Телемеханика. Часть 1. Сообщения и сигналы
Общие сведения о сигналах. Спектры периодических сигналов и необходимая ширина полосы частот. Преобразование непрерывных сообщений в дискретные сигналы. Непрерывная, импульсная и цифровая модуляции. Модуляторы и демодуляторы и их виды, фазовые измерители.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | курс лекций |
Язык | русский |
Дата добавления | 26.09.2015 |
Размер файла | 5,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
В зависимости от структуры информационных параметров различают сигналы:
1) непрерывные по множеству и времени, или просто непрерывные (рисунок 1.3, а);
2) дискретные по множеству и времени, или просто дискретные (рисунок 1.3, б);
3) непрерывные по времени и дискретные по множеству (рисунок 1.3, в);
4) непрерывные по множеству и дискретные по времени (рисунок 1.3, г).
Рисунок 1.3 - Виды сигналов в системах телемеханики
1.2 Периодические сигналы
Представление периодического сигнала суммой гармонических составляющих осуществляется с помощью разложения в ряд Фурье функции (1.1), которая является временным представлением сигнала. Если функция f(t)задана на интервале времени t1 t t2 и повторяется с периодом T=2/1 = t2 - t1, то тригонометрическая форма ряда Фурье для нее может быть записана следующим образом:
,
k = 1, 2,.. (1.5)
Амплитуды косинусоидальных и синусоидальных членов в разложении (1.5) определяются выражениями:
;(1.6)
.(1.7)
Слагаемое
(1.8)
является постоянной составляющей сигнала, которая, как это следует из (1.8), равна среднему значению функции f(t) за период.
Амплитуда и фаза k-й гармоники, как это следует из (1.5), связаны с величинами и соотношениями:
, ,
;
. (1.9)
Весьма удобной является комплексная форма записи ряда Фурье, к которой легко перейти, если в разложении (1.5) выразить тригонометрические функции через показательные, воспользовавшись известными формулами:
;
. (1.10)
В результате получим
,(1.11)
где и - комплексные амплитуды, связанные с и соотношениями
(1.12)
. (1.13)
Таким образом, комплексные амплитуды и являются комплексно-сопряженными величинами. Действительно, каждое слагаемое первого ряда в выражении (1.11) можно представить как вектор на комплексной плоскости (рисунок 1.4), вращающийся с частотой k1 (т.е. в положительном направлении отсчета углов - против направления движения часовой стрелки). Каждое слагаемое второго ряда - вектор, вращающийся в обратном направлении.
Рисунок 1.4 - Векторная диаграмма комплексно-сопряженных величин
Так как и - комплексно-сопряженные величины, то сумма векторов в любой момент времени дает вектор, направленный по вещественной оси, т.е. k-ю гармоническую составляющую вещественной функции времени f(t). Отрицательная частота - k1 только указывает направление вращения вектора.
Комплексная амплитуда определяется по выражению
.(1.14)
При k = 0
.(1.15)
Тогда выражение (1.11) можно переписать в виде
.(1.16)
При такой записи ряда Фурье периодический сигнал заменяется суммой простых гармонических колебаний как с положительными частотами (k > 0), так и с отрицательными (k < 0). Конечно, отрицательные частоты не имеют здесь физического смысла, а являются формальным следствием произведенного математического преобразования.
1.3 Спектры периодических сигналов и необходимая ширина полосы частот
1.3.1 Дискретный спектр
Представить сигнал с заданным периодом T рядом Фурье - это значит найти амплитуды и начальные фазы всех его гармонических составляющих. Совокупность амплитуд называют спектром амплитуд, а совокупность начальных фаз - спектром фаз. Во многих частных случаях достаточно рассчитать только спектр амплитуд сигнала, который для краткости назовем просто спектром.
Определим спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов (рисунок 1.5) длительностью и с периодом T. Напряжение такой формы действует в каналах связи и часто рассматривается как основной периодический сигнал при исследовании передачи информации по линии связи.
Рисунок 1.5 - Периодическая последовательность прямоугольных импульсов
Для такого сигнала по формулам (1.6) - (1.8)
; ;
, т.е. или и .
Следовательно, напряжение можно представить рядом Фурье
. (1.17)
Спектр амплитуд сигнала изображают в виде спектральных линий, длины которых пропорциональны амплитудам гармоник (рисунок 1.6).
Рисунок 1.6 - Спектры периодически повторяющихся прямоугольных импульсов при Q=2 и Q=6
Такой спектр называют линейчатым или дискретным. Спектр фаз также линейчатый, причем в рассматриваемом частном случае может иметь только два значения: 0 или .
Непрерывная кривая, соединяющая концы линий спектра и показанная на рисуноке 1.5 пунктиром, носит название огибающей спектра амплитуд, которая определяется уравнением
,(1.18)
где = k1 для k-й гармоники.
Выражение для фазы гармоники можно записать в виде
. (1.19)
На рисунке 1.7 приведены спектры фаз и их огибающие при различно выбранных началах отсчета времени. Наиболее простым получается спектр фаз при .'
Кроме того, из рисунка 1.7 и рисунка 1.6 следует, что периодическую последовательность прямоугольных импульсов можно рассматривать как результат наложения друг на друга бесконечного количества гармоник с частотами, кратными основной частоте , а также постоянной составляющей. Амплитуды гармонических составляющих кратных скважности Q равны нулю (например, равны нулю амплитуды четных гармоник на рисуноке 1.6, где принято , и шестая, двенадцатая и т.д., где принято ).
С изменениями длительности импульса при том же периоде следования импульсов T или с изменением периода T при постоянной длительности спектр существенно преобразуется. Если длительность импульса растет, то увеличивается удельный вес постоянной составляющей и гармоник с небольшими порядковыми номерами, а удельный вес высших гармоник падает. Если, наоборот, уменьшить длительность импульса , то удельный вес гармоник с небольшим порядковым номером уменьшается, а удельный вес высших гармоник растет.
При изменении не длительности импульсов , а периода их повторения T спектр амплитуд становится реже или гуще. Так, с увеличением периода T основная частота уменьшается () и спектр становится гуще.
Рисунок 1.7 - Спектры фаз при различных началах отсчета времени
1.3.2 Практическая ширина спектра
Теоретически, как указывалось выше, для большинства периодических функций спектр неограничен, т.е. для передачи сигналов телемеханики без изменения формы необходимы бесконечно большая полоса пропускания канала связи и отсутствие амплитудных и фазовых искажений. Практически все каналы связи имеют ограниченную полосу пропускания, и форма сигналов при передаче по каналу изменяется даже при отсутствии в этой полосе амплитудных и фазовых искажений. Очевидно, важно передать ту часть спектра сигнала, которая содержит гармонические составляющие с относительно большими амплитудами. В связи с этим вводится понятие практической ширины спектра сигнала. Под практической шириной спектра сигнала понимается та область частот, в пределах которой лежат гармонические составляющие сигнала с амплитудами, превышающими наперед заданную величину.
Поскольку средняя мощность, выделяемая сигналом на активном сопротивлении, равном 1 Ом, складывается из мощностей, выделяемых на этом сопротивлении гармоническими составляющими,
, (1.20)
практическая ширина спектра с энергетической точки зрения может быть определена как область частот, в пределах которой сосредоточена подавляющая часть мощности сигнала.
В качестве примера определим практическую ширину спектра периодической последовательности прямоугольных импульсов (рисунок 1.8,а), если требуется учесть все гармонические составляющие сигнала, амплитуды которых более 0,2 от амплитуды первой гармоники. Число подлежащих учету гармоник k может быть получено из выражения
;
Откуда .
Таким образом, практическая ширина спектра в рассмотренном примере оказывается равной , в ней размещаются всего три гармоники (первая, третья и пятая) и постоянная составляющая.
Средняя мощность, выделяемая в активном сопротивлении, равном 1 Ом, перечисленными составляющими, равна
.
Средняя мощность, выделяемая в этом же сопротивлении всеми составляющими сигнала, будет
.
Таким образом, , т.е. составляющие, входящие в практический спектр, выделяют в активном сопротивлении 96 всей мощности сигнала. Очевидно, расширение практического спектра данного сигнала (свыше 51) с энергетической точки зрения нецелесообразно.
Ограничение спектра сигнала оказывает также влияние на его форму. Для иллюстрации на рисунке 1.8 показано изменение формы прямоугольных импульсов при сохранении в спектре только постоянной составляющей и первой гармоники (рисунок 1.8, б), при ограничении спектра частотой (рисунок 1.8, в) и при ограничении спектра частотой (рисунок 1.8, г). Как следует из рисунка, чем круче должен быть фронт импульса, тем большее число высших гармонических составляющих должно входить в состав сигнала.
Рисунок 1.8 - Формы сигнала при ограничении спектра последовательности прямоугольных импульсов
Рассмотренная зависимость формы периодического сигнала от количества суммируемых гармоник показывает, что при выборе практической ширины спектра сигнала нельзя ограничиваться только энергетическими соображениями. Необходимо учитывать требования к сигналу на выходе системы, как с энергетической точки зрения, так и с точки зрения сохранения его формы. В общем случае практическая ширина спектра сигнала выбирается из условия
, (1.21)
где = 0,5- 2 - коэффициент формы импульса; при = 1 обеспечивается передача около 90 всей энергии сигнала.
В кодоимпульсных системах телеизмерения, а также во многих системах телеуправления каждая кодовая комбинация состоит из определенной последовательности прямоугольных импульсов и пауз. Кодовая комбинация, соответствующая данной величине измеряемого параметра или команде, может периодически передаваться по каналу связи. Спектр такого сигнала зависит, конечно, от того какая именно кодовая комбинация передается. Но самым главным фактором, определяющим удельный вес высших гармоник спектра, остается наибольшая частота следования импульсов. Поэтому и для кодоимпульсных систем при определении практически необходимой ширины полосы частот выбирают сигнал в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов (рисунок 1.5). Параметр выбирают равным длительности самого короткого импульса среди всех встречающихся в кодовых комбинациях, период следования . В этом случае наибольшая частота следования импульсов и частота основной гармоники спектра . Необходимая ширина полосы частот сигнала определяется дискретным спектром с ограниченным числом составляющих и в соответствии с выражением (1.21).
Характер спектра, определяющий требуемую полосу частот, зависит не только от вида сигнала, но и от условий, существующих в тракте передачи. Если переходные процессы, возникающие в системе при передаче одного импульса, заканчиваются до момента возникновения следующего импульса, то вместо периодической последовательности импульсов можно рассматривать передачу независимых одиночных импульсов.
1.4 Спектр одиночного прямоугольного импульса
Одиночный импульс можно рассматривать как непериодический сигнал, так как не существует конечного интервала времени T, отвечающего условию
.(1.22)
Наиболее просто и наглядно спектр непериодического сигнала можно получить из спектра периодического сигнала (1.16), принимая, что период T стремится к бесконечности, т.е. путем предельного перехода от ряда Фурье к интегралу Фурье
. (1.23)
Величину называют спектральной функцией или просто спектральной плотностью.
Рассчитаем спектральную плотность одиночного прямоугольного импульса длительностью (рисунок 1.9).
Согласно (1.23)
.(1.24)
Последнее выражение может быть представлено в несколько ином виде:
. (1.25)
Здесь текущая частота может принимать любые значения от нулевой до бесконечно большой (сплошной спектр). График для приведен на рисунке 1.10.
Рисунок 1.9 - Прямоугольный импульс
Рисунок 1.10 - Спектр амплитуд прямоугольного импульса
При частотах спектральная плотность. Учитывая характер распределения , можно отметить, что требуемая полоса частот вполне определяется спектром в пределах первого (k =1) нулевого значения спектральной плотности. При этом , где . Таким образом, для непериодического сигнала необходимая полоса частот может быть найдена из уравнения
(1.26)
Данный вывод вытекает и из того, что энергия непериодического сигнала пропорциональна интегралу от квадрата спектральной плотности
(1.27)
Если спектр сигнала ограничивается частотой , то энергия уменьшается до значения
(1.28)
Зависимость энергии от наибольшей частоты ограничения спектра прямоугольного импульса показана на рисунке 1.11.
Из рисунка 1.10 и 1.11 следует, что наибольшее энергетическое значение имеют составляющие низкочастотной части спектра импульса. С ростом ширины сохраняемой части спектра от нуля до величины энергия быстро увеличивается и достигает 90 всей энергии W. При дальнейшем увеличении спектра энергия W нарастает все медленнее. Таким образом, при ширине спектра или обеспечивается передача значительной части энергии сигнала. Чем короче импульс, тем более широкий спектр должен быть сохранен.
Итак, мы рассмотрели как сообщения (первичные сигналы), с которыми приходится иметь дело в телемеханике, так и переносчики, с помощью которых они передаются. Прежде чем переходить к изучению методов образования сигналов, остановимся на некоторых вопросах преобразования непрерывных сообщений в дискретные. Такое преобразование имеет место в цифровых телеизмерительных системах, в системах связи при передаче речи, музыки, телевизионных изображениях и т.п.
Рисунок 1.11 - Зависимость энергии импульса от ширины сохраняемой части спектра
1.5 Преобразование непрерывных сообщений в дискретные сигналы
1.5.1 Квантование по времени (дискретизация)
Непрерывные сообщения представляют собой непрерывные функции времени с бесконечным числом промежуточных точек. Для передачи таких сообщений без погрешности необходим канал связи с бесконечной пропускной способностью. На практике всегда передача сообщений осуществляется с ограниченными спектром частот и точностью, так как все каналы имеют ограниченную пропускную способность.
Если непрерывное сообщение имеет ограниченный спектр частот, оно всегда может быть передано своими значениями в отдельные моменты времени, т.е. может быть превращено в дискретное во времени сообщение, состоящее из последовательного во времени ряда значений.
Возможность такой замены была впервые установлена и сформулирована в 1933 г. В. А. Котельниковым в виде следующей теоремы: «Если функция f(t) не содержит частот выше Fmax Гц, то она полностью определяется своими мгновенными значениями в моменты времени, отстоящие друг от друга на 1/2Fmax», т. е.
.(1.29)
Функцию с ограниченным спектром можно записать в виде тригонометрического ряда
, (1.30)
где k - порядковый номер отсчета функции.
При этом функция вполне определяется своими мгновенными значениями , отсчитанными через равные интервалы времени t, называемые интервалами дискретизации (рисунок 1.12).
Свойства ряда (1.30) основываются на свойстве функции , равной 1 при x=0 и равной 0 при x, кратных (180, 360, 540 и т.д.).
Физический смысл преобразования состоит в том, что каждый член ряда (1.30) представляет собой отклик идеального фильтра нижних частот с граничной частотой среза на очень короткий импульс, возникающий в момент времени (рисунок 1.12) и имеющий площадь, равную мгновенному значению функции f(t).
Интересным свойством ряда (1.30) является то, что значения ряда в момент определяются только k-м членом ряда, так как все другие члены в этот момент времени обращаются в нуль:
(1.31)
Следовательно, несмотря на то, что выходные функции перекрываются, значением заданной функции в момент отсчета является только одно из ее значений.
Согласно теореме Котельникова для однозначного представления функции с ограниченным спектром на интервале времени T достаточно иметь N значений этой функции, т.е.
. (1.32)
Аналогичные результаты можно получить для функций со спектром частот в промежутке от F1 до F2.
Таким образом, непрерывное сообщение сводится к сигналу в виде последовательности импульсов, амплитуда которых равна значению исходной функции, передаваемой в дискретные моменты времени kt, а интервалы между ними .
При выполнении условий (1.29) непрерывная и дискретная во времени функции обратимы между собой (тождественны).
Для преобразования дискретной функции в непрерывную нужно включить идеальный фильтр частот с частотой среза равной.
Рассмотренный процесс преобразования непрерывного сообщения в дискретный во времени сигнал называется дискретизацией во времени.
В заключение следует отметить, что при определении на практике интервала дискретизации теорему Котельникова можно применять с поправкой
, (1.33)
где - коэффициент, зависящий от точности воспроизведения функции и способа интерполяции; при линейной интерполяции , при ступенчатой (относительная погрешность воспроизведения).
Рисунок 1.12 - Разложение функции f(t) с ограниченным спектром частот по В.А. Котельникову
1.5.2 Дискретизация двумерной функции
Все большую часть передаваемых по линии связи сообщений, составляют сигналы, являющиеся функциями не только времени - л(t) (речь, музыка и т.п.), но и ряда других переменных, например, л(x, y), л(x, y, t) (статические и динамические изображения, карты физических полей и т.п.). В связи с этим естественным является вопрос: можно ли так, как это делается для временных сигналов (или других функций одной переменной), производить дискретизацию многомерных сигналов (функций нескольких переменных)?
Ответ на этот вопрос дает теорема дискретизации для двумерных (или в общем случае - для многомерных) сигналов, которая утверждает: функция двух переменных л(x, y), двумерное преобразование Фурье которой
(1.34)
равно нулю при fx ? fx max и fy ? fy max, однозначно определяется своими значениями в равноотстоящих точках плоскости переменных x и y, если интервал дискретизации удовлетворяет условию Дx ? 1/2fx max, Дy ? 1/2fy . Процедура дискретизации двумерной функции иллюстрируется примером, приведенным на рисунке 1.13.
Доказательство двумерной теоремы дискретизации основано, так же как и для одномерного случая, на однозначном соответствии между сигналами и их спектрами: одинаковым изображениям (двумерным функциям) соответствуют одинаковые спектры, и наоборот, если спектры двух функций одинаковы, то и сами эти функции равны друг другу.
Преобразование Фурье (спектр) дискретизованной двумерной функции FF{л(ix, jy)} получается периодическим продолжением спектра исходной непрерывной функции л(x, y) в точки частотной плоскости (kfx , lfy) (рисунок 1.14), где fx и fy - так называемые «пространственные частоты», являющиеся аналогами обычной «временной» частоты и отражающие скорость изменения двумерной функции л (x, y) по соответствующим координатам (крупные фрагменты изображения - низкие частоты, мелкие детали - высокие частоты).
Аналитически это можно записать следующим образом:
(1.35)
Из рисунка 1.8 видно, что если соблюдается условие неперекрываемости периодических продолжений спектра FF{л(ix, jy)}, а это справедливо при Дx?1/2fxmax , Дy ? 1/2fy max , то с помощью идеального двумерного ФНЧ с частотной характеристикой вида:
(1.36)
из спектра дискретизованной функции FF{л(ix, jy)} можно абсолютно точно выделить спектр исходной непрерывной функции FF{л(x, y)} и, следовательно, восстановить саму функцию.
Рисунок 1.13 - Процедура дискретизации двухмерных изображение:
а - исходное изображение; б - дискретизация по осям x и y;
в - дискретизированное изображение
Таким образом, видно, что не существует принципиальных отличий в дискретизации между одномерными и двумерными (многомерными) функциями. Результатом дискретизации в обоих случаях является совокупность отсчетов функции, различия могут быть лишь в величине шага дискретизации, числе отсчетов и порядке их следования.
Рисунок 1.14 - Спектр дискретизированной двухмерной функции
1.5.3 Квантование по времени и по уровню
При преобразовании аналоговой величины в код квантование осуществляется с заданными шагами как по времени, так и по уровню.
На рисунке 1.15 показано, как производится квантование по уровню и по времени функции f(t). Сначала проводят линии, параллельные вертикальной оси f(t) с шагом t, затем параллельные горизонтальной оси t с шагом q.
Квантование осуществляют заменой через шаг t значений функции f(t) ближайшим дискретным уровнем. Этот уровень и является тем дискретным значением, которое заменяет значение функции в данный дискретный момент времени.
Если необходимо представить себе ступенчатую ломаную линию, которая в результате квантования заменяет непрерывную функцию, все полученные точки следует соединить так, как сделано на рисунке 1.15.
Рисунок 1.15 - Преобразование непрерывной величины в код
Рисунок 1.16 - Квантование по уровню равномерное:
а - процесс квантования; б - погрешность квантования;
в - характеристика квантования
Рисунок 1.17 - Квантование по уровню неравномерное:
а - процесс квантования; б - погрешность квантования;
в - характеристика квантования
Квантование приводит к искажению сообщений. Так как наименее точно функция передается в точке, находящейся между двумя уровнями квантования и отстоящей от них на половину интервала квантования q/2, то максимальная ошибка квантования по уровню
,(1.37)
а мощность шума квантования при равномерном квантовании
(1.38)
При достаточно большом числе уровней квантования N распределение погрешности квантования в пределах от - q/2 до + q/2 будет равномерным независимо от закона распределения самой функции f(t). Среднеквадратичное значение погрешности квантования по уровню
, (1.39)
т.е. в раз меньше максимальной.
Что касается точности преобразования (квантования), то обычно она задается в виде приведенной относительной погрешности в процентах. По определению, . Подставив значение из (1.37), получим выражение для шага квантования при
(1.40)
После того как непрерывное сообщение с помощью квантования будет преобразовано в дискретное сообщение, необходимо каждому его уровню присвоить цифровой эквивалент, как правило, в двоичном неизбыточном коде (см. рисунок 1.15) и передать по каналу связи. При этом, если известен шаг квантования q, то число уровней квантования N и число разрядов кодовой комбинации K при можно определить из выражения
.(1.41)
Пример 1. Предположим, что необходимо произвести квантование непрерывной функции, изменяющейся от нуля до 100 В, с точностью = 1%. Определить величину шага квантования, число уровней квантования и число разрядов кодовой комбинации. Согласно (1.40), В. Из (1.41) определим, что необходимо 50 уровней квантования, а число разрядов . Такое число уровней устанавливается, если измерение в данной точке производят до ближайшего уровня (нижнего или верхнего). При схемной реализации отсчет часто производят до какого-нибудь одного уровня (только нижнего или только верхнего). В этом случае для обеспечения точности квантования в 1 % от 100 В число уровней следует взять 100, так как , а следовательно k = 7.
1.6 Модуляция. Основные понятия и определение
Для передачи информации требуется, чтобы сигналы имели параметры селекции и информационные параметры. Параметры селекции позволяют выделить полезный сигнал из совокупности сигналов и помех. Информационные параметры служат для переноса сообщений. Управление информационным параметром переносчика в соответствии с законом изменения передаваемого сообщения называют модуляцией. Выделение переданного сообщения из сигнала называют демодуляцией.
Основное назначение модуляции является преобразование или перенос сигнала из области более низких частот в область более высоких частот для передачи с помощью радиосвязи или многоканальных кабельных линий. Последние могут иметь металлическое или оптоволоконное исполнение.
В зависимости от функциональной формы и числа параметров переносчика может быть большое число различных методов модуляции. Например, если переносчиком является гармоническое колебание, характеризуемое амплитудой, частотой и фазой, то можно осуществить амплитудную, частотную и фазовую модуляции. Применяют и комбинированную модуляцию, когда в соответствии с изменением передаваемого сигнала одновременно изменяются два независимых параметра переносчика. Независимо от вида модуляции необходимо, чтобы один из параметров сигнала оставался постоянным для целей селекции из множества других сигналов и помех.
Если под действием передаваемого сигнала информационный параметр переносчика изменяется непрерывно, то модуляция называется непрерывной. К непрерывным видам модуляции относят амплитудную, частотную и фазовую модуляцию гармонического колебания. Если в роли переносчика используют периодическую последовательность импульсов, то модуляцию называют импульсной. Различают амплитудно-импульсную, частотно-импульсную, широтно-импульсную и фазоимпульсную модуляции. Если при модуляции информационный параметр принимает счетное число значений, то такую модуляцию называют дискретной или цифровой. К дискретным видам относятся амплитудная, частотная и фазовая модуляции (манипуляции). Если счетные значения пронумеровать в виде цифр и передать их по линии связи, то можно говорить об импульсно-кодовой модуляции (см. рисунок 1.15).
Основной задачей управления информационными параметрами сигналов является разработка методов анализа и синтеза модуляторов и демодуляторов (модемов).
Контрольные вопросы
1. Какой сигнал называется регулярным?
2. Запишите выражение для периодичного сигнала.
3. Какой сигнал называется не периодическим?
4. Приведите временную диаграмму для дискретного сигнала.
5. Запишите ряд Фурье для периодичного сигнала.
6. Что означает представление сигнала с заданным периодом рядом Фурье?
7. Приведите спектр периодически повторяющихся прямоугольных импульсов.
8. Приведите выражение для средней мощности периодических прямоугольных импульсов.
9. Что понимается под практической шириной спектра сигнала?
10. Приведите форму сигнала при ограничении спектра прямоугольных импульсов, имеющих скважность Q =3 и ограниченных третьей гармонической составляющей.
11. Приведите выражение для спектра непериодического сигнала.
12. Поясните график зависимости энергии импульсов от ширины сохраняемой части спектра.
13. Сформулируйте теорему В.А. Котельникова о преобразовании непрерывных сообщений в дискретные сигналы.
14. Сформулируйте теорему дискретизации для двумерных сигналов.
2. Непрерывная модуляция
Сигнал несущей частоты - в предположении, что он синусоидальный, - может быть представлен в виде гармонического колебания :
(2.1)
где - угловая частота.
- амплитуда носителя;
- произвольная фаза;
- линейная частота;
=- полный угол;
Если по закону модулирующего сообщения (первичного сигнала) менять амплитуду или полный угол , то получим соответственно амплитудную (АМ) и угловую модуляции.
Угловая модуляция может быть реализована двумя путями: с помощью фазовой модуляции (ФМ), когда фаза изменяется в соответствии с амплитудой модулирующего сигнала, и частотной модуляции (ЧМ), когда частота несущей изменяется пропорционально амплитуде модулирующего сообщения. Иногда в системах телемеханики возникает необходимость одновременно изменять по закону модулирующего сообщения два параметра носителя.
Рассмотрим более подробно АМ, ЧМ, ФМ и одновременную модуляцию по амплитуде и по частоте.
2.1 Амплитудная модуляция
Изменение амплитуды носителя по закону передаваемого сообщения называется амплитудной модуляцией (АМ).
Если модулирующий сигнал (полезное сообщение) описывается выражением
(2.2)
а носитель - выражением
(2.3)
то согласно определению АМ, амплитуда носителя будет изменяться по закону C(t).
. (2.4)
Подставим (2.4) в (2.3) и получим выражение для АМ сигнала
(2.5)
где k - коэффициент пропорциональности, устанавливающий связь между амплитудой модулирующего сообщения и изменением амплитуды носителя.
Подставив (2.2) в (2.5), получим
(2.6)
где - коэффициент глубины амплитудной модуляции, или просто коэффициент модуляции.
Для того чтобы модуляция была без искажений, коэффициент модуляции не должен быть больше единицы, т.е. . При наступает перемодуляция, при которой форма огибающей не повторяет закон изменения исходного сигнала, кроме того, в точках перемодуляции фаза носителя изменяется на .
Временные диаграммы C(t), UH(t), UAM(t)показаны на рисунке 2.1. Из временной диаграммы для АМ сигнала следует, что
.
Заменив в выражении (2.6) произведение косинусов, получим, что
(2.7)
т.е. спектр сигнала передачи, полученного в результате амплитудной модуляции, состоит из трех гармонических составляющих (рисунок 2.2,а): основной (несущей) с частотой щ1 и двух боковых - верхней с частотой щ1+ и нижней с частотой щ1- . Полоса частот, занимаемая АМ - сигналом, щ = 2.
Если модулирующее сообщение содержит n гармонических составляющих (а не одну гармонику), т.е. характеризуется полосой частот от min до max (рисунок 2.2,б) и описывается выражением
(2.8)
то спектр сигнала передачи кроме основной составляющей будет содержать нижнюю (НБП) и верхнюю (ВБП) боковые полосы (см. рисунок 2.2, в).
Рисунок 2.1 - Процесс получения амплитудно-модулированного сигнала
Рисунок 2.2 - Спектры АМ cигнала
Выражение для АМ-сигнала в данном случае имеет вид:
(2.9)
a полоса частот щ = 2max.
Как следует из (2.7) UAM (t) может быть представлена в виде суммы (геометрической) трех векторов (рисунок 2.3).
Рисунок 2.3 - Векторное представление АМ-сигнала
Если на плоскости, вращающейся с круговой частотой щ1 , изобразить вектор основной составляющей, то векторы боковых составляющих будут вращаться относительно этого вектора в противоположных направлениях с частотой . Эти векторы в каждый момент времени занимают такое положение, что их равнодействующая всегда направлена вдоль вектора основной составляющей. В результате сложения трех векторов получаем результирующий вектор, длина которого меняется от до Umax = .
Из анализа выражения (2.7) можно установить, что нижняя и верхняя боковые составляющие спектра являются независимыми и в равной степени отражают передаваемую информацию. Основная составляющая информационного значения не имеет. В связи с этим определим распределение мощности сигнала по составляющим спектра (рисунок 2.2,а). В сигнале, модулированном по амплитуде, принято различать следующие средние мощности:
- за период носителя при отсутствии модуляции - P0 (мощность молчания)
; (2.10)
- за период носителя во время модуляции
, (2.11)
; (2.12)
- за период модулирующего сигнала (информационная мощность), согласно рисунку 2.2,a .
. (2.13)
Расчет Pс по (2.13) можно применять только в том случае, когда частоты переносчика щ1 и модулирующего сигнала кратны между собой. В противном случае будет иметь место ошибка; однако, как правило, период модулирующего сигнала значительно больше периода переносчика и ошибка получается незначительной.
При m=1 (стопроцентная модуляция)
;; (2.14)
Из выражения (2.14) следует, что полезное приращение средней мощности колебания, в основном определяющее условия выделения модулирующего сигнала при приеме, не превышает половины мощности режима молчания. Мощность в максимальном режиме Pmax в четыре раза превышает мощность в режиме молчания. Эта особенность АМ является ее существенным недостатком, ухудшающим использование мощности передатчика.
На основании анализа спектра сигнала передачи, распределения мощности сигнала по составляющим его спектра и информационного значения составляющих можно заключить, что для уменьшения требуемой полосы частот, повышения помехоустойчивости сигнала за счет перераспределения мощности целесообразно исключить из спектра сигнала основную составляющую, как не имеющую информационной нагрузки (не зависит от коэффициента модуляции mAM), и одну из боковых полос (нижнюю или верхнюю). При реализации этих условий будем иметь систему с передачей одной боковой полосы (однополосная амплитудная модуляция ОАМ), в которой полоса передаваемых частот сокращается в два раза, так что при многоканальной связи число каналов может быть почти удвоено, а уровень помех в каждом канале снижается в два раза, что равносильно увеличению отношения сигнал/шум в два раза.
Напряжение или мощность передаваемой боковой полосы при той же номинальной мощности усилителей канала связи могут быть повышены со значения mUщ1 /2 до (1+m)Uщ1, так как при обычной амплитудной модуляции наибольшее напряжение как раз равно этой величине.
После демодуляции величина исходного сигнала в случае АМ пропорциональна амплитуде огибающей mUщ1. В случае ОАМ при наибольшей глубине модуляции (m=1) получается выигрыш в величине исходного сигнала в (m+1)/m=2 раза по напряжению, т.е. в четыре раза по мощности.
Таким образом, результирующий выигрыш при переходе от двухполосной к однополосной АМ по мощности получается в восемь раз. Однополосный АМ-сигнал при передаче нижней боковой составляющей можно записать в виде
В заключение отметим, что функция, представленная в виде тригонометрического ряда (2.9), принадлежит к классу почти периодических функций. Таким образом, амплитудно-модулированное колебание является почти периодическим сигналом.
2.2 Частотная модуляция (ЧМ)
При частотной модуляции по закону модулирующего (передаваемого) сигнала
(2.15)
изменяется мгновенное значение частоты щ1(t)носителя (рисунок 2.4)
. (2.16)
Мгновенное значение частоты щ1 модулированного колебания определяется выражением
, (2.17)
где щ1 - частота немодулированного носителя.
Полная фаза модулированного колебания определяется в виде
. (2.18)
Отсюда видно, что при ЧМ имеет место изменение фазы колебания, т.е. ФМ.
Подставив (2.18) в (2.16), получим выражение для частотно-модулированного сигнала
(2.19)
где щg= кЧМ - девиация частоты, т.е. максимальное отклонение частоты от значения щ1;
mЧМ = щg /- индекс частотной модуляции.
Индекс частотной модуляции фактически равен максимальному отклонению фазы ЧМ-колебания, т.е. mЧМ =max. Он не зависит от средней щ1 (немодулированной) частоты, а определяется исключительно величиной девиации частоты щg и модулирующей частотой .
Векторное представление ЧМ-колебания для рассмотренного случая показано на рисунке 2.5. Вектором Uщ1 показано немодулированное высокочастотное колебание. Чтобы этот вектор был неподвижен, предполагаем, что ось времени вращается по часовой стрелке с угловой скоростью щ1. Приращение фазы вектора Uщ1 изменяется по гармоническому закону с частотой . Максимальное изменение фазы определяется индексом модуляции mЧМ, т.е. вектор Uщ1 отклоняется в обе стороны на угол mЧМ. Например, если mЧМ =1, то это означает, что вектор Uщ1 отклоняется в обе стороны на один радиан. На практике с целью повышения помехоустойчивости приема при использовании ЧМ применяются большие значения mЧМ.
На рисунке 2.6 приведены зависимости индекса модуляции mЧМ и девиации частоты щg ЧМ-колебания от частоты модулирующего сигнала .
Как видно из рисунка 2.6 и соответствующих выражений, щg от не зависит и определяется только величиной U, а mЧМ с увеличением убывает.
Рисунок 2.4 - Процесс получения частотно-модулированного сигнала
Рисунок 2.5 - Векторное представление ЧМ сигнала
Рисунок 2.6 - Зависимость mЧМ и щg от при ЧМ
2.3 Фазовая модуляция (ФМ)
При фазовой модуляции по закону модулирующего сигнала изменяется начальная фаза.
Рассмотрим частный случай, когда модулирующий сигнал является гармоническим, т.е.
, (2.20)
а носитель описывается выражением
. (2.21)
Тогда полная фаза ФМ-колебания в соответствии с определением ФМ запишется в виде
. (2.22)
Обозначим
, (2.23)
где mФМ - индекс фазовой модуляции, т.е. максимальное отклонение фазы колебания;
кФМ - коэффициент пропорциональности, определяющий связь между модулирующим сигналом и изменением фазы колебания.
Подставив (2.22) в (2.21), получим выражение для ФМ в виде
. (2.24)
Мгновенное значение частоты ФМ-колебания равно
, (2.25)
, (2.26)
где щg - девиация частоты колебания.
Процесс получения ФМ-сигнала показан на рисунке 2.7, а векторное представление - на рисунке 2.8.
Сравнение выражений (2.19) и (2.24) показывает, что при гармоническом модулирующем сигнале выражение, описывающее ЧМ-колебания, отличается от такового для ФМ-колебания только фазой гармонической функции, определяющей изменение полной фазы носителя. Векторное представление ФМ-колебания (рисунок 2.8) такое же, как и для ЧМ-колебания (см. рисунок 2.5), т.е. это будет качающийся вектор с постоянной длиной Uщ1 и с максимальным углом отклонения в обе стороны.
На рисунке 2.9 приведены зависимости индекса модуляции и девиации частоты ФМ-колебания от частоты модулирующего сигнала .
В соответствии с выражениями (2.23) и (2.26) индекс модуляции mФМ от не зависит и определяется только величиной амплитуды модулирующего сигнала U, девиация частоты щg прямо пропорциональна частоте модулирующего сигнала.
Рисунок 2.7 - Процесс получения ФМ-сигнала
Рисунок 2.8 - Векторное представление ФМ-сигнала
Рисунок 2.9 - Зависимость mФМ и щg от при ФМ
2.3.1 Различие ЧМ- и ФМ-колебаний
Итак, при модуляции одним тоном по характеру колебания и его свойствам нельзя заключить, с какой модуляцией мы имеем дело - с частотной или фазовой. Различие между ЧМ и ФМ проявляется при изменении частоты модуляции или при одновременной модуляции полосой частот.
При ЧМ величина девиации частоты щg остается постоянной при изменении частоты модуляции . Величина же индекса модуляции mЧМ =max с увеличением частоты модуляции убывает (см. рисунок 2.6).
При ФМ величина индекса модуляции mФМ =max остается постоянной при изменении частоты модуляции . Девиация частоты щg изменяется прямо пропорционально частоте модуляции (см. рисунок 2.9).
Если модуляция осуществляется не одним гармоническим, а сложным сигналом, то структура модулированного колебания будет различной для ЧМ и ФМ.
В случае ЧМ медленным изменениям модулирующего сигнала (т.е. низким частотам его спектра) будут соответствовать очень большие значения mЧМ =max (см. рисунок 2.6). В случае ФМ медленным изменениям модулирующего сигнала будут соответствовать очень малые значения девиации частоты щg (см. рисунок 2.9).
Наконец, Чм и ФМ различаются по способам их технического осуществления. При ЧМ обычно применяется прямое воздействие на частоту колебания задающего генератора. В случае ФМ задающий генератор вырабатывает стабильную частоту, а фаза модулируется в одном из последующих каскадов передатчика.
2.4 Спектры сигнала с угловой модуляцией
Рассмотрим случай модуляции одним тоном. Выражение для сигнала, модулированного по частоте или фазе, запишем в виде
. (2.27)
Произведя преобразования, получим
(2.28)
Рассмотрим сначала спектр сигнала, когда m<<1. Тогда можно считать, что
Подставив эти приближенные равенства в формулу (2.28), получим
(2.29)
Сравнивая выражения (2.7) и (2.29), заключаем, что спектр ЧМ или ФМ-сигнала при малом значении m состоит, как и спектр АМ сигнала, из несущей частоты щ1 и двух боковых частот щ1+ и щ1-. Единственное отличие заключается в сдвиге фазы сигнала нижней боковой частоты (знак минус) на 1800 относительно его положения при АМ. Спектр амплитуд сигнала с угловой модуляцией при m<<1 показан на рисунке 2.10.
Так как фаза отдельных составляющих сигнала этой диаграммой не учитывается, то характер диаграммы такой же, как и в случае АМ (см. рисунок 2.2,а). Отметим, что в данном случае влияние индекса модуляции m совпадает с влиянием коэффициента глубины модуляции mАМ, а ширина спектра
?щ=2?. (2.30)
Последний вывод говорит о том, что при очень малых величинах девиации частоты щg = m (по сравнению с ) ширина спектра от величины щg не зависит. Векторное изображение рассмотренного случая дано на рисунке 2.11.
Рисунок 2.10 - Спектр амплитуд сигнала с угловой модуляцией при m<<1
Рисунок 2.11 - Векторное изображение сигнала с угловой модуляцией при m<<1
Оно отличается от векторного изображения АМ-сигнала (см. рисунок 2.3) только направлением вектора, изображающего составляющую нижней боковой частоты. В результате вектор модуляции BA всегда перпендикулярен к направлению вектора Uщ1. Вектор ОА, изображающий результирующее колебание, изменяется по фазе и по амплитуде. Однако при m=max<<1 амплитудными изменениями можно пренебречь, вследствие чего модуляция может, в первом приближении, рассматриваться как чисто угловая.
Обратимся к рассмотрению более общего случая, когда m - любая величина. Для этого функции и из выражения (2.28) разложим в тригонометрические ряды.
В теории Бесселевых функций доказываются следующие соотношения:
(2.31)
где Jn(m) - Бесселева функция первого рода n-го порядка от аргумента m.
С учётом формул (2.31) выражение (2.28) перепишем в виде
Заменив в этом выражении произведения косинусов и синусов суммами, окончательно получим
(2.32)
Таким образом, при угловой модуляции спектр сигнала состоит из бесконечного числа боковых частот, отличающихся от несущей частоты щ1 на n.
Примерный вид спектра сигнала с угловой модуляцией одним тоном при m=3 и Uщ1=1 В представлен на рисунке 2.12. По мере удаления от щ1 амплитуды боковых составляющих уменьшаются.
Рисунок 2.12 - Спектр сигнала с угловой модуляцией при m=3 и =const
Хотя теоретически спектр колебаний с угловой модуляцией бесконечен, практически он ограничен. Практическую ограниченность спектра сигнала с угловой модуляцией позволяют усмотреть свойства Бесселевых функций. При n>m функция Jn(m) (таблица 2.1) имеет малые значения. Это означает, что амплитуды боковых составляющих в рассмотренном спектре сигнала с угловой модуляцией становятся очень малыми и ими можно пренебречь. При увеличении m происходит перераспределение энергии. Все большая часть энергии переносится боковыми составляющими.
Как следует из (2.33), практически ширина полосы равна удвоенной девиации частоты. Полоса частот, равная 2щg, называется полосой качания, так как в процессе модуляции несущая частота может принимать любое мгновенное значение внутри интервала щ 1 щg.
Таблица 2.1 - Значения Бесселевых функций Jn(m)
Этим и определяется практическая ширина спектра сигнала с угловой модуляцией, т.е.
m?5 при;(2.33)
m>5 при
Векторная диаграмма сигнала с угловой модуляцией представлена на рисунке 2.13.
На диаграмме показаны вектор основной частоты щ1, первая (щ1), вторая (щ12) и третья (щ13) пары боковых частот. Равнодействующая первой пары боковых частот направлена перпендикулярно к вектору основной частоты, второй - вдоль вектора основной, третьей - перпендикулярно и т.д. В результате сложения всех этих векторов получается вектор, вращающийся по дуге окружности с частотой на угол m радиан.
Рисунок 2.13 - Векторное представление сигнала с угловой модуляцией
Как указывалось выше, различие между ЧМ- и ФМ-сигналами при модуляции одним тоном проявляются только при изменении частоты модуляции . Посмотрим, как будут изменяться спектры ЧМ- и ФМ-сигналов в этом случае.
Для ЧМ-сигналов при m>>1 ширина спектра в соответствии с выражениями (2.19) и (2.33) равна
, (2.34)
т.е. зависит только от амплитуды U модулирующего сигнала. Число спектральных линий (гармонических составляющих) практического спектра ЧМ-колебаний с учетом (2.19), изменяется обратно пропорционально частоте , т.е.
. (2.35)
Поэтому, например, при увеличении частоты модуляции и постоянной амплитуде U число спектральных составляющих уменьшается (2.35), а практическая ширина спектра ЧМ-колебаний остается постоянной, ибо
(2.36)
И, наоборот, с уменьшением частоты число спектральных составляющих возрастает (2.35). При этом практическая ширина спектра в соответствии с (2.36) опять-таки остается постоянной.
Для ФМ-колебаний при m>>1 ширина спектра в соответствии с выражениями (2.23), (2.26) и (2.33) равна
, (2.37)
т.е. она зависит как от амплитуды Umax, так и от частоты модулирующего сигнала. При ФМ число спектральных линий спектра при U=const остается неизменным. С изменением при U=const изменяется интервал между соседними гармоническими составляющими и общая ширина спектра ФМ-сигнала также изменится.
2.5 Сравнение АМ-, ЧМ- и ФМ- сигналов
Сравним указанные виды модуляции по их двум основным характеристикам: средней за период высокой частоты мощности и ширине спектра.
Для АМ-сигналов средняя за период высокой частоты мощность изменяется, так как изменяется амплитуда сигнала. Эта мощность в максимальном режиме в (1+mАМ)2 раз больше мощности молчания. Ширина спектра АМ сигнала зависит от величины максимальной частоты модуляции и равна 2max.
Для ЧМ-сигналов средняя за период высокой частоты мощность постоянна, так как амплитуда колебаний неизменна (Uщ1= const). Ширина спектра ЧМ-сигнала, равна 2щg, зависит только от амплитуды модулирующего сигнала и не зависит от его частоты.
Для ФМ-колебаний средняя за период высокой частоты мощность также неизменна, ибо Uщ1=const. Ширина спектра равна 2m=2щg, и зависит как от амплитуды модулирующего сигнала, так и от его частоты.
Таким образом, практическая ширина спектра колебаний с угловой модуляцией в m раз больше ширины спектра АМ-колебаний.
2.6 Одновременная модуляция по амплитуде и по частоте
В ряде случаев возникает необходимость в передаче двух сообщений с помощью одного носителя. Тогда одним сообщением носитель модулируют по частоте, а другим - по амплитуде. Наиболее простой по составу спектр сигнала с двойной модуляцией получится при гармоническом законе изменения, как частоты, так и амплитуды. Пусть по частоте носитель модулируется сообщением с частотой 1, а по амплитуде - с частотой 2. Тогда частота и амплитуда носителя будут изменяться в соответствии с выражениями
, (2.38)
. (2.39)
Модулированное по частоте напряжение было получено выше при постоянной амплитуде Uщ1 (2.32). При изменении амплитуды в этом выражении следует заменить постоянную амплитуду Uщ1 изменяющейся в соответствии с (2.39). Тогда получим:
По сравнению с напряжением, модулированным только по частоте, здесь появляются дополнительные составляющие двух видов:
(2.40)
(2.41)
Чтобы яснее выявить спектральный состав сигнала, предположим сначала, что 1>>2, т.е. изменение амплитуды происходит значительно медленнее, чем изменение частоты. Тогда можно считать, что в спектре частотно-модулированного сигнала около несущего колебания с частотой щ1 и боковых составляющих с частотами щ1n1 появилось дополнительно по два спутника с частотами, отличающимися на 2. Спектр такого сигнала показан на рисунке 2.14.
...Подобные документы
Общие сведения о радиотехнических сигналах, их спектральное представление. Анализ периодических сигналов посредством рядов Фурье. Преобразование заданного графического изображения импульса в аналитическую форму, его разложение в тригонометрический ряд.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 28.12.2011Зависимость помехоустойчивости от вида модуляции. Схема цифрового канала передачи непрерывных сообщений. Сигналы и их спектры при амплитудной модуляции. Предельные возможности систем передачи информации. Структурная схема связи и её энергетический баланс.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 12.02.2013Методы и средства определения частоты электрических сигналов. Временное и спектральное представление. Сигналы электросвязи. Ширина полосы частот сигнала. Конструкция передающей трубки. Графики, иллюстрирующие работу устройства цифрового частотомера.
контрольная работа [490,4 K], добавлен 10.01.2014Частота дискретизации радиосвязи при дельта–модуляции. Оценка линейной дельта–модуляции. Выбор оптимального шага квантования входного сигнала, схемы дельта-модуляторов. Общие сведения об адаптивно-разностной ИКМ. Сравнение цифровых систем кодирования.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 17.03.2011Координатные и энергетические сигналы, их дополнительная коррекция. Выходные сигналы в гамма-камере. Завершение процесса накопления. Цифровая амплитудная селекция. Структурная схема линейной коррекции координат. Вычислитель поправок координатных сигналов.
контрольная работа [426,0 K], добавлен 14.01.2011Сигналы и их характеристики. Линейная дискретная обработка, ее сущность. Построение графиков для периодических сигналов. Расчет энергии и средней мощности сигналов. Определение корреляционных функций сигналов и построение соответствующих диаграмм.
курсовая работа [731,0 K], добавлен 16.01.2015Дискретные способы модуляции, основанные на дискретизации непрерывных процессов как по амплитуде, так и по времени. Преимущество цифровых методов записи, воспроизведения и передачи аналоговой информации. Амплитудная модуляция с одной боковой полосой.
реферат [1,7 M], добавлен 06.03.2016Характеристики векторного пространства. Прием дискретных сигналов с неопределенной фазой. Их преобразование в электрические. Эффективная ширина спектра импульса. Спектры фазомодулированных и частотно-модулированных колебаний. Гармонический синтез функции.
контрольная работа [899,3 K], добавлен 02.07.2013Расчет технических характеристик цифровой системы передачи непрерывных сообщений. Параметры источника непрерывных сообщений. Изучение процесса дискретизации и преобразования случайного процесса в АЦП. Принцип работы модулятора и оптимального приемника.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 27.09.2012Структурная схема сети передачи дискретной информации. Причины возникновения линейных и нелинейных искажений в СПДИ, нормирование АЧХ и ФЧХ. Тип переносчика, формы модуляции и спектры сигналов при передаче ДИ. ЕЭС прямоугольной и синусоидальной формы.
контрольная работа [235,5 K], добавлен 01.11.2011Цифровая обработка сигналов и ее использование в системах распознавания речи, дискретные сигналы и методы их преобразования, основы цифровой фильтрации. Реализация систем распознавания речи, гомоморфная обработка речи, интерфейс записи и воспроизведения.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 10.06.2010Назначение и виды модемов – устройств для передачи данных. Специфика формирования сигналов в источнике бесперебойного питания. Модуляторы с непосредственным и с косвенным воздействием на частоту генератора. Многократная относительная фазовая модуляция.
контрольная работа [120,2 K], добавлен 01.11.2011Разработка устройства преобразования аналоговых сигналов на базе микроконтроллера PIC16F877 и ЦАП AD5346, осуществляющее преобразование в последовательность двоичных кодов, обработку кодов и преобразование результатов обработки в аналоговые сигналы.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 06.06.2012Требования к микросхемам аналогового интерфейса связи. Спектр мощности речевого сигнала. Характеристика сигналов аналоговых сообщений. Последовательность импульсов при передаче точек. Восстановление цифровых сигналов. Уплотнение каналов в телефонии.
презентация [850,5 K], добавлен 22.10.2014Понятие сигнала, под которым понимают как техническое средство для передачи, обращения и использования информации - электрический, магнитный, оптический сигнал; так и физический процесс, представляющий материальное воплощение информационного сообщения.
презентация [1,8 M], добавлен 14.09.2010Спектральные характеристики периодических и не периодических сигналов. Импульсная характеристика линейных цепей. Расчет прохождения сигналов через линейные цепи спектральным и временным методом. Моделирование в средах MATLAB и Electronics Workbench.
лабораторная работа [774,6 K], добавлен 23.11.2014Исследование основных принципов цифровой системы передачи непрерывных сообщений с импульсно-кодовой модуляцией по каналу с шумом. Расчет источника сообщения, дискретизатора, кодера, модулятора, канала связи, демодулятора, декодера, фильтра-восстановителя.
курсовая работа [545,1 K], добавлен 10.05.2011Требуемая импульсная характеристика ФНЧ. Работа разветвителя-дециматора: формирование входного сигнала; оценка работы устройства. Спектры действительной и мнимой составляющих сигнала. Схема переноса спектра устройства. Сигналы на выходах дециматоров.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 12.07.2011Принципы формирования сигнала яркости Еy и цветоразностных сигналов Еr-y, Еb-y и их обратное преобразование в исходные сигналы основных цветов Er, Ев, Eg канала изображения ТВ приемника, зарисовки их осциллограмм. Подбор коэффициентов матрицирования.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 04.03.2011Исследование основных свойств сложных и псевдошумовых сигналов. Метод инвертирования полного периода последовательности. Метод инвертирования части периода последовательности. Выводы по исследованию Кодов Голда. Сигналы типа "белый гауссовский шум".
курсовая работа [593,0 K], добавлен 14.11.2012