Signal - xabarni ko'rsatadigan jismoniy jarayon. IN texnik tizimlar ko'pincha elektr signallari ishlatiladi. Signallar odatda vaqtning funktsiyalari.

1. Signalning tasnifi

Signallarni turli mezonlarga ko'ra tasniflash mumkin:

1. Davomiy ( analog) - vaqtning uzluksiz funktsiyalari bilan tavsiflangan signallar, ya'ni. ta'riflar oralig'ida doimiy qiymatlar to'plamini oling. Diskret - vaqtning diskret funktsiyalari bilan tavsiflanadi, ya'ni. ta'riflar oralig'ida cheklangan qiymatlar to'plamini oling.

Deterministik - vaqtning deterministik funktsiyalari bilan tavsiflangan signallar, ya'ni. ularning qiymatlari istalgan vaqtda aniqlanadi. Tasodifiy - vaqtning tasodifiy funktsiyalari bilan tavsiflanadi, ya'ni. istalgan vaqtda qiymati tasodifiy o'zgaruvchi bo'lgan. Tasodifiy jarayonlar (RP) statsionar, statsionar bo'lmagan, ergodik va ergodik bo'lmagan, shuningdek, Gauss, Markov va boshqalarga bo'linishi mumkin.

3. Davriy - qiymatlari davrga teng oraliqlarda takrorlanadigan signallar

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

4. Sabab - vaqt bo'yicha boshlanishi bo'lgan signallar.

5. Cheklangan - chekli davomiylik signallari va aniqlash oralig'idan tashqarida nolga teng.

6. Muvofiq - barcha aniqlash nuqtalarida mos keladigan signallar.

7. Ortogonal - kogerentga qarama-qarshi signallar.

2. Signal xarakteristikalari

1. Signal davomiyligi ( uzatish vaqti) T s- signal mavjud bo'lgan vaqt oralig'i.

2. Spektr kengligi Fc- asosiy signal kuchi jamlangan chastotalar diapazoni.

3. Signal bazasi - signal spektrining kengligi va uning davomiyligi mahsuloti.

4. Dinamik diapazon DC- maksimal signal kuchi nisbati logarifmi - Pmax minimal - Pmin(shovqin darajasidagi minimal farq):

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

Har qanday asosli logarifmlardan foydalanish mumkin bo'lgan iboralarda logarifmning asosi ko'rsatilmaydi.

Odatda, logarifmning asosi o'lchov birligini aniqlaydi (masalan: o'nlik - [Bel], natural - [Neper]).

5. Signal balandligi munosabati bilan belgilanadi V c = T c F c D c .

6. Energiya xususiyatlari: oniy quvvat - P(t); o'rtacha quvvat - P avg va energiya - E. Ushbu xususiyatlar munosabatlar bilan belgilanadi:

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

Qayerda T=t max -tmin.

3. Tasodifiy signallarning matematik modellari

Deterministik, ya'ni. oldindan ma'lum bo'lgan xabar ma'lumotni o'z ichiga olmaydi, chunki qabul qiluvchi uzatiladigan signal nima bo'lishini oldindan biladi. Shuning uchun signallar statistik xarakterga ega.

Tasodifiy (stokastik, ehtimollik) jarayon - vaqtning tasodifiy funktsiyalari bilan tavsiflangan jarayon.

Tasodifiy jarayon X(t) tasodifiy bo'lmagan vaqt funktsiyalari ansambli bilan ifodalanishi mumkin xi(t), realizatsiya yoki namunalar deb ataladi (1-rasmga qarang).

1-rasm. Amalga oshirish tasodifiy jarayon X(t)

Tasodifiy jarayonning to'liq statistik xarakteristikasi n- o'lchovli taqsimlash funktsiyasi: F n (x 1, x 2,..., x n; t 1, t 2,..., t n), yoki ehtimollik zichligi f n (x 1, x 2,..., x n; t 1, t 2,..., t n).

Ko'p o'lchovli qonunlardan foydalanish ma'lum qiyinchiliklar bilan bog'liq,

shuning uchun ular ko'pincha bir o'lchovli qonunlardan foydalanish bilan cheklanadi f 1 (x, t), tasodifiy jarayonning tasodifiy yoki ikki o'lchovli bo'limlari deb ataladigan vaqtning alohida nuqtalarida statistik xususiyatlarini tavsiflovchi f 2 (x 1, x 2; t 1, t 2), nafaqat alohida bo'limlarning statistik xususiyatlarini, balki ularning statistik munosabatlarini ham tavsiflovchi.

Tarqatish qonunlari tasodifiy jarayonning keng qamrovli tavsifidir, ammo tasodifiy jarayonlar sonli belgilar (boshlang'ich, markaziy va aralash momentlar) yordamida to'liq tavsiflanishi mumkin. Bunday holda, quyidagi xususiyatlar ko'pincha qo'llaniladi: matematik kutish (birinchi tartibning boshlang'ich momenti)

; (2)

o'rtacha kvadrat (ikkinchi tartibdagi boshlang'ich moment)

; (3)

dispersiya (ikkinchi tartibli markaziy moment)

; (4)

tasodifiy jarayonning tegishli bo'limlarining korrelyatsiya momentiga teng bo'lgan korrelyatsiya funktsiyasi

. (5)

Bunday holda, quyidagi munosabat amal qiladi:

(6)

Statsionar jarayonlar - sonli xarakteristikalar vaqtga bog'liq bo'lmagan jarayonlar.

Ergodik jarayonlar - o'rtacha natijalar va to'plam natijalari mos keladigan jarayon.

Gauss jarayonlari - normal taqsimot qonuniga ega jarayonlar:

(7)

Ushbu qonun signal uzatish nazariyasida juda muhim rol o'ynaydi, chunki ko'pchilik shovqinlar normaldir.

Markaziy chegara teoremasiga ko'ra, ko'pchilik tasodifiy jarayonlar Gaussdir.

M Arkov jarayoni - tasodifiy jarayon, bunda har bir keyingi qiymatning ehtimoli faqat bitta oldingi qiymat bilan belgilanadi.

4. Signallarni analitik tavsiflash shakllari

Signallar vaqt, operator yoki chastota domenida taqdim etilishi mumkin, ular orasidagi bog'lanish Furye va Laplas konvertatsiyalari yordamida aniqlanadi (2-rasmga qarang).

Laplas o'zgarishi:

L-1: (8)

Furye o'zgarishlari:

F-1: (9)

2-rasm Signallarni ko'rsatish sohalari

Bunda funksiyalar, vektorlar, matritsalar, geometrik va boshqalar ko'rinishida signalni ko'rsatishning turli shakllaridan foydalanish mumkin.

Vaqt sohasida tasodifiy jarayonlarni tavsiflashda tasodifiy jarayonlarning korrelyatsiya nazariyasi deb ataladigan, chastotalar sohasida tasvirlashda esa tasodifiy jarayonlarning spektral nazariyasi qo'llaniladi.

Funksiyalarning paritetligini hisobga olish

va Eyler formulalariga muvofiq: (10)

korrelyatsiya funksiyasi uchun ifodalar yozishimiz mumkin R x (t) va tasodifiy jarayonning energiya spektri (spektral zichligi). S x (w), Furye konvertatsiyasi yoki Wiener-Xinchin formulalari bilan bog'liq

; (11) . (12)

5. Signallarning geometrik tasviri va ularning xarakteristikalari

Har qanday n- raqamlarni nuqta (vektor) sifatida ifodalash mumkin n-o'lchovli fazo, masofadagi boshlang'ichdan uzoqda D,

Qayerda . ( 13)

Signalning davomiyligi T s va spektr kengligi F bilan, Kotelnikov teoremasiga muvofiq aniqlanadi N namunalar, qaerda N = 2F c T c.

Bu signal n o'lchovli fazodagi nuqta yoki bu nuqtani koordinata boshiga bog'lovchi vektor bilan ifodalanishi mumkin.

Ushbu vektorning uzunligi (norma):

; (14)

Qayerda x i =x (nDt) - vaqtdagi signal qiymati t = n.Dt.

Aytaylik: X- uzatilayotgan xabar va Y- qabul qilingan. Bundan tashqari, ular vektorlar bilan ifodalanishi mumkin (3-rasm).

X1, Y1

0 a1 a2 x1 y1

3-rasm. Signallarning geometrik tasviri

Signallarning geometrik va fizik tasviri o'rtasidagi bog'lanishlarni aniqlaylik. Vektorlar orasidagi burchak uchun X Va Y yozib olish mumkin

cosg =chunki(a 1 -a 2) =cosa 1cosa 2+gunoha 1gunoha 2 =

Radio signallari - uzatiladigan xabarni o'z ichiga olgan elektromagnit to'lqinlar yoki yuqori chastotali elektr tebranishlari. Signalni yaratish uchun yuqori chastotali tebranishlarning parametrlari nazorat signallari yordamida o'zgartiriladi (modulyatsiya qilinadi), ular berilgan qonunga muvofiq o'zgaruvchan kuchlanishni ifodalaydi. Harmonik yuqori chastotali tebranishlar odatda modulyatsiyalanganlar sifatida ishlatiladi:

bu erda w 0 =2p f 0 – tashuvchining yuqori chastotasi;

U 0 - yuqori chastotali tebranishlarning amplitudasi.

Eng oddiy va tez-tez ishlatiladigan nazorat signallari garmonik tebranishlarni o'z ichiga oladi

qaerda Ō - past chastotali, w 0 dan ancha kichik; ps - dastlabki bosqich; U m - amplituda, shuningdek to'rtburchaklar impuls signallari, bu kuchlanish qiymati bilan tavsiflanadi U boshqaruv ( t)=U vaqt oralig'ida t va impuls davomiyligi deb ataladi va impulslar orasidagi intervalda nolga teng (1.13-rasm). Kattalik T va pulsning takrorlanish davri deb ataladi; F va =1/ T va – ularning takrorlanish chastotasi. Pulsning takrorlanish davri nisbati T va t davomiyligiga va ish aylanishi deb ataladi Q puls jarayoni: Q=T va /t va.

1.13-rasm. To'rtburchak impulslar ketma-ketligi

Boshqarish signali yordamida yuqori chastotali tebranishning qaysi parametri o'zgarishiga (modulyatsiya qilinishiga) qarab, amplituda, chastota va fazali modulyatsiya farqlanadi.

Ō rejimlar chastotasi bilan past chastotali sinusoidal kuchlanish bilan yuqori chastotali tebranishlarning amplitudali modulyatsiyasi (AM) amplitudasi vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan signalni hosil qilganda (1.14-rasm):

Parametr m=U m/ U 0 amplituda modulyatsiya koeffitsienti deb ataladi. Uning qiymatlari birdan nolga qadar: 1≥m≥0. Foiz sifatida ifodalangan modulyatsiya omili (ya'ni. m×100%), amplituda modulyatsiya chuqurligi deb ataladi.

Guruch. 1.14. Amplituda modulyatsiyalangan radio signal

Sinusoidal kuchlanish bilan yuqori chastotali tebranishning fazali modulyatsiyasi (PM) paytida signalning amplitudasi doimiy bo'lib qoladi va uning fazasi modulyatsiya qiluvchi kuchlanish ta'sirida qo'shimcha Dy o'sishini oladi: Dy= k FM U m sinW mod t, Qayerda k FM - mutanosiblik koeffitsienti. Sinusoidal qonunga muvofiq fazali modulyatsiyaga ega bo'lgan yuqori chastotali signal shaklga ega

Chastota modulyatsiyasida (FM) boshqaruv signali yuqori chastotali tebranishlar chastotasini o'zgartiradi. Agar modulyatsiya qiluvchi kuchlanish sinusoidal qonunga muvofiq o'zgarsa, u holda modulyatsiyalangan tebranish chastotasining oniy qiymati w=w 0 + k Jahon chempionati U m sinW mod t, Qayerda k FM - mutanosiblik koeffitsienti. Uning o'rtacha qiymatiga nisbatan w chastotasining eng katta o'zgarishi w 0, Dw M = ga teng k Jahon chempionati U m chastotali og'ish deb ataladi. Chastotani modulyatsiyalangan signal quyidagicha yozilishi mumkin:

Chastota og'ishining modulyatsiya chastotasiga nisbatiga teng qiymat (Dw m /W mod = m FM) chastotali modulyatsiya nisbati deyiladi.

1.14-rasmda AM, PM va FM uchun yuqori chastotali signallar ko'rsatilgan. Har uch holatda ham bir xil modulyatsiya qiluvchi kuchlanish qo'llaniladi U nosimmetrik arra tish qonuniga muvofiq o'zgaruvchan rejim U mod ( t)= k Maud t, Qayerda k mod > 0 vaqt oralig'ida 0 t 1 va k Maud<0 на отрезке t 1 t 2 (1.15-rasm, a).

AM bilan signal chastotasi doimiy bo'lib qoladi (w 0) va amplituda modulyatsiya qiluvchi kuchlanish qonuniga muvofiq o'zgaradi. U AM ( t) = U 0 k Maud t(1.15-rasm, b).

Chastotali modulyatsiyalangan signal (1.15c-rasm) doimiy amplituda va chastotaning silliq o'zgarishi bilan tavsiflanadi: w( t) = w 0 + k Jahon chempionati t. dan vaqt oralig'ida t=0 gacha t 1 tebranish chastotasi w 0 qiymatidan w 0 + qiymatiga oshadi k Jahon chempionati t 1 va dan segmentida t 1 ga t 2, chastota yana w 0 qiymatiga kamayadi.

Fazali modulyatsiyalangan signal (1.15d-rasm) doimiy amplituda va chastotaning keskin o'zgarishiga ega. Keling, buni analitik tarzda tushuntirib beraylik. Modulyatsiya qiluvchi kuchlanish ta'sirida FM bilan

1.15-rasm. AM, FM va FM uchun modulyatsiyalangan tebranishlarning qiyosiy ko'rinishi:
a - modulyatsiya qiluvchi kuchlanish; b – amplituda modulyatsiyalangan signal;
c – chastotali modulyatsiyalangan signal; d – fazali modulyatsiyalangan signal

signal fazasi qo'shimcha Dy= qo'shimchasini oladi k FM t, shuning uchun arra tish qonuniga muvofiq fazali modulyatsiya bilan yuqori chastotali signal shaklga ega

Shunday qilib, 0 oralig'ida t 1 chastota w 1 >w 0 ga teng va segmentda t 1 t 2 u w 2 ga teng

Impulslar ketma-ketligini uzatishda, masalan, ikkilik raqamli kod (1.16a-rasm), AM, FM va FM dan ham foydalanish mumkin. Modulyatsiyaning bunday turi manipulyatsiya yoki telegrafiya (AT, CT va FT) deb ataladi.

1.16-rasm. AT, CT va FT da manipulyatsiya qilingan tebranishlarning qiyosiy ko'rinishi

Amplitudali telegraf bilan yuqori chastotali radio impulslar ketma-ketligi hosil bo'ladi, ularning amplitudasi modulyatsiya qiluvchi impulslarning davomiyligi t va, qolgan vaqtda esa nolga teng bo'ladi (1.16-rasm, b).

Chastotali telegraf bilan yuqori chastotali signal doimiy amplituda va ikkita mumkin bo'lgan qiymatni qabul qiladigan chastota bilan hosil bo'ladi (1.16c-rasm).

Fazali telegraf bilan doimiy amplituda va chastotali yuqori chastotali signal hosil bo'ladi, uning fazasi modulyatsiya qiluvchi signal qonuniga muvofiq 180 ° ga o'zgaradi (1.16-rasm, d).

Amplituda modulyatsiyasi (AM) radiotexnikada axborotni yuqori chastotali tebranishga kiritishning eng oddiy va keng tarqalgan usuli hisoblanadi. AM bilan tashuvchining tebranish amplitudalari konverti uzatiladigan xabarning o'zgarish qonuniga to'g'ri keladigan qonunga muvofiq o'zgaradi, tebranishning chastotasi va boshlang'ich fazasi o'zgarishsiz saqlanadi. Shuning uchun, amplituda modulyatsiyalangan radio signal uchun umumiy ifoda (3.1) quyidagi bilan almashtirilishi mumkin:

A(t) konvertining xarakteri uzatilayotgan xabar turiga qarab belgilanadi.

Uzluksiz aloqa bilan (3.1-rasm, a) modulyatsiyalangan tebranish shaklda ko'rsatilgan shaklni oladi. 3.1, b. A(t) konvert shakli bo'yicha modulyatsiya funksiyasi bilan, ya'ni uzatilgan xabar s(t) bilan mos keladi. 3.1-rasm, b s(t) funksiyaning doimiy komponenti nolga teng degan farazda tuzilgan (aksi holatda modulyatsiya paytida tashuvchining tebranish amplitudasi modulyatsiyalanmagan tebranish amplitudasi bilan mos kelmasligi mumkin). A(t) "pastga" dagi eng katta o'zgarish dan katta bo'lishi mumkin emas. "Yuqoriga" o'zgarish, printsipial jihatdan, kattaroq bo'lishi mumkin.

Amplitudali modulyatsiyalangan tebranishning asosiy parametri modulyatsiya koeffitsienti hisoblanadi.

Guruch. 3.1. Modulyatsiya funksiyasi (a) va amplituda modulyatsiyalangan tebranish (b)

Ushbu kontseptsiyaning ta'rifi ayniqsa tonal modulyatsiya uchun aniq bo'ladi, agar modulyatsiya funktsiyasi garmonik tebranish bo'lsa:

Modulyatsiyalangan tebranishning konvertini shaklda ifodalash mumkin

modulyatsiya chastotasi qayerda; - konvertning dastlabki bosqichi; - mutanosiblik koeffitsienti; - konvertning o'zgarishi amplitudasi (3.2-rasm).

Guruch. 3.2. Garmonik funksiya bilan amplituda modulyatsiyalangan tebranish

Guruch. 3.3. Puls ketma-ketligi bilan modulyatsiyalangan tebranish amplitudasi

Munosabat

modulyatsiya koeffitsienti deb ataladi.

Shunday qilib, modulyatsiyalangan tebranishning oniy qiymati

Buzilmagan modulyatsiya bilan tebranish amplitudasi minimaldan maksimalgacha o'zgaradi.

Amplitudaning o'zgarishiga muvofiq, yuqori chastotali davrda modulyatsiyalangan tebranishning o'rtacha quvvati ham o'zgaradi. Konvertning cho'qqilari tashuvchining tebranish kuchidan 1-4 marta katta quvvatga to'g'ri keladi Modulyatsiya davridagi o'rtacha quvvat A(t) amplitudasining o'rtacha kvadratiga proportsionaldir:

Bu quvvat tashuvchining tebranish kuchidan faqat bir omilga oshadi. Shunday qilib, 100% modulyatsiya bilan (M = 1), tepalik quvvati teng va o'rtacha quvvat (tashuvchining tebranish kuchi bilan belgilanadi). Bu shuni ko'rsatadiki, modulyatsiya tufayli kelib chiqadigan tebranish kuchining oshishi, hatto maksimal modulyatsiya chuqurligida ham xabarni qabul qilishda izolyatsiya qilish shartlarini aniqlaydi, bu tashuvchining tebranish kuchining yarmidan oshmaydi.

O'zgaruvchan impulslar va pauzalar bo'lgan diskret xabarlarni uzatishda (3.3-rasm, a) modulyatsiyalangan tebranish shaklda ko'rsatilgan radio impulslar ketma-ketligi shaklini oladi. 3.3, b. Bu shuni anglatadiki, impulslarning har birida yuqori chastotali to'lg'azish fazalari ular bir doimiy garmonik tebranishdan "kesilgan" bilan bir xil bo'ladi.

Faqat rasmda ko'rsatilgan shartlar ostida. 3.3b, radio impulslar ketma-ketligi faqat amplituda modulyatsiyalangan tebranish sifatida talqin qilinishi mumkin. Agar faza pulsdan pulsga o'tsa, unda aralash amplituda-burchak modulyatsiyasi haqida gapirish kerak.

Puls signallari oqimga bog'liq. Ularning elektr energetika sanoatida qo'llanilishi asosan telemetrik monitoring, nazorat qilish va ta'mirlashdan himoya qilish tizimlari bilan belgilanadi. Pulse signallari energiyani uzatish uchun ishlatilmaydi. Bu ularning keng energiya (chastota) spektri bilan bog'liq. Ular davriy, ya'ni ma'lum vaqt oralig'idan keyin takrorlanadigan yoki davriy bo'lmagan bo'lishi mumkin. Bunday signallarning asosiy maqsadi axborotdir.

Impuls signallarining asosiy xarakteristikalari.

1) Sinusoidalga o'xshash impuls signalining oniy qiymati (U(t)) signal shaklini ifodalovchi asboblar yordamida aniqlanishi mumkin.

2) U n ning amplituda qiymati T davri oralig'ida lahzali kuchlanishning eng yuqori qiymatini tavsiflaydi. Puls signalini o'rganish davri 0,5 amplituda darajasidagi nuqtalar bilan belgilanadi.

3) Etakchi qirraning ko'tarilish vaqti t f + - 0,1U m va 0,9U m ga to'g'ri keladigan nuqtalar orasidagi vaqt oralig'i. Etakchi chekka signalni oshirish darajasini tavsiflaydi, ya'ni. 0 darajadagi impuls qanchalik tez U m ga yetadi. Ideal holda, t f + nolga teng bo'lishi kerak, lekin amalda bu interval hech qachon nolga teng emas, t f » 10 nS.

4) Yemirilish vaqti (orqa chekka) t f - amplitudada 0,1 dan 0,9 gacha bo'lgan darajadan shunga o'xshash tarzda aniqlanadi, lekin pulsning yemirilishida. Orqa tomonning vaqti, oldingi kabi, ham cheklangan. Ular uni kamaytirishga intilishadi, chunki pasayish pulsning davomiyligi t u ta'sir qiladi.

5) Pulsning davomiyligi t u - oldingi chetidan 0,5 amplituda darajasida aniqlangan vaqt oralig'i. Signal uchun impulsning takrorlanish davrining ish aylanishi deb ataladigan pulsning davomiyligiga nisbati muhim ahamiyatga ega. Ish aylanishi qanchalik yuqori bo'lsa, impulsning takrorlanish davri T / m = q ga qanchalik ko'p "mos keladi".

Impuls signalining alohida holati kvadrat to'lqin bo'lib, uning ish davri q = 2. Ish aylanishi bilvosita signalning energiya xarakteristikasini ko'rsatadi: u qanchalik katta bo'lsa, signal ma'lum bir vaqt davomida kamroq energiya olib boradi. Signal turli kuchlanish darajalari bilan tavsiflanganligi sababli, u ham qo'llaniladi: samarali kuchlanish qiymati, analog shakl; o'rtacha rektifikatsiya qilingan kuchlanish qiymati.

To'rtburchaklar signallar uchun bu qiymatlar tengdir. Ko'pincha energiya xarakteristikasi - signal kuchi hisobga olinadi. P davridagi quvvat kvadrat to'lqin uchun quyidagicha aniqlanadi:

Bu erda P u - impuls kuchi, q - ish aylanishi

Puls kuchi katta qiymatlarga yetishi mumkin, o'rtacha quvvat esa past bo'lib qoladi. Qurilmalar katta amplitudali qisqa impulslar yordamida sinovdan o'tkaziladi.

6) Y havolasini nusxalash =

Impuls signallari spektri

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

Davriy signallarning Furye seriyali kengayishiga ko'ra, impuls signali ham ko'plab komponentlar yig'indisidan iborat sifatida ifodalanadi. Avvalo, bu asosiy harmonik - signalni o'rganish chastotasi va uning bir nechta komponentlari. Ammo ular bilan birga, bu kengayish asosiyning ko'paytmalari bo'lmagan ko'plab boshqa harmonikalarni o'z ichiga oladi. Bular asosiydan kichikroq garmonikalar va bu garmonikalarning asosiylari bilan birikmalari. Ushbu vakillik impuls signalining keng tarmoqli kengligiga ega ekanligini ko'rsatadi. Hammasi bitta chiziqda.

Past chastotalar tomni zarba shaklida ta'minlaydi. Ushbu komponentlar qanchalik kichik bo'lsa, pulsning yuqori qismidagi pasayish shunchalik kichik bo'ladi. Shu bilan birga, impulsning ko'tarilishi va pasayishining ish aylanishi signal parchalanishidagi yuqori chastotali komponentlarga bog'liq. Chastota qanchalik baland bo'lsa, impuls qirralari shunchalik tiklanadi. Signalni uzatish uchun sizga impuls spektrining butun diapazonida bir xil uzatish koeffitsientlariga ega bo'lgan qurilma kerak bo'ladi. Ammo bunday qurilmani amalga oshirish texnik jihatdan qiyin. Shuning uchun ular har doim muammoni hal qilishadi: torroq spektrni va yaxshiroq puls parametrini tanlang.

Asosiy optimallashtirish mezoni: impuls signalini uzatishning ish aylanishi. Ammo bugungi kunda real tizimlarda u sekundiga 100 Mbaud = 10 8 axborot birligiga etadi.

Impuls signallari ijobiy qutblarni etkazishga moyildir, chunki qutblilik ta'minot kuchlanishi bilan belgilanadi, garchi ma'lumotni uzatish uchun salbiy qutbli impulslar ishlatiladi. Impuls signallarining kuchlanish qiymatini o'lchashda qurilmaga e'tibor bering: tepalik voltmetri (amplituda), o'rtacha qiymatlar, rms qiymatlari. O'rtacha va rms kuchlanish qiymatlari pulsning davomiyligiga bog'liq. Eng yuqori qiymat - yo'q. Simli liniyalar orqali impulsli signallarning uzatilishi signalning sezilarli buzilishiga olib keladi: signal spektri HF qismida torayadi, shuning uchun impulsning ko'tarilishi va pasayishi ortadi.

Tabiatan har qanday elektr signallari 2 guruhga bo'linadi: deterministik, tasodifiy.

Birinchisi istalgan vaqtda ma'lum bir qiymat bilan tavsiflanishi mumkin (oniy qiymat U (t)). Deterministik signallar ko'pchilikni tashkil qiladi.

Tasodifiy signallar. Ularning tashqi ko'rinishining tabiatini oldindan aytib bo'lmaydi, shuning uchun ularni ma'lum bir nuqtada hisoblash yoki belgilash mumkin emas. Bunday signallarni faqat o'rganish mumkin, signallarning ehtimollik xususiyatlarini aniqlash uchun tajriba o'tkazish mumkin. Energetika sohasida bunday signallarga quyidagilar kiradi: asosiy signalni buzadigan elektromagnit maydonlarning aralashuvi. Elektr uzatish liniyalari o'rtasida to'liq yoki qisman zaryadsizlanishlar mavjud bo'lganda qo'shimcha signallar paydo bo'ladi. Tasodifiy signallar ehtimollik xarakteristikalari yordamida tahlil qilinadi va o'lchanadi. O'lchov xatolari nuqtai nazaridan tasodifiy signallar va ularning ta'siri qo'shimcha tasodifiy xatolar sifatida tasniflanadi. Bundan tashqari, agar ularning qiymati asosiy tasodifiy qiymatlardan kichikroq bo'lsa, ularni tahlildan chiqarib tashlash mumkin.

5-sonli ma’ruza

T 2-son: DISCRETE xabarlarni uzatish

Ma'ruza mavzusi: RAQAMLI RADIOSIGNALAR VA ULAR

Xususiyatlar Kirish

Ma'lumotlarni uzatish tizimlari uchun uzatiladigan ma'lumotlarning ishonchliligi talabi eng muhim hisoblanadi. Bu axborotni uzatish va qabul qilish jarayonlarini mantiqiy nazorat qilishni talab qiladi. Bu axborotni rasmiylashtirilgan shaklda uzatish uchun raqamli signallardan foydalanganda mumkin bo'ladi. Bunday signallar element bazasini birlashtirishga va shovqin immunitetining sezilarli darajada oshishini ta'minlaydigan tuzatish kodlaridan foydalanishga imkon beradi.

2.1. Diskret xabarlarni uzatish haqida tushuncha

Hozirgi vaqtda raqamli deb ataladigan aloqa kanallari odatda diskret xabarlarni (ma'lumotlarni) uzatish uchun ishlatiladi.

Raqamli aloqa kanallarida xabarlarning tashuvchilari raqamli signallar yoki radioaloqa liniyalaridan foydalanilganda radio signallari hisoblanadi. Bunday signallardagi axborot parametrlari amplituda, chastota va fazadir. Tegishli parametrlar orasida garmonik tebranish fazasi alohida o'rin tutadi. Agar qabul qiluvchi tomondagi garmonik tebranish fazasi aniq ma'lum bo'lsa va bu qabul qilish vaqtida ishlatilsa, bunday aloqa kanali hisoblanadi. izchil. IN mos kelmaydigan aloqa kanali, qabul qiluvchi tomondagi garmonik tebranish fazasi noma'lum va u 0 dan 2 gacha bo'lgan oraliqda yagona qonun bo'yicha taqsimlangan deb hisoblanadi.  .

Diskret xabarlarni uzatishda raqamli signallarga va qabul qilishda raqamli signallarni diskret xabarlarga aylantirish jarayoni 2.1-rasmda tushuntirilgan.

2.1-rasm. Diskret xabarlarni uzatish jarayonida konvertatsiya qilish jarayoni

Bu erda diskret xabarni raqamli radiosignalga va orqaga aylantirishning asosiy operatsiyalari oxirgi ma'ruzada muhokama qilingan diskret xabarlarni uzatish tizimining umumlashtirilgan blok-sxemasiga mos kelishi hisobga olinadi (3-rasmda ko'rsatilgan). Raqamli radio signallarining asosiy turlarini ko'rib chiqaylik.

2.2. Raqamli radio signallarining xususiyatlari

2.2.1. Amplituda-shift kaliti (AMK) radio signallari

Amplituda manipulyatsiyasi (AMn). Vaqtning istalgan lahzasi uchun AMn signalining analitik ifodasi t shaklga ega:

s AMn (t, )= A 0  (t) cos(  t ) , (2.1)

Qayerda A 0 ,   Va  - AMn radio signalining amplitudasi, siklik tashuvchisi chastotasi va boshlang'ich fazasi;  (t) – birlamchi raqamli signal (diskret axborot parametri).

Ko'pincha yozuvning boshqa shakli qo'llaniladi:

s 1 (t) = 0 da  = 0,

s 2 (t) = A 0 cos(  t ) da  = 1, 0  t T,(2.2)

bir taktli intervalgacha teng vaqt oralig'ida AMN signallarini tahlil qilishda foydalaniladi T. Chunki s(t) = 0 da  = 0, keyin AMn signali ko'pincha passiv pauza bilan signal deb ataladi. AMS radio signalining amalga oshirilishi 2.2-rasmda ko'rsatilgan.

2.2-rasm. AMS radio signalini amalga oshirish

AMS signalining spektral zichligi tashuvchi chastotada ham uzluksiz, ham diskret komponentlarga ega   . Uzluksiz komponent uzatiladigan raqamli signalning spektral zichligini ifodalaydi  (t), tashuvchining chastota mintaqasiga o'tkaziladi. Shuni ta'kidlash kerakki, spektral zichlikning diskret komponenti faqat signalning boshlang'ich bosqichi doimiy bo'lganda paydo bo'ladi.  . Amalda, qoida tariqasida, bu shart bajarilmaydi, chunki turli xil beqarorlashtiruvchi omillar natijasida signalning boshlang'ich bosqichi vaqt o'tishi bilan tasodifiy o'zgaradi, ya'ni. tasodifiy jarayondir  (t) va [- oraliqda bir xil taqsimlanadi.  ;  ]. Bunday faza tebranishlarining mavjudligi diskret komponentning "loyqalanishi" ga olib keladi. Bu xususiyat boshqa manipulyatsiya turlari uchun ham xosdir. 2.3-rasmda AMn radio signalining spektral zichligi ko'rsatilgan.

2.3-rasm. Tasodifiy, bir xil bo'lgan AMn radio signalining spektral zichligi

oraliqda taqsimlangan [-  ;  ] dastlabki bosqich 

AMn radio signalining o'rtacha quvvati teng
. Bu quvvat spektral zichlikning uzluksiz va diskret komponentlari orasida teng taqsimlanadi. Binobarin, AMS radio signalida foydali ma'lumotlarni uzatish tufayli uzluksiz komponent transmitter tomonidan chiqarilgan quvvatning faqat yarmini tashkil qiladi.

AMS radio signalini yaratish uchun odatda uzatiladigan asosiy raqamli signal qonuniga muvofiq radio signalining amplitudasi darajasining o'zgarishini ta'minlaydigan qurilma ishlatiladi.  (t) (masalan, amplituda modulyatori).