Semnale utilizate în ingineria radio. Tipuri de semnale utilizate în sistemele radio. Întrebări la examenul de stat
Termenul "semnal" este adesea găsit nu numai în probleme științifice și tehnice, ci și în viața de zi cu zi. Uneori, fără să se gândească la rigurozitatea terminologiei, identificăm astfel de concepte ca semnal, mesaj, informații.Acest lucru nu duce, de obicei, la neînțelegeri, deoarece "semnalul" vine de la termenul latin "Signum" - "semn", care are o bandă largă de sens. Semnalele sunt fizice înseamnă transmiterea mesajelor. Deoarece semnalele electrice sunt cele mai convenabile, transmisia lor este utilizată în multe domenii ale activității umane.
Cu toate acestea, începând cu un studiu sistematic al electronicii teoretice de radio, este necesar să se clarifice semnificația semnificativă a conceptului de "semnal". În conformitate cu semnalul acceptat tradițional, procesul de schimbare a timpului starea fizică a oricărui obiect care servește la afișarea, înregistrarea și transmiterea mesajelor.
Gama de probleme bazate pe conceptele de "mesaj", "informații", foarte largi. Este un obiect de atenție îndelungată a inginerilor, matematicienilor, lingviștii, filosofilor.
Începând să studieze orice obiecte sau fenomene, în știință, ei își caută întotdeauna clasificarea preliminară.
Semnalele pot fi descrise prin modele matematice. Pentru a face semnale ca obiect al studiului și calculelor teoretice, trebuie specificată metoda descrierii lor matematice, adică Creați un model matematic al semnalului de testare. Modelul matematic al semnalului poate fi, de exemplu, o dependență funcțională, a cărei argumentare este timpul.
Crearea unui model (în acest caz a unui semnal fizic) este primul pas semnificativ pe calea studiului sistematic al proprietăților fenomenului. În primul rând, modelul matematic vă permite să rezumați de la natura specifică a transportatorului semnalului. În ingineria radio, același model matematic cu succes egal descrie rezistența curentă, tensiune, câmp electromagnetică etc.
Partea esențială a metodei abstracte bazată pe conceptul unui model matematic este că avem ocazia să descriem exact proprietățile semnalelor care acționează în mod obiectiv ca fiind definirea importantă. În același timp, un număr mare de semne secundare sunt ignorate. De exemplu, în majoritatea covârșitoare a cazurilor, este extrem de dificil să se aleagă dependențe funcționale exacte care să corespundă oscilațiilor electrice observate experimental. Prin urmare, cercetătorul, ghidat de întregul set de informații la dispoziția acestuia, alege de la arsenalul de numerar al modelelor matematice de semnale, care într-o situație specifică cel mai bun și cel mai ușor descris procesul fizic. Deci, alegerea modelului este un proces creativ de gradul mare.
Cunoscând modele matematice de semnale, puteți compara aceste semnale între ele, pentru a stabili identitatea și distincția, pentru a efectua o clasificare.
Din punct de vedere al informațiilor, semnale deterministe nu conțin informații, dar pot servi ca modele convenabile pentru studierea timpului și a proprietăților spectrale ale semnalelor.
Semnalele reale care conțin informații acționează ca aleatoriu. Dar modelele matematice ale unor astfel de semnale sunt extrem de complexe și incomod pentru a studia proprietățile spectrale de timp ale semnalelor.
Semnale deterministe sunt împărțite în manageri (frecvență joasă) și semnale radio (oscilații de înaltă frecvență). Semnalele de control apar la locul informațiilor (semnale ale diferiților senzori) și pot fi împărțite în periodice și nerepensive. Această lucrare este dedicată modelării timpului și proprietăților spectrale ale semnalelor periodice.
La analiza semnalelor periodice, a existat o distribuție largă a acestora pe sistemele de funcții ortogonale, de exemplu, Walsh, Chebyshev, Lagger, Sinus și Cosine și altele.
Sistemul ortogonal al funcțiilor trigonometrice de bază - sinusurile și cosinele de mai multe argumente a fost cel mai răspândit. Acest lucru se explică din mai multe motive. In primul rand, oscilarea armonică este singura funcție de timp care își păstrează forma atunci când trece prin orice lanț liniar.(cu parametri constanți). Numai amplitudinea și faza de oscilații se schimbă. În al doilea rând, descompunerea semnalului complex în funcție de sine și cosiniesers permite utilizarea unei metode simbolice menite să analizeze transferul oscilațiilor armonice prin lanțuri liniare. Conform acestui fapt, precum și din alte motive, analiza armonică a fost larg răspândită în toate sectoarele științei și tehnologiei moderne.
Dacă un astfel de semnal este prezentat ca o sumă de oscilații armonice cu frecvențe diferite, ei spun că descompunere spectralădin acest semnal. Componentele armonice separate ale semnalului reprezintă spectrul său. Diagrama spectrală a semnalului periodic este o imagine grafică a coeficienților din seria Fourier pentru un semnal specific. Există diagrame spectrale de amplitudine și fază, adică Module și argumente ale coeficienților complexi ai seriei Fourier, care determină pe deplin structura spectrului de frecvență a oscilațiilor periodice.
Interesat în mod deosebit de o diagramă de amplitudine, care vă permite să judecați conținutul procentual al anumitor armonici în spectrul semnalului periodic.
.
Elementele de bază ale procesării semnalului digital (ODCS).
Lector: Kuznetsov Vadim Vadimovici
Https://github.com/ra3xdh/dsp-rpd.
Https://github.com/ra3xdh/rtuis-labs.
Întrebare. Semnale radiotehnice. Clasificare.
Semnalele pot fi tensiunea, curentul, rezistența câmpului. În cele mai multe cazuri, oscilațiile electromagnetice sunt purtători ai semnalelor de inginerie radio. Modelul matematic al semnalului servește, de obicei, ca o dependență funcțională a argumentului cărora este timpul (dependența tensiunii din lanț din timp). Pentru semnale deterministe bazate pe un model matematic, puteți afla valoarea instantanee a semnalului în orice moment. Un exemplu de semnal determinist este o tensiune sinusoidală, F \u003d 50Hz W \u003d 314C ^ -1.
Semnalele de impuls există numai în segmentul final al timpului. Exemple de semnale de impuls: puls video (figura 2a) și pulsul radio (figura 2b).
Dacă procesul fizic al semnalului generativ se dezvoltă în timp în așa fel încât să poată fi măsurată în orice moment, atunci semnalele acestei clase sunt numite analogice. Semnalul analog poate fi reprezentat de un program pentru schimbarea sa în timp, adică o oscilogramă.
Semnalele discrete sunt descrise de un set de eșantioane la intervale egale. Un exemplu de semnal discret este prezentat în figura 3.
Semnalele digitale sunt un tip special de discret. Valorile de raportare sunt reprezentate ca numere. Numerele binare utilizate în mod obișnuit cu o anumită dimensiune. Un exemplu de semnal digital este prezentat în Tabelul 1.
Semnale analogice.
Semnalul periodic S (t), perioada t are următoarea proprietate: S (t) \u003d s (t ± nt) n \u003d 1,2 ,. Un exemplu de semnal periodic este prezentat în Figura 4.
Perioada de semnal este asociată cu frecvența f și o frecvență circulară w cu următorul raport: F \u003d 1 / t \u003d w / 2π. Alte exemple de semnale periodice sunt prezentate în Figura 5.
Întrebare. Semnal modulat. Modulare de bază.
În semnalul de amplitudine modulat, frecvența și faza semnalului RF sinusoidal se schimbă la tact cu NF. Semnalul LF este suprapus pe transportator.
1. Modularea amplitudinii (AM).
S (T) - Beep, - Carrier de semnal RF, coeficient de modulare M.
Un exemplu de semnal modulat este prezentat în figura 6.
2. Modularea frecvenței (FM: FM). Amplitudinea purtătorului rămâne neschimbată, iar frecvența purtătoare se modifică cu semnalul modulat.
Oscilograma semnalului modulat de frecvență este prezentată în Figura 7.
3. Modularea fazei (FM: PM). . Oscilograma semnalului FM este prezentată în Figura 8.
În timpul unei faze pozitive pe jumătate, oscilațiile modulate sunt înaintea fazei de oscilație a frecvenței purtătoare, cu perioada de oscilații scade, iar frecvența crește. În timpul perioadei negative a fazei de tensiune modulatoare a oscilației modulate în spatele fazei de la oscilațiile purtătoare. Astfel, FM este în același timp o Cupa Mondială. Pentru FM, judecata inversă este adevărată: modularea frecvenței este modularea simultană a fazei. FM este utilizat în comunicații radio profesionale.
Sigma și Delta.
Funcția Sigma este setată de următoarea expresie:
Funcția Delta - impulsul amplitudinii infinit mari și durata infinit de scăzută. (Figura 10).
Funcția Delta este derivată din funcția Sigma.
Dacă semnalul definit de funcția continuă este înmulțit cu funcția deltei și se integrează în timp, atunci rezultatul va fi valoarea semnalului instantaneu în punctul în care este concentrat pulsul deltei.
Din funcția de filtrare a funcției deltei, se respectă diagrama valorii semnalului instantaneu.
Caracteristicile Sigma și Delta sunt utilizate pentru a analiza trecerea semnalelor analogice și digitale prin intermediul sistemelor liniare. Răspunsul sistemului, mâncat la el, un impuls delta este numit caracteristica pulsului sistemului H (T).
Întrebare. Puterea și puterea semnalului.
Dacă nu există o tensiune constantă la rezistență și se aplică semnalul variabil S (T), atunci puterea va fi, de asemenea, variabilă (putere instantanee).
În teoria semnalelor, se crede de obicei că r \u003d 1. w \u003d s (t) ^ 2. Pentru a găsi energia semnalului, este necesar să se integreze puterea pe întreaga gamă;
Pentru semnale infinite la timp, puterea moderată poate fi definită după cum urmează:
W \u003d [w], e \u003d [(b ^ 2) * c]
Această energie este eliberată pe rezistența la rezistență de 1 Ohm, dacă tensiunea S (t) este aplicată.
Dacă semnalul este emis la un anumit interval, atunci se ia în considerare puterea medie a semnalului.
Analiza spectrală a semnalelor.
Întrebare. Extindeți semnalul analogic în seria Fourier.
Un exemplu de prezentare a unui semnal de rumeguș sub formă de suma semnalelor sinusoidale cu amplitudini și faze diferite este prezentată în fig. 12.
Introducem frecvența principală a semnalului periodic cu perioada T: W_1 \u003d 2PI / T. Semnalul periodic în timpul descompunerii în seria Fourier este reprezentat ca suma semnalelor sinusoidale sau a armonicii, cu frecvențe de frecvențe principale multiple: 2W_1, 3W_1 ... amplitudinile acestor semnale sunt numite coeficienți de descompunere. Seria Fourier este înregistrată sub forma unei sume de armonici:
Forma reală a unei serii de Fourier:
Folosind forma binecunoscută a unei intrări din cursul ingineriei electrice sub forma unui număr complex, seria Fourier este prezentată în forma:
Această expresie include armonici cu frecvențe negative. Frecvența negativă nu este un concept fizic, este asociat cu metoda de reprezentare a numerelor integrate. Deoarece suma armonică ar trebui să fie un număr valid, fiecare armonică corespunde cu C -ω armonică complexă conjugată. În valoarea absolută a amplitudinii armonicii cu frecvențe pozitive și negative sunt egale.
Întrebare. Diagrame spectrale.
Există diagrame spectrale de amplitudine și fază. De-a lungul axei orizontale, frecvențele armonice sunt așezate, amplitudini verticale (faze). Dacă modulul Seria Fourier este prezentat într-o formă complexă, apoi de-a lungul axei X, ele amâne frecvența circulară pozitivă și negativă ω.
Un exemplu de spectru al unui semnal periodic analogic. (PWM)
Luați în considerare o secvență de impulsuri dreptunghiulare cu o perioadă t, durata τ și amplitudinea A.
Luxos.
Oscilograma unui astfel de semnal a fost prevăzută în Figura 13.
Componenta constantă a semnalului dreptunghiular.
b n \u003d 0.
Diagrama spectrală pentru secvența impulsurilor dreptunghiulare este prezentată în fig. paisprezece.
Din spectrul diagramei, se poate observa că durata pulsului pulsului scade cu o creștere a duratei. Secvența impulsurilor dreptunghiulare are o compoziție spectrală mai bogată, există mai multe armonici în spectru și mai multe amplitudini. Astfel, reducerea duratei pulsului duce la extinderea spectrului. Un semnal larg de spectru pot interfera.
Calculul seriei Fourier se face folosind pachete matematice.
Transformarea Fourier.
Se utilizează pentru a extinde zona semnalelor admise.
Distinge transformarea directă și inversă.
Întrebare. Conversie directă (trecerea de la semnal la spectru).
Fie s (t) un singur semnal de impuls al duratei finale. Acesta este suplimentat cu același periodic de următorul semnal, cu o perioadă de T. Obținem o secvență de impulsuri (figura 15).
Pentru a trece la transformarea Fourier și a găsi spectrul unui singur impuls, este necesar să se găsească limita seriei Fourier într-o formă cuprinzătoare atunci când
Calculul spectrului:
Spălarea fizică a densității spectrale este că este raportul dintre proporționalitatea dintre intervalul lung de frecvență mică Δf în cea mai scurtă frecvență posibilă F 0 și amplitudinea semnalului armonic cu frecvența F 0. Semnalul S (t) pare a fi dintr-o multitudine de semnale sinusoidale diferite de amplitudine mică. Spectrul de densitate prezintă contribuția la semnalul semnalelor sinusoidale elementare ale fiecărei frecvențe.
Spectrul de densitate a probabilității este un număr complex și este afișat curba pe planul complex.
Număr valid - spectru de amplitudine
Spectrul puterii
Spectrul de fază
Proprietățile transformării Fourier.
Liniritatea - suma sumei mai multor semnale se înmulțește la coeficienții constanți este egală cu suma acestor semnale. Dacă amplitudinea semnalului se schimbă și o dată, densitatea sa spectrală se schimbă și o dată.
Proprietatea părților reale și imaginare ale spectrului. Partea reală a spectrului, adică un spectru de amplitudine este o funcție de frecvență uniformă. Spectrul de amplitudine este simetric cu privire la frecvența zero. Partea imaginară a spectrului este o funcție de frecvență ciudată. Spectrul de fază de antisimetrică față de frecvența zero.
Semnalul de deplasare în timp. Când semnalul este deplasat în timp, spectrul de amplitudine nu se schimbă, iar spectrul de fază este deplasat prin fază.
Spectrul semnalului de semnale este egal cu convoluția spectrului și invers.
Proprietatea este folosită pentru a găsi semnalul de ieșire dacă este cunoscut AHH.
Sistemul liniar și semnalele la intrarea și ieșirea sa sunt prezentate în Figura 20.
Funcțiile Deltei Spectrum.
Spectrul de delta-puls conține toate frecvențele de la 0 la.
Spectrul derivatului și integrat.
Comunicarea cu rândurile Fourier.
Cunoașterea conversiei pentru o perioadă a semnalului periodic poate fi calculată descompunerea în seria Fourier.
Un exemplu de calcul al spectrului unui semnal de impuls.
Calculăm spectrul unui impuls video dreptunghiular cu amplitudinea și durabilitatea. Pulsul este situat simetric față de începutul referinței (figura 22).
Treceți de la o frecvență circulară la frecvență f.
Spectrul de amplitudine este afișat pe (figura 23).
Spectrul de fază este afișat pe (figura 24).
Spectrul de putere este afișat pe (figura 25).
Întrebare. Reverse transformarea Fourier.
Condiția existenței densității spectrale a semnalului.
Analiza spectrală a semnalelor integrante.
Semnalul poate fi comparat densitatea spectrală dacă semnalul este absolut integrat.
Un semnal complet integrat nu include oscilațiile armonice și curentul permanent.
Exemple de semnale complete integrabile și non-integrante pe (figura 16).
Spectrele unor astfel de semnale sunt reprezentate prin funcții delta.
Spectrul unui semnal de nivel permanent este un delta puls, situat pe frecvența zero ().
Semnificația fizică a acestei expresii este semnalul, modulul permanent și în timp are o componentă permanentă numai pe frecvența zero.
Spectrul sinusoidal.
Orice semnal periodic poate fi reprezentat lângă Fourier într-o formă cuprinzătoare, adică ca o sumă de semnale sinusoidale.
Spectrele DC, semnalele sinusoidale și periodice sunt prezentate pe (Fig.17).
Pe analiza spectrului, spectrul semnalului periodic va fi observat ca o secvență de impulsuri ascuțite. Amplitudinile acestor impulsuri sunt proporționale cu amplitudinile armonicii. Tipul tipic de spectru este prezentat pe (fig.18).
Analiza spectrală poate fi aplicată la semnale aleatorii. Pentru ei, spectrul de putere este luat în considerare. De exemplu, ia în considerare zgomotul alb (figura 1).
Întrebări la examenul de stat
În cursul "procesoare de procesare a semnalelor digitale și de semnal"
(Korneev d.a.)
Formarea corespondenței
Clasificarea semnalelor, energiei și puterii de semnale. Rânduri Fourier. Sino-cosinie formă, formă reală, formă completă.
Clasificarea semnalelor utilizate în Ingineria Radio
Din punct de vedere al informațiilor, semnalele pot fi împărțite în determinatși aleatoriu.
Determinat Orice semnal este numit valoarea instantanee a cărei timp poate fi prezis cu o unitate de probabilitate. Exemple de semnale deterministe pot fi impulsuri sau impulsuri, forme, amplitudine și poziția de timp sunt cunoscute, precum și un semnal continuu cu amplitudini și rapoarte de fază predeterminate în interiorul spectrului său.
LA aleatoriuse referă semnalele, valorile instantanee ale căror sunt în avans sunt necunoscute și pot fi prezise numai cu o probabilitate de o unitate mai mică. Astfel de semnale sunt, de exemplu, o tensiune electrică corespunzătoare vorbirii, muzicii, secvența semnelor de cod telegrafice la transmiterea textului non-repetat. Semnalele radiale includ, de asemenea, secvența de impulsuri radio la intrarea receptorului radar, atunci când amplitudinile impulsurilor și fazele umpluturii lor de înaltă frecvență sunt fluctuate datorită schimbărilor în condițiile de distribuție, poziția țintă și unele alte motive. Puteți aduce un număr mare de alte exemple de semnale aleatorii. În esență, orice semnal care transporta informații ar trebui considerat aleatoriu.
Semnalele deterministe enumerate mai sus, "cunoscute", nu mai există informații. În viitor, astfel de semnale vor fi deseori indicate de termenul fluctuează.
Împreună cu semnalele aleatorii utile în teorie și practică, este necesar să se ocupe de interferențe aleatorie - zgomot. Nivelul de zgomot este factorul principal care limitează viteza transferului de informații la un semnal dat.
Semnalul discret al semnalului analogic
Semnalul digital de semnal cuantificat cuantificat
Smochin. 1.2. Semnale arbitrare în mărime și în timp (a), cea mai mare și discretă în timp (b), cuantificată în dimensiune și continuă în timp (b), cuantificat și discret (G)
Între timp, semnalele din sursa de mesaj pot fi atât continue, cât și discrete (digitale). În acest sens, semnalele utilizate în domeniul electronicii moderne pot fi împărțite în următoarele clase:
arbitrare și continuă în timp (figura 1.2, a);
arbitrare cea mai mare și discretă în timp (figura 1.2, b);
timpul cel mai mare și continuu cuantificat (figura 1.2, c);
cuantificat în dimensiune și discret în timp (figura 1.2, d).
Semnalele de primă clasă (figura 1.2, a) sunt uneori numite analog.Deoarece acestea pot fi interpretate ca modele electrice de cantități fizice sau continue, deoarece acestea sunt specificate de-a lungul axei de timp pe setul de puncte necunoscute. Astfel de seturi sunt numite continuu. În același timp, de-a lungul axei ordonate, semnalele pot lua orice valoare la un anumit interval. Deoarece aceste semnale pot avea defecțiuni, ca în fig. 1.2, dar, pentru a evita incorecte atunci când descriem, este mai bine să denotăm astfel de semnale la termenul continuu.
Astfel, semnalul continuu S (t) este funcția unei variabile continue T, iar semnalul discret S (x) este funcția variabilei discrete X, care ia numai valori fixe. Semnalele discrete pot fi create direct sursă de informații (de exemplu, senzori discreți în sistemele de control sau telemetrie) sau pentru a forma ca rezultat eșantionarea semnalelor continue.
În fig. 1.2, B este un semnal specificat la momentul discret t (pe setul de puncte de numărare); Mărimea semnalului în aceste puncte poate lua orice valoare la un anumit interval de-a lungul axei ordonate (ca în figura 1.2, a). Astfel, termenul discret caracterizează nu semnalul însuși, ci metoda de a-l stabili în timpul axei.
Semnal în fig. 1.2, în întreaga axă de timp, cu toate acestea, valoarea sa poate avea doar valori discrete. În astfel de cazuri, ei vorbesc despre semnalul cuantificat după nivel.
În viitor, termenul discret va fi aplicat numai în ceea ce privește eșantionarea timpului; Discretatea la același nivel va fi notată prin cuantificarea termenului.
Cuantificarea este utilizată la vizualizarea semnalelor în formă digitală utilizând codificarea digitală, deoarece nivelurile pot fi numerotate de numerele cu un număr finit de descărcări. Prin urmare, timpul discret și semnalul cuantificat (figura 1.2, d) vor fi menționate în viitor.
Astfel, este posibil să se facă distincția între continuu (figura 1.2, a), discretă (figura 1.2, b), cuantificată (figura 1.2, b) și semnale digitale (figura 1.2, d).
Fiecare dintre aceste clase de semnale poate fi pusă în linie cu un circuit analogic, discret sau digital. Relația dintre vederea semnalului și vizualizarea lanțului este prezentată pe circuitul funcțional (figura 1.3).
La procesarea unui semnal continuu utilizând un circuit analogic, nu sunt necesare transformări suplimentare de semnal. La procesarea aceluiași semnal continuu utilizând un lanț discret, sunt necesare două conversii: semnalizarea semnalului de timp la intrarea lanțului discret și transformarea inversă, adică restabilirea structurii de semnal continuu la ieșirea lanțului discret.
Pentru un semnal arbitrar s (t) \u003d a (t) + jb (t), unde un (t) și b (t) sunt funcții reale, puterea instantanee a semnalului (densitatea distribuției energiei) este determinată de expresie:
w (t) \u003d s (t) s * (t) \u003d a 2 (t) + b 2 (t) \u003d | s (t) | 2.
Energia semnalului este egală cu integrale de putere pe parcursul intervalului existenței semnalului. În limită:
E s \u003d w (t) dt \u003d s (t) | 2 dt.
În esență, puterea instantanee este densitatea puterii de semnal, deoarece măsurarea puterii este posibilă numai prin energia alocată la anumite intervale de lungime nonzero:
w (t) \u003d (1 / dt) | s (t) | 2 dt.
Semnalul S (t) este studiat, de regulă, la un anumit interval t (pentru semnale periodice - într-o perioadă t), în timp ce puterea medie a semnalului:
W t (t) \u003d (1 / t) w (t) dt \u003d (1 / t) | s (t) | 2 dt.
Conceptul de putere medie poate fi, de asemenea, distribuit în semnalele nefericite a căror energie este infinit de mare. În cazul unui interval nelimitat, determinarea strict corectă a puterii de semnal mediu generate de formula:
W s \u003d w (t) dt.
Ideea că orice funcție periodică poate fi reprezentată ca o serie de sinusuri și cosinine asociate armonios a fost propusă de Baron Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830).
Rândul Fourier. Funcțiile F (x) par în formular
Înainte de a continua studiul oricăror fenomene, procese sau obiecte, în știință, ei se străduiesc întotdeauna să-și desfășoare clasificarea în funcție de posibilele semne. Vom introduce o încercare similară în legătură cu semnalele și interferențele de inginerie radio.
Concepte de bază, Termeni și definiții în domeniul semnalelor de inginerie radio stabilește standardul de stadiu "semnale de inginerie radio. Termeni și definiții". Tehnicile radio sunt foarte diverse. Ele pot fi clasificate pentru o serie de semne.
1. Semnalele de inginerie radio sunt considerate convenabil sub forma funcțiilor matematice specificate în timp și coordonatele fizice. Din acest punct de vedere, semnalele sunt împărțite în unidimensional. și multidimensional.. În practică, semnalele unidimensionale sunt cele mai frecvente. Ele sunt de obicei funcțiile timpului. Semnalele multidimensionale constau dintr-o multitudine de semnale unidimensionale, iar în plus, reflectă poziția lor în n-spațiul dimensional. De exemplu, semnale care transportă informații despre imaginea unui subiect, a naturii, a unei persoane sau a unui animal sunt caracteristici și timp și poziții în avion.
2. În funcție de caracteristicile structurii de reprezentare temporară, toate semnalele de inginerie radio sunt împărțite în analog., discrete și digital. În prelegerea №1, principalele caracteristici și diferențe între ele au fost deja luate în considerare.
3. În funcție de gradul de prezență a informațiilor priori, toate varietățile semnalelor de inginerie radio este obișnuită să se împartă în două grupuri principale: determinat (regulat) și aleatoriu Semnale. Apelurile desemnate se numesc semnale radiotehnice, valorile instantanee ale căror în orice moment sunt cunoscute în mod fiabil. Un exemplu de semnal radiotehnic determinist poate fi o oscilație armonică (sinusoidală), o secvență sau un ambalaj de impulsuri, formă, amplitudine și o poziție temporară cunoscută în avans. În esență, semnalul determinist nu conține nicio informație și aproape toți parametrii săi pot fi transferați prin canalul radio cu una sau mai multe valori ale codului. Cu alte cuvinte, semnalele deterministe (mesaje) nu conțin în esență informații și nu există niciun punct în transmiterea acestora. Acestea sunt de obicei utilizate pentru a testa sistemele de comunicații, canalele radio sau dispozitivele individuale.
Semnale deterministe sunt împărțite în periodic și nereparațional (puls). Semnalul pulsului este un semnal de energie finit, semnificativ diferit de zero pentru un interval de timp limitat, proporțional cu sfârșitul procesului de tranziție din sistem, pentru impactul asupra căruia se intenționează acest semnal. Semnalele periodice sunt acolo armonic, adică doar o singură armonică care conține numai și polyharmonic., spectrul cărora este format din multe componente armonice. Semnalele armonice includ semnale descrise de funcția sinusală sau cosinie. Toate celelalte semnale sunt numite poliharmonice.
Semnale aleatoare - Acestea sunt semnalele, ale căror valori instantanee sunt necunoscute în orice moment și nu pot fi prezise cu o probabilitate egală cu una. Dacă nici la prima vedere paradoxal, dar informațiile utile ale operatorului pot fi doar un semnal aleatoriu. Informațiile din acesta sunt așezate într-o multitudine de amplitudine, frecvență (fază) sau modificări ale codului semnalului transmis. În practică, orice semnal radiotehnic în care este pusă informații utile trebuie să fie considerată aleatorie.
4. În procesul de transmitere a informațiilor, semnalele pot fi supuse uneia sau unei alte transformări. Acest lucru se reflectă, de obicei, în numele lor: semnale modulated., demodulat(detectat), codat (decodat), armat, deținuții, discretizat, cuantificat si etc.
5. Prin destinație, care semnalează în procesul de modulare, ele pot fi împărțite în modularea modulului (semnal primar care modulează oscilarea purtătorului) sau modulated. (oscilarea transportatorului).
6. Potrivit apartenenței la acest tip de sisteme de transmisie a informațiilor distinge telefon, telegraf, transmisiuni, televiziune, radar, administrator, măsurare Și alte semnale.
Luați în considerare acum clasificarea interferențelor de inginerie radio. Sub obstacolele radiotehnice Înțelegeți un semnal aleatoriu, omogen cu util și acționând simultan cu acesta. Pentru sistemele de comunicații de interferență, acesta este un impact accidental asupra unui semnal util, agravând loialitatea pentru a reda mesajele transmise. Clasificarea interferenței de inginerie radio este, de asemenea, posibilă pentru o serie de semne.
1. La apariția de interferență, se împart pe extern și intern. Principalele lor tipuri au fost deja luate în considerare în prelegeri nr. 1.
2. În funcție de natura interferenței interferențelor cu un semnal distinctiv aditiv și multiplicativ interferențe. Aditivul este o piedică care este rezumată cu un semnal. Multiplicativul se numește o piedică care variază în funcție de semnal. În canale reale de comunicare, aditivi și interferențe multiplicative apar de obicei.
3. Conform proprietăților principale, interferența aditivă poate fi împărțită în trei clase: concentrat pe spectru (interferențe în bandă îngustă), indeferența pulsului (concentrat în timp) și interferențe de fluctuație(zgomote de fluctuație), fără limitată în timp sau pe spectru. Concentrată pe spectru se numește interferențe, cea mai mare parte a puterii care se află în zonele separate ale intervalului de frecvență, lățimea de bandă de lățime de bandă mai mică a sistemului radiotehnic. O interferență de impuls este o secvență obișnuită sau haotică de semnale de impulsuri uniforme cu un semnal util. Sursele de astfel de interferențe sunt elemente digitale și de comutare ale lanțurilor sau dispozitivelor de inginerie radio de lângă acestea. Impulsul și interferențele concentrate sunt adesea numite punând.
Între semnal și interferență nu există o diferență fundamentală. Mai mult, ele există în unitate, deși opuse de acțiunea lor.
Procese aleatoare
După cum sa menționat mai sus, caracteristica distinctivă a semnalului aleator este că valorile sale instantanee nu sunt previzibile în avans. Aproape toate semnalele și interferențele reale aleatorii reprezintă o funcție haotică a timpului, modelele matematice ale căror procese aleatorii studiate în domeniul ingineriei de radio statistice disciplină. Proces aleator Este obișnuit să apelați o funcție aleatorie a argumentului t.Unde t. Ora curentă. Procesul aleator este notat de majuscule ale alfabetului grecesc ,. Disponibil și alte desemnări dacă este specificat în avans. Tipul specific de proces aleatoriu, care este observat în timpul experienței, de exemplu, se numește osciloscopul implementare din acest proces aleatoriu. Tipul implementării concrete x (t) pot fi stabilite într-o anumită dependență funcțională a argumentului t.sau program.
În funcție de valorile continue sau discrete, luați argumentul t.și implementarea h., distinge cinci tipuri de bază de procese aleatorii. Să explicăm aceste specii cu exemple.
Procesul continuu alatom se caracterizează prin faptul că t.și h. sunt valori continue (figura 2.1, a). Un astfel de proces, de exemplu, este zgomotul la ieșirea receptorului radio.
Procesul discret aleatoriu este caracterizat de faptul că t. este o magnitudine continuă și h. - discrete (figura 2.1, b). Tranziția de la k are loc în orice moment. Un exemplu de astfel de proces este procesul care caracterizează starea sistemului de întreținere în masă atunci când sistemul sări în momente arbitrare de timp t. Se deplasează de la un stat la altul. Un alt exemplu este rezultatul cuantificării procesului continuu numai în ceea ce privește nivelul.
Secvența aleatorie este caracterizată de faptul că t.este discret și H. - valori continue (figura 2.1, b). De exemplu, puteți specifica mostre temporare la momente specifice de la procesul continuu.
Secvența aleatorie discretă se caracterizează prin faptul că t. și h. sunt valori discrete (figura 2.1, d). Un astfel de proces poate fi obținut ca urmare a cuantificării în timp și eșantionare în timp. Acestea sunt semnale în sistemele de comunicații digitale.
Fluxul aleatoriu este o secvență de puncte, funcții deltă sau evenimente (figura 2.1, d, g) în momente aleatorii de timp. Acest proces este utilizat pe scară largă în teoria fiabilității atunci când fluxul de defecțiuni tehnologice radio-electronice este considerat un proces aleatoriu.
Folosind termenul "simplu" semnal, ca impuls radio cu o formă simplă a plicului și umplutura de înaltă frecvență a vibrațiunii frecvenței constante, este în general acceptată. Pentru semnale simple, produsul lățimii spectrului A / pentru Durată LA, acestea. Baza semnalului B egală cu produsul benzii ocupate de semnalul la durata acestuia este o valoare apropiată de "1":
În special, pulsul dreptunghiular cu o frecvență constantă de umplere se referă la clasa de semnale simple, deoarece pentru acesta A / * / x și; La \u003d t b, Și, prin urmare, o condiție este satisfăcută (4.11).
Semnale pentru care lucrarea duratei lor pe lățimea spectrului, G.E. Baza, depășește semnificativ unitatea (B \u003e\u003e 1), a fost numită "complexă" (semnale de formă complexă).
Pentru a crește acuratețea potențială de măsurare a intervalului în radar, este necesar să se utilizeze semnale cu un spectru larg. Atunci când restricționați puterea pulsului de vârf pentru a menține intervalul RTS, este recomandabil să se extindă spectrul semnalului de sondă care nu se datorează scurgerii sale, ci prin introducerea unei faze intra-pulsate sau a modulației de frecvență, adică. Prin trecerea la semnale complexe.
Pulsul radio cu modulație de frecvență liniară
În radar, semnalele de impuls modificate cu frecvență liniar (LFM), frecvența purtătoare poate fi prezentată sub formă de:
unde / 0 este valoarea inițială de frecvență; D / d / dviere de frecvență; T și - durata pulsului. Legea liniară a schimbării frecvenței (4.12) corespunde legii patratice de schimbare a fazei semnalului LFM:
La pulsul LFM cu plicul formei dreptunghiulare prezentate în fig. 4.9, plicul complex are forma:
Smochin. 4.9.
Funcția normalizată de nepotrivire are forma:
Această caracteristică descrie relieful corpului incertitudinii unui impuls LFM dreptunghiular, secțiunea transversală din care planul vertical Q \u003d 0 este plicul pulsului LFM la ieșirea filtrului convenit în absența unei tulburări de frecvență. Graficul său este prezentat în fig. 4.10 linia solidă. Pentru comparație, linia dreaptă prezintă plicul pulsului radio dreptunghiular cu o frecvență constantă de umplere și durată t n. La ieșirea Sf. După cum se poate observa din acest model, când pulsul LFM trece prin SF, este comprimat în timp. Dacă pulsul a avut o durată de t, "\u003d t și, atunci durata pulsului la ieșirea pulsului x Osh. \u003d T (1 până la 2,47g (în termeni de 0,5). Apoi coeficientul de compresie
Smochin. 4.10.
Raportul de compresie este direct proporțional cu deviația de frecvență. Deoarece durata pulsului și deviația de frecvență pot fi stabilite independent una de cealaltă, este posibilă implementarea unui raport de compresie mare.
Deoarece până la L "înainte, până la - lățimea spectrului pulsului LFM, raportul de compresie (15,15) se dovedește a fi aproape egal cu baza de date La C & B (Acest lucru se aplică tuturor semnalelor complexe). Un semnal complex cu ajutorul SF poate fi strâns prin durată cu o valoare egală cu baza de semnal.
Explicați comprimarea semnalului LFM în SF. Semnalul LFM prezentat în fig. 4.9, corespunde unui filtru consistent cu caracteristică pulsată (figura 4.11). Caracteristica impulsului impune răspunsul sistemului la impactul impulsului deltei. La ieșirea filtrului, în conformitate cu procedura culca pentru impactul reacției pulsului, componentele unei frecvențe mai mari apar mai întâi și apoi mai mici, adică. Componentele de înaltă frecvență sunt întârziate într-un filtru într-o măsură mai mică decât frecvența redusă. Frecvențele inferioare ale impulsului LFM ajung la intrarea SF înainte (vezi figura 4.9), dar sunt întârziate într-o măsură mai mare; Frecvențe mai mari acționează mai târziu, dar reține mai puțin. Ca urmare a unui grup de frecvențe diferite, scurtarea pulsului este combinată.
Smochin. 4.11.
Liniile de întârziere (PA) privind undele acustice de suprafață (surfactantul) sunt utilizate ca filtre. La intrarea și ieșirea LZ, traductoarele încorporate (VSP) convertesc energia câmpului electric în mecanică și spate. Pentru diferite frecvențe, lungimea activă a radiației și componentele de înaltă frecvență ajung cu frecvență redusă. Astfel, este implementată compresia impulsurilor LFM.
O rezoluție comună a impulsurilor LFM-IM în timp și frecvență este mult mai complicată decât rezoluția acelorași impulsuri, dar unul dintre parametrii (cu valoarea cunoscută a unui alt parametru). Aceasta rezultă din diagrama incertitudinii pulsului radio LFM (figura 4.12). Figura 41 2. Diagrama
^ Incertitudine
O rezoluție comună a semnalelor pe impulsul depozitelor depresiei și frecvenței este posibilă dacă parametrii lor se află în afara zonei selectate.
Cauze de ce Flash Player nu funcționează și depanarea
Laptopul în sine se oprește, ce să facă?
HP Pavilion DV6: Caracteristici și recenzii
Reportarea reprezentării unui număr de puncte plutitoare Cum numerele negative sunt stocate în memoria computerului
Cartofi prăjiți și nu pornește ce să facă?
De ce nu funcționează mouse-ul pe un laptop sau mouse?
Cum să măriți sau să micșorați amploarea paginii (font) în colegii de clasă?