διακίνησηςπολύ υψηλότερο επίπεδο από αυτό που περιγράφηκε προηγουμένως.

Με τι συνδέεται αυτό; Το γεγονός είναι ότι για τη μετάδοση ποιοτικού ήχου, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε ένα διακριτό σήμα. Δεν δημιουργεί ένα κύμα ήχου, αλλά ένα ψηφιακό αντίγραφό του. Αντίστοιχα, η μετάδοση προέρχεται από την ίδια την τεχνολογία. Τα πλεονεκτήματα μιας τέτοιας μεταφοράς είναι ότι η μαζική αποστολή θα πραγματοποιείται κατά παρτίδες και η ποσότητα των μεταδιδόμενων δεδομένων θα μειωθεί.

Λεπτές

Στην τεχνολογία των υπολογιστών, υπάρχει από καιρό μια τέτοια έννοια όπως η διακριτοποίηση. Λόγω ενός τέτοιου σήματος, είναι δυνατή η χρήση πληροφοριών που είναι πλήρως κωδικοποιημένες. Δεν είναι συνεχής, αλλά τα δεδομένα συλλέγονται όλα σε μπλοκ. Επιπλέον, τα τελευταία είναι ξεχωριστά σωματίδια που είναι εντελώς πλήρη και ανεξάρτητα το ένα από το άλλο.

Τύποι διαμόρφωσης

Κατά την περιγραφή των τύπων σημάτων και των σημάτων γενικά, είναι επίσης απαραίτητο να μιλήσουμε για διαμόρφωση. Τι είναι αυτό; Αυτή είναι η διαδικασία αλλαγής πολλών παραμέτρων δόνησης ταυτόχρονα, οι οποίες εκτελούνται σύμφωνα με έναν συγκεκριμένο νόμο. Πρέπει να σημειωθεί ότι η διαμόρφωση χωρίζεται σε ψηφιακή και παλμική, καθώς και σε κάποιες άλλες.

Με τη σειρά τους, πολλά από αυτά χωρίζονται χωριστά σε διάφορους τύπους και υπάρχουν αρκετά από αυτά. Θα πρέπει να ειπωθεί για τα κύρια χαρακτηριστικά αυτής της έννοιας. Για παράδειγμα, λόγω των τύπων διαμόρφωσης σήματος, είναι δυνατό να επιτευχθεί σταθερή μετάδοση και ελάχιστη απώλεια, αλλά πρέπει να σημειωθεί ότι καθένα από αυτά απαιτεί έναν ειδικό ενισχυτή γραμμικότητας.

Δοκιμή

Τύποι σημάτων

Εισαγωγή

ηλεκτρονικός αισθητήρας σήματος

Η ηλεκτρονική είναι μια επιστήμη που μελετά την αλληλεπίδραση ηλεκτρονίων ή άλλων φορτισμένων σωματιδίων με ηλεκτρομαγνητικά πεδία και την ανάπτυξη μεθόδων για τη δημιουργία ηλεκτρονικών συσκευών και συσκευών που χρησιμοποιούν αυτή την αλληλεπίδραση για τη μετάδοση, αποθήκευση και μετάδοση πληροφοριών.

Τα αποτελέσματα της μελέτης ηλεκτρονικών διεργασιών και φαινομένων, καθώς και η έρευνα και ανάπτυξη μεθόδων για τη δημιουργία ηλεκτρονικών οργάνων και συσκευών, καθορίζουν την ανάπτυξη της ηλεκτρονικής τεχνολογίας σε δύο κατευθύνσεις. Το πρώτο από αυτά συνδέεται με τη δημιουργία τεχνολογιών παραγωγής και τη βιομηχανική παραγωγή ηλεκτρονικών συσκευών για διάφορους σκοπούς. Η δεύτερη κατεύθυνση σχετίζεται με τη δημιουργία, με βάση αυτές τις συσκευές, εξοπλισμού για την επίλυση διαφόρων τύπων προβλημάτων που σχετίζονται με τη μετάδοση, λήψη και μετατροπή πληροφοριών στον τομέα της πληροφορικής, της τεχνολογίας υπολογιστών, συστημάτων αυτοματισμού διεργασιών κ.λπ.

Η ηλεκτρονική έχει μια σύντομη αλλά γεμάτη γεγονότα ιστορία. Η πρώτη του περίοδος συνδέεται με τους απλούστερους πομπούς και δέκτες ικανούς να αντιλαμβάνονται τα σήματα τους. Μετά ήρθε η εποχή των σωλήνων κενού. Από τα μέσα της δεκαετίας του '50 ξεκίνησε μια νέα περίοδος στην ανάπτυξη των ηλεκτρονικών, που σχετίζεται με την εμφάνιση των στοιχείων ημιαγωγών και στη συνέχεια των μικρών και μεγάλων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.

Το τρέχον στάδιο ανάπτυξης ηλεκτρονικών χαρακτηρίζεται από την εμφάνιση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων εξαιρετικά μεγάλης κλίμακας μικροεπεξεργαστών, επεξεργαστών ψηφιακού σήματος, ολοκληρωμένων κυκλωμάτων προγραμματιζόμενης λογικής, που επιτρέπουν την επίλυση προβλημάτων επεξεργασίας σήματος σε υψηλούς τεχνικούς και οικονομικούς δείκτες. Η ψηφιακή ηλεκτρονική, η οποία έχει μεταμορφώσει τα συστήματα συλλογής, επεξεργασίας και μετάδοσης πληροφοριών, είναι αδιανόητη χωρίς αναλογικές τεχνολογίες. Είναι οι αναλογικές συσκευές που καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τα χαρακτηριστικά αυτών των συστημάτων.

Η Ηλεκτρονική μελετά θέματα μετάδοσης, λήψης και μετατροπής πληροφοριών με βάση ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα. Σε σχέση με τα ηλεκτρονικά, μαζί με τη μετάδοση μηνυμάτων από άτομο σε άτομο, είναι επίσης σκόπιμο να εξεταστεί η ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ ενός ατόμου και ενός μηχανήματος και μεταξύ μηχανών.

Υπάρχουν πολλοί ορισμοί της έννοιας της πληροφορίας, από τους πιο γενικούς φιλοσοφικούς (η πληροφορία είναι αντανάκλαση του πραγματικού κόσμου) έως τους πρακτικούς (πληροφορίες είναι όλες οι πληροφορίες που αποτελούν αντικείμενο αποθήκευσης, μετάδοσης, μετασχηματισμού).

Οι πληροφορίες μεταδίδονται με τη μορφή σημάτων. Ένα σήμα είναι μια φυσική διαδικασία που μεταφέρει πληροφορίες. Το σήμα μπορεί να είναι ήχο, ελαφρύ, με τη μορφή ταχυδρομικό αντικείμενοκ.λπ. Το πιο κοινό σήμα είναι σε ηλεκτρική μορφή με τη μορφή τάσης έναντι χρόνου U(t).

Σχεδόν κάθε ηλεκτρονικό σύστημα έχει σκοπό τη λειτουργία του με τον ένα ή τον άλλο τρόπο να μετασχηματίσει ενέργεια ή να μετασχηματίσει πληροφορίες. Το καθήκον οποιουδήποτε ηλεκτρονικού συστήματος ελέγχου με τη γενικότερη έννοια είναι να επεξεργάζεται πληροφορίες σχετικά με τον τρέχοντα τρόπο λειτουργίας του ελεγχόμενου αντικειμένου και, με βάση αυτό, να δημιουργεί σήματα ελέγχου προκειμένου να φέρει τον τρέχοντα τρόπο λειτουργίας του αντικειμένου πιο κοντά στον καθορισμένο τρόπο λειτουργίας. . Στην περίπτωση αυτή, η επεξεργασία πληροφοριών σημαίνει την επίλυση των εξισώσεων κατάστασης του συστήματος με τον ένα ή τον άλλο τρόπο.

Το αντικείμενο που παρουσιάζεται στο Σχ. 1.1 είναι ένα πραγματικό φυσικό αντικείμενο, οι πολυάριθμες ιδιότητες του οποίου χαρακτηρίζονται από διάφορα φυσικά μεγέθη (PV). Βρίσκεται σε πολυμερείς και σύνθετες συνδέσεις με άλλα αντικείμενα. Από όλη την ποικιλία αυτών των συνδέσεων στο Σχ. Το Σχήμα 1.1 δείχνει την είσοδο ΦΒ Χ και ΦΒ Υ εξόδου προς μέτρηση, χαρακτηρίζοντας την κατάσταση του αντικειμένου. Οι αισθητήρες (κύριοι μετατροπείς) διασφαλίζουν τη μετατροπή των ΦΒ Χ και Υ, που στις περισσότερες περιπτώσεις είναι μη ηλεκτρικού χαρακτήρα, σε ηλεκτρικά σήματα διατηρώντας παράλληλα απαραίτητες πληροφορίεςσχετικά με τις ενοχλητικές επιρροές και την κατάσταση του αντικειμένου.

Η συσκευή πρωτογενούς επεξεργασίας σήματος (PDU) είναι αναπόσπαστο μέρος του συστήματος. Εξασφαλίζει τη διασύνδεση των αισθητήρων με τις επόμενες ηλεκτρονικές συσκευές που εκτελούν προκαταρκτική επεξεργασία των μετρούμενων φυσικών μεγεθών. Κατά κανόνα, του ανατίθενται οι ακόλουθες λειτουργίες:

· ενίσχυση εξόδου πρωτεύοντες μετατροπείς;

· κανονικοποίηση αναλογικών σημάτων, δηλ. φέρνοντας τα όρια κλίμακας του πρωτεύοντος συνεχούς σήματος σε μία από τις τυπικές περιοχές του σήματος εισόδου του μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό του καναλιού μέτρησης (οι πιο συνηθισμένες περιοχές είναι από 0 έως 5 V, από -5 V έως 5 V και από 0 έως 10 V.

· προκαταρκτικό χαμηλοπερατό φιλτράρισμα, δηλ. περιορισμός της ζώνης συχνοτήτων του πρωτεύοντος συνεχούς σήματος προκειμένου να μειωθεί η επίδραση παρεμβολών διαφόρων προελεύσεων στο αποτέλεσμα της μέτρησης.

· εξασφαλίζοντας γαλβανική απομόνωση μεταξύ της αναλογικής ή διακριτής πηγής σήματος και των καναλιών μέτρησης ή/και κατάστασης του συστήματος. Αυτό ισχύει εξίσου για την απομόνωση μεταξύ των διακριτών καναλιών εξόδου του συστήματος και του εξοπλισμού ελεγχόμενης ισχύος. Εκτός από την πραγματική προστασία των κυκλωμάτων εξόδου και εισόδου, η γαλβανική απομόνωση καθιστά δυνατή τη μείωση της επίδρασης παρεμβολών στο σύστημα μέσω κυκλωμάτων γείωσης λόγω του πλήρους διαχωρισμού της γείωσης του συστήματος υπολογιστή και της ελεγχόμενης γείωσης του εξοπλισμού. Η απουσία γαλβανικής απομόνωσης επιτρέπεται μόνο σε τεχνικά αιτιολογημένες περιπτώσεις.

Τα σήματα εξόδου της κύριας συσκευής επεξεργασίας μετατρέπονται σε ψηφιακή μορφή από μια συσκευή που ονομάζεται μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό (ADC). Η έξοδος ADC παράγει μια δυαδική αναπαράσταση του αναλογικού σήματος, το οποίο στη συνέχεια επεξεργάζεται από έναν επεξεργαστή ψηφιακού σήματος. Μετά την επεξεργασία, οι πληροφορίες που περιέχονται στο σήμα μπορούν να μετατραπούν ξανά σε αναλογική μορφή χρησιμοποιώντας έναν μετατροπέα ψηφιακού σε αναλογικό (DAC).

Ο επεξεργαστής επεξεργάζεται αρχικά δεδομένα που χαρακτηρίζουν τις διαταραχές και την κατάσταση του αντικειμένου. Ο αλγόριθμος επεξεργασίας καθορίζεται από το αντικείμενο μέτρησης, την εργασία μέτρησης, η οποία συνίσταται στον προσδιορισμό των τιμών επιλεγμένων (μετρούμενων) φυσικών μεγεθών (PV) με την απαιτούμενη ακρίβεια υπό δεδομένες συνθήκες και τα κύρια χαρακτηριστικά των μετρήσεων.

1. Σήματα

ηλεκτρονικός αισθητήρας σήματος

Η έννοια του σήματος είναι μια από τις βασικές έννοιες των ηλεκτρονικών. Ένα σήμα είναι μια φυσική διαδικασία που υπάρχει σε ένα σύστημα, το οποίο έχει πολλές καταστάσεις που αναλαμβάνει σύμφωνα με εξωτερικές επιρροές σε αυτό το σύστημα. Η κύρια ιδιότητα ενός σήματος είναι ότι μεταφέρει πληροφορίες σχετικά με τον αντίκτυπο σε αυτό το σύστημα.

Δεδομένου ότι οι πραγματικές φυσικές διεργασίες συμβαίνουν στο χρόνο, τότε όπως μαθηματικό μοντέλοτο σήμα που αντιπροσωπεύει αυτές τις διεργασίες χρησιμοποιεί συναρτήσεις χρόνου που αντικατοπτρίζουν αλλαγές στις φυσικές διεργασίες.

Το σήμα μπορεί να είναι ηχητικό, ελαφρύ, με τη μορφή αλληλογραφίας κ.λπ. Το πιο κοινό σήμα είναι σε ηλεκτρική μορφή με τη μορφή τάσης έναντι χρόνου U(t).

. Ταξινόμηση σημάτων

Με βάση τον ρόλο τους στη μετάδοση συγκεκριμένων πληροφοριών, τα σήματα μπορούν να χωριστούν σε χρήσιμα και παρεμβολικά (παρεμβολές). Τα χρήσιμα σήματα μεταφέρουν συγκεκριμένες πληροφορίες και οι παρεμβολές τις παραμορφώνουν, αν και μπορεί να μεταφέρουν και άλλες πληροφορίες.

Σύμφωνα με τον βαθμό βεβαιότητας των αναμενόμενων τιμών σήματος, όλα τα σήματα μπορούν να χωριστούν σε ντετερμινιστικά σήματα και τυχαία σήματα. Ντετερμινιστικό είναι ένα σήμα του οποίου η τιμή ανά πάσα στιγμή μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια. Τα ντετερμινιστικά σήματα μπορεί να είναι περιοδικά ή μη.

Ένα σήμα ονομάζεται περιοδικό για το οποίο η συνθήκη ικανοποιείται
s(t) = s (t + kT), όπου k είναι οποιοσδήποτε ακέραιος, T είναι μια περίοδος, η οποία είναι μια πεπερασμένη χρονική περίοδος. Ένα παράδειγμα περιοδικού σήματος είναι μια αρμονική ταλάντωση. .

Εδώ U m, T,f 0, w 0, Και ι 0- πλάτος, περίοδος, συχνότητα, γωνιακή συχνότητα και αρχική φάση ταλάντωσης, αντίστοιχα.

Τα σύνθετα περιοδικά σήματα περιλαμβάνουν σήματα παλμών διαφόρων σχημάτων (ηλεκτρικοί παλμοί)

Η ηλεκτρική ώθηση είναι μια βραχυπρόθεσμη απότομη αλλαγή στην ηλεκτρική τάση ή ρεύμα.

Οι παλμοί ηλεκτρικού ρεύματος ή τάσης (μονοπολικοί) που δεν περιέχουν ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας ονομάζονται παλμοί βίντεο (Εικ. 2.2). Οι ηλεκτρικοί παλμοί, οι οποίοι είναι χρονικά περιορισμένες υψηλής συχνότητας ή υπερυψηλές ηλεκτρομαγνητικές ταλαντώσεις, το περίβλημα των οποίων έχει τη μορφή παλμού βίντεο, ονομάζονται ραδιοπαλμοί.

Ανάλογα με τη φύση της αλλαγής με την πάροδο του χρόνου, οι ηλεκτρικές ώσεις διακρίνονται σε ορθογώνια, πριονισμένα, εκθετικά, σε σχήμα καμπάνας και άλλα. Ένας πραγματικός παλμός βίντεο μπορεί να έχει ένα μάλλον περίπλοκο σχήμα, το οποίο χαρακτηρίζεται από πλάτος Α, διάρκεια παλμού t Και , μπροστινή διάρκεια t φά και διάρκεια παρακμής t Με , το μέγεθος του κορυφαίου τσιπ D ΕΝΑ.

Οποιοδήποτε σύνθετο περιοδικό σήμα μπορεί να αναπαρασταθεί ως ένα άθροισμα αρμονικών ταλαντώσεων με συχνότητες που είναι πολλαπλάσια της θεμελιώδους συχνότητας.

Ένα μη περιοδικό σήμα είναι συνήθως περιορισμένο χρονικά.

Ένα τυχαίο σήμα είναι μια συνάρτηση του χρόνου του οποίου οι τιμές είναι άγνωστες εκ των προτέρων και μπορούν να προβλεφθούν μόνο με κάποια πιθανότητα. Ως κύρια χαρακτηριστικά τυχαία σήματααποδέχομαι:

α) ο νόμος της κατανομής πιθανοτήτων (ο σχετικός χρόνος παραμονής του μεγέθους του σήματος σε ένα ορισμένο διάστημα).

β) φασματική κατανομή ισχύος σήματος.

Τα σήματα εξόδου των αισθητήρων είναι μια αντανάκλαση ορισμένων φυσικών διεργασιών. Είναι γενικά συνεχείς, δεδομένου ότι οι περισσότερες φυσικές διεργασίες έχουν συνεχή χαρακτήρα. Τέτοια σήματα ονομάζονται αναλογικά.

Ένα αναλογικό σήμα περιγράφεται από μια συνεχή (ή τμηματικά συνεχή) συνάρτηση x ΕΝΑ (t), και η ίδια η συνάρτηση, όπως και το όρισμά της, μπορεί να λάβει οποιεσδήποτε τιμές εντός καθορισμένων ορίων. Τα αναλογικά σήματα είναι αρκετά απλά στη δημιουργία και επεξεργασία, αλλά μπορούν να λύσουν σχετικά απλά τεχνικά προβλήματα. Έργο του σύγχρονου ηλεκτρονικά συστήματαμε βάση τη χρήση διακριτών και ψηφιακών σημάτων.

Ένα διακριτό σήμα χρόνου λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της διακριτοποίησης μιας συνεχούς συνάρτησης, η οποία αντιπροσωπεύει την αντικατάσταση μιας συνεχούς συνάρτησης με τις στιγμιαίες τιμές της σε διακριτούς χρόνους. Ένα τέτοιο σήμα περιγράφεται από μια συνάρτηση πλέγματος (διαδοχική χρονοσειρά) S(n?t). Μπορεί να λάβει οποιεσδήποτε τιμές σε ένα συγκεκριμένο διάστημα, ενώ η ανεξάρτητη μεταβλητή n παίρνει διακριτές τιμές n = 0, ±1, ±2,..., και t είναι το διάστημα δειγματοληψίας.

Ένα σήμα κβαντισμένο κατά επίπεδο λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της λειτουργίας κβαντοποίησης. Η ουσία της λειτουργίας κβαντοποίησης στάθμης είναι ότι ένας αριθμός διακριτών επιπέδων, που ονομάζονται επίπεδα κβαντοποίησης, είναι σταθεροί στο συνεχές δυναμικό εύρος ενός αναλογικού σήματος. Οι τρέχουσες τιμές του αναλογικού σήματος προσδιορίζονται με τα πλησιέστερα επίπεδα κβαντοποίησης.

Η κβαντοποίηση με το επίπεδο ενός σήματος διακριτού χρόνου σάς επιτρέπει να λαμβάνετε ένα διακριτά κβαντισμένο σήμα. Ένα ψηφιακό σήμα λαμβάνεται με την αρίθμηση των επιπέδων κβαντοποίησης ενός διακριτά κβαντισμένου σήματος με δυαδικούς αριθμούς (αριθμοί στο δυαδικό σύστημα αριθμών) και, επομένως, αντιπροσωπεύοντας τις τιμές δείγματος ενός διακριτά κβαντισμένου σήματος με τη μορφή αριθμών.

Αναμεταξύ ντετερμινιστικά σήματαΞεχωριστή θέση καταλαμβάνουν τα δοκιμαστικά σήματα, η ανάγκη ύπαρξης των οποίων καθορίζεται από τις ανάγκες δοκιμής των χαρακτηριστικών των ανεπτυγμένων ηλεκτρονικών συσκευών.

Αρμονική ταλάντωση. Το πιο κοινό σήμα δοκιμής είναι μια αρμονική ταλάντωση, η οποία χρησιμοποιείται στην πρακτική μετρήσεων για την αξιολόγηση των ιδιοτήτων συχνότητας συσκευών για διάφορους σκοπούς.

Ένα άλμα μονάδας είναι ένα αδιάστατο μέγεθος, επομένως ο πολλαπλασιασμός του σήματος s(t) με τη συνάρτηση άλματος μονάδας ισοδυναμεί με την ενεργοποίηση αυτού του σήματος τη στιγμή t=0:

s (t) σε t ³ 0;(t) 1 (t) =

στο τ<t 0.

Λειτουργία Δέλτα. Εξ ορισμού ?-η συνάρτηση πληροί τις ακόλουθες προϋποθέσεις:

0 στο t¹ t 0;

d(t - t 0) =

Στο t = t0 ;

Ετσι, ?-η συνάρτηση είναι ίση με μηδέν για όλες τις μη μηδενικές τιμές του ορίσματος και παίρνει μια απείρως μεγάλη τιμή στο σημείο t = 0. Περιοχή κάτω από μια καμπύλη οριοθετημένη ?-η συνάρτηση είναι ίση με ένα.

3. Μορφές αναπαράστασης ντετερμινιστικών σημάτων

Τα μοντέλα σήματος ως συνάρτηση του χρόνου προορίζονται κυρίως για ανάλυση κυματομορφής. Κατά την επίλυση προβλημάτων διέλευσης σημάτων πολύπλοκων σχημάτων μέσω οποιωνδήποτε συσκευών, ένα τέτοιο μοντέλο σήματος συχνά δεν είναι απολύτως βολικό και δεν επιτρέπει σε κάποιον να κατανοήσει την ουσία των φυσικών διεργασιών που συμβαίνουν στις συσκευές.

Επομένως, τα σήματα αντιπροσωπεύονται από ένα σύνολο στοιχειωδών (βασικών) συναρτήσεων, για τις οποίες χρησιμοποιούνται συχνότερα οι ορθογώνιες αρμονικές συναρτήσεις (ημιτονοειδές και συνημίτονο). Η επιλογή τέτοιων ακριβώς συναρτήσεων οφείλεται στο γεγονός ότι είναι, από μαθηματική άποψη, ιδιοσυναρτήσεις γραμμικών συστημάτων αμετάβλητων στο χρόνο (συστήματα των οποίων οι παράμετροι δεν εξαρτώνται από το χρόνο), δηλ. δεν αλλάζουν το σχήμα τους αφού περάσουν από αυτά τα συστήματα. Ως αποτέλεσμα, το σήμα μπορεί να αναπαρασταθεί από ποικίλα πλάτη, φάσεις και συχνότητες αρμονικών συναρτήσεων, το σύνολο των οποίων ονομάζεται φάσμα σήματος.

Έτσι, υπάρχουν δύο μορφές αναπαράστασης ενός αυθαίρετου ντετερμινιστικού σήματος: η χρονική και η συχνότητα (φασματική).

Η πρώτη μορφή αναπαράστασης βασίζεται σε ένα μαθηματικό μοντέλο του σήματος ως συνάρτηση του χρόνου t:

το δεύτερο - στο μαθηματικό μοντέλο του σήματος με τη μορφή συνάρτησης συχνότητας f, και, που είναι πολύ σημαντικό, αυτό το μοντέλο υπάρχει μόνο στον τομέα των μιγαδικών συναρτήσεων:

S = (f) = S(jf).

Και οι δύο μορφές αναπαράστασης σήματος διασυνδέονται με ένα ζεύγος μετασχηματισμών Fourier:

Όταν χρησιμοποιείται η γωνιακή (κυκλική) συχνότητα w = 2pf, οι μετασχηματισμοί Fourier έχουν την ακόλουθη μορφή:

Η χρονική αναπαράσταση μιας αρμονικής ταλάντωσης έχει την εξής μορφή:

όπου Um, T, f0, w0 και j0 είναι το πλάτος, η περίοδος, η συχνότητα, η γωνιακή συχνότητα και η αρχική φάση της ταλάντωσης, αντίστοιχα.

Για να αναπαραστήσουμε μια τέτοια ταλάντωση στον τομέα της συχνότητας, αρκεί να καθορίσουμε δύο συναρτήσεις συχνότητας που δείχνουν ότι στη συχνότητα w0 το πλάτος του σήματος είναι ίσο με Um και η αρχική φάση είναι ίση με j0:

Γραφήματα αναπαραστάσεων χρόνου και συχνότητας αρμονικών ταλαντώσεων φαίνονται στο Σχ. 2.7, όπου το πλάτος U m και φάση ι 0με τη μορφή ευθύγραμμων τμημάτων.

Τιμές U m =U( w 0) Και ι 0 =ι (w 0) ονομάζονται το φάσμα πλάτους και φάσης μιας αρμονικής ταλάντωσης, αντίστοιχα, και το σύνολο τους είναι απλώς ένα φάσμα.

Αντί να χρησιμοποιείτε δύο πραγματικές συναρτήσεις στον τομέα συχνότητας, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια μεμονωμένη, αλλά πολύπλοκη συνάρτηση. Για να γίνει αυτό, γράφουμε τη χρονική αναπαράσταση μιας αρμονικής ταλάντωσης σε μιγαδική μορφή:

Εάν εξαιρέσουμε την περιοχή των αρνητικών συχνοτήτων από την εξέταση (δεν έχουν φυσική σημασία), τότε μπορούμε να γράψουμε:

Πού είναι το μιγαδικό πλάτος μιας αρμονικής ταλάντωσης, το μέτρο της οποίας είναι ίσο με Um, και το όρισμα είναι j0.

4. Σκοποί φυσικής επεξεργασίας σήματος

Ο κύριος σκοπός της επεξεργασίας φυσικών σημάτων είναι η ανάγκη απόκτησης των πληροφοριών που περιέχονται σε αυτά. Αυτή η πληροφορία είναι τυπικά παρούσα στο πλάτος του σήματος (απόλυτο ή σχετικό), στη συχνότητα ή στο φασματικό περιεχόμενο, στη φάση ή στο σχετικό χρονισμό πολλαπλών σημάτων. Μόλις εξαχθούν οι επιθυμητές πληροφορίες από το σήμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν με διάφορους τρόπους.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι επιθυμητό να επαναδιαμορφώσετε τις πληροφορίες που περιέχονται στο σήμα. Συγκεκριμένα, η αλλαγή μορφής συμβαίνει κατά τη μετάδοση ενός σήματος ήχου σε ένα τηλεφωνικό σύστημα πολλαπλής πρόσβασης με διαίρεση συχνότητας (FDMA). Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιούνται αναλογικές τεχνικές για την τοποθέτηση πολλαπλών καναλιών φωνής στο φάσμα συχνοτήτων για μετάδοση μέσω ρελέ μικροκυμάτων, ομοαξονικού καλωδίου ή καλωδίου οπτικών ινών. Στην ψηφιακή επικοινωνία, οι αναλογικές πληροφορίες ήχου μετατρέπονται πρώτα σε ψηφιακές από έναν μετατροπέα A/D. Οι ψηφιακές πληροφορίες που αντιπροσωπεύουν μεμονωμένα κανάλια ήχου πολυπλέκονται χρόνου (πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης χρόνου, TDMA) και μεταδίδονται μέσω σειριακής ψηφιακής ζεύξης.

Ένας άλλος λόγος για την επεξεργασία του σήματος είναι η συμπίεση του εύρους ζώνης του σήματος (χωρίς σημαντική απώλεια πληροφοριών), ακολουθούμενη από μορφοποίηση και μετάδοση πληροφοριών σε μειωμένες ταχύτητες, γεγονός που επιτρέπει τον περιορισμό του απαιτούμενου εύρους ζώνης καναλιού. Σε μόντεμ υψηλής ταχύτητας και προσαρμοστικά συστήματα διαμόρφωσης κώδικα παλμού, χρησιμοποιούνται ευρέως αλγόριθμοι για την εξάλειψη του πλεονασμού δεδομένων (συμπίεση), καθώς και σε ψηφιακά συστήματα κινητής επικοινωνίας, συστήματα εγγραφής ήχου και τηλεόραση υψηλής ευκρίνειας.

Τα συστήματα υλικού και λογισμικού για την αυτοματοποίηση των μετρήσεων σε πολλές περιπτώσεις χρησιμοποιούν πληροφορίες που λαμβάνονται από αισθητήρες για τη δημιουργία κατάλληλων σημάτων ανάδρασης, τα οποία, με τη σειρά τους, ελέγχουν άμεσα τη διαδικασία μέτρησης. Αυτά τα συστήματα απαιτούν τόσο ADC όσο και DAC, καθώς και αισθητήρες, κλιματιστικά σήματος και ψηφιακούς επεξεργαστές

Σε ορισμένες περιπτώσεις, υπάρχει θόρυβος στο σήμα που περιέχει πληροφορίες και ο κύριος στόχος είναι η ανακατασκευή του σήματος. Τεχνικές όπως το φιλτράρισμα, η σύγχρονη ανίχνευση κ.λπ. χρησιμοποιούνται συχνά για την εκτέλεση αυτής της εργασίας τόσο σε αναλογικό όσο και σε ψηφιακό τομέα.

Έτσι, οι στόχοι της μετατροπής σήματος είναι:

· εξαγωγή πληροφοριών σχετικά με το σήμα (πλάτος, φάση, συχνότητα, φασματικές συνιστώσες, σχέσεις χρόνου).

· μετατροπή μορφής σήματος.

·συμπίεση δεδομένων.

· παραγωγή σημάτων ανάδρασης·

· μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό.

· μετατροπή ψηφιακού σε αναλογικό.

· διαχωριστικό σήμα από θόρυβο.

. Μέθοδοι επεξεργασίας φυσικού σήματος

Τα σήματα μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία χρησιμοποιώντας:

· αναλογικές μέθοδοι (επεξεργασία αναλογικού σήματος).

· ψηφιακές μέθοδοι (επεξεργασία ψηφιακού σήματος).

· ή συνδυασμός αναλογικών και ψηφιακών μεθόδων (συνδυασμένη επεξεργασία σήματος).

Οι συσκευές που επεξεργάζονται αναλογικά σήματα (αναλογική επεξεργασία) ονομάζονται αναλογικοί (αναλογικοί επεξεργαστές).

Οι συσκευές που επεξεργάζονται ψηφιακά σήματα (ψηφιακή επεξεργασία) ονομάζονται ψηφιακές (ψηφιακές επεξεργαστές).

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η επιλογή της μεθόδου επεξεργασίας είναι σαφής, σε άλλες περιπτώσεις δεν υπάρχει σαφήνεια στην επιλογή και, ως εκ τούτου, η τελική απόφαση βασίζεται σε ορισμένες εκτιμήσεις με βάση τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των καθορισμένων μεθόδων.

Τα κύρια πλεονεκτήματα των μεθόδων επεξεργασίας ψηφιακών σημάτων περιλαμβάνουν:

· την ικανότητα εφαρμογής πολύπλοκων αλγορίθμων επεξεργασίας σήματος που είναι δύσκολο, και συχνά ακόμη και αδύνατο, να εφαρμοστούν με χρήση αναλογικής τεχνολογίας.

· η δυνατότητα εφαρμογής της αρχής της "προσαρμογής" ή του αυτοσυντονισμού, δηλαδή η δυνατότητα αλλαγής του αλγόριθμου επεξεργασίας σήματος χωρίς φυσική αναδιάρθρωση της συσκευής (για παράδειγμα, ανάλογα με τον τύπο του σήματος που εισέρχεται στην είσοδο του φίλτρου).

· δυνατότητα ταυτόχρονης επεξεργασίας πολλών σημάτων.

· Βασικά επιτεύξιμη υψηλότερη ακρίβεια επεξεργασίας σήματος.

· απουσία σημαντικής επίδρασης της αστάθειας των παραμέτρων των ψηφιακών επεξεργαστών που προκαλείται από διακυμάνσεις θερμοκρασίας, γήρανση, μηδενική μετατόπιση, αλλαγές στις τάσεις τροφοδοσίας και άλλους λόγους στην «ποιότητα» της επεξεργασίας σήματος.

· μεγαλύτερη προστασία από το θόρυβο των ψηφιακών συσκευών και χαμηλότερο «κόστος» ενέργειας, χρόνου και συχνότητας για τη μετάδοση ψηφιακών σημάτων (σε σύγκριση με τη μετάδοση αναλογικών σημάτων).

· υψηλότερο επίπεδο ανάπτυξης ψηφιακών συσκευών.

Τα μειονεκτήματα των ψηφιακών επεξεργαστών περιλαμβάνουν:

· μεγαλύτερη πολυπλοκότητα σε σύγκριση με τις αναλογικές συσκευές και ακόμη υψηλότερο κόστος.

· Η απόδοση δεν είναι τόσο υψηλή όσο θα θέλαμε.

· η αδυναμία εξάλειψης συγκεκριμένων σφαλμάτων που προκαλούνται από τη δειγματοληψία, την κβαντοποίηση σήματος και τη στρογγυλοποίηση κατά τη διαδικασία υπολογισμού.

Ο σημερινός ειδικός βρίσκεται αντιμέτωπος με την επιλογή του κατάλληλου συνδυασμού αναλογικών και ψηφιακών μεθόδων για την επίλυση ενός προβλήματος επεξεργασίας σήματος. Είναι αδύνατη η επεξεργασία φυσικών αναλογικών σημάτων χρησιμοποιώντας μόνο ψηφιακές μεθόδους, καθώς όλοι οι αισθητήρες (μικρόφωνα, θερμοστοιχεία, μετρητές τάσης, πιεζοηλεκτρικοί κρύσταλλοι, κεφαλές κίνησης δίσκου, κ.λπ.) είναι αναλογικές συσκευές. Επομένως, ορισμένοι τύποι σημάτων απαιτούν κυκλώματα κανονικοποίησης για περαιτέρω επεξεργασία σήματος με αναλογικές ή ψηφιακές μεθόδους. Στην πραγματικότητα, τα κυκλώματα ρύθμισης σήματος είναι αναλογικοί επεξεργαστές που εκτελούν:

· ενίσχυση σημάτων σε μετρητικούς και προκαταρκτικούς (buffer) ενισχυτές).

· ανίχνευση σήματος σε φόντο θορύβου με χρήση ενισχυτών σήματος κοινής λειτουργίας υψηλής ακρίβειας.

· συμπίεση δυναμικού εύρους (λογαριθμικοί ενισχυτές, λογαριθμικοί DAC και προγραμματιζόμενοι ενισχυτές απολαβής).

· διήθηση (παθητική και ενεργητική).

Λογοτεχνία

1.Volynsky V.A. και άλλοι Ηλεκτρολόγοι Μηχανικοί / Β.Α. Volynsky, E.N. Zane, V.E. Shaternikov: Proc. εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. - M.: Energoatomizdat, 2011. - 528 σελ., εικ.

2.Kasatkin A.S., Nemtsov M.V. Ηλεκτρολογία: Σχολικό βιβλίο. εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. - 4η έκδ., αναθεωρημένη. - M.: Energoatomizdat, 2003. - 440 σ., ill.

.Fundamentals of Industrial Electronics: Textbook for Non-Electrical Engineering. ειδικός. πανεπιστήμια /V.G. Gerasimov, O M. Knyazkov, A E. Krasnopolsky, V.V. Σουχορούκοφ; επιμελήθηκε από V.G. Γερασίμοβα. - 3η έκδ., αναθεωρημένη. και επιπλέον - Μ.: Πιο ψηλά. σχολείο, 2006. - 336 σελ., ill.

.Ηλεκτρολογία και ηλεκτρονικά σε 3 βιβλία. Εκδ. V.G. Gerasimova Βιβλίο 1. Ηλεκτρικά και μαγνητικά κυκλώματα. - Μ.: Ανώτατο σχολείο. - 2006

.Ηλεκτρολογία και ηλεκτρονικά σε 3 βιβλία. Εκδ. V.G. Gerasimova Βιβλίο 2. Ηλεκτρομαγνητικές συσκευές και ηλεκτρικές μηχανές. - Μ.: Ανώτατο σχολείο. - 2007

Φροντιστήριο

Χρειάζεστε βοήθεια για τη μελέτη ενός θέματος;

Οι ειδικοί μας θα συμβουλεύσουν ή θα παρέχουν υπηρεσίες διδασκαλίας σε θέματα που σας ενδιαφέρουν.
Υποβάλετε την αίτησή σαςυποδεικνύοντας το θέμα αυτή τη στιγμή για να ενημερωθείτε σχετικά με τη δυνατότητα λήψης μιας διαβούλευσης.

Bluetooth