Analog signal uzluksiz argumentning uzluksiz funktsiyasidir, ya'ni. mustaqil o'zgaruvchining har qanday qiymati uchun aniqlanadi. Analog signallarning manbalari, qoida tariqasida, fizik jarayonlar va hodisalar bo'lib, ularning rivojlanishida (ma'lum xususiyatlar qiymatlarining o'zgarishi dinamikasi) vaqt, fazoda yoki boshqa har qanday mustaqil o'zgaruvchida, qayd qilingan signal esa, doimiy bo'ladi. uni yaratish jarayoniga o'xshash (analog). Muayyan analog signal uchun matematik belgilarga misol: y(t) = 4,8 tushuntirish[-( t-4) 2 /2.8]. Ushbu signalning grafik ko'rinishiga misol rasmda ko'rsatilgan. 2.2.1, shu bilan birga, funktsiyaning o'zi ham, uning argumentlari ham ma'lum vaqt oralig'ida istalgan qiymatlarni olishi mumkin. y£1 y £ y 2,t£1 t £ t 2. Agar signal qiymatlari yoki uning mustaqil o'zgaruvchilari oraliqlari cheklanmagan bo'lsa, sukut bo'yicha ular -¥ dan +¥ gacha teng deb hisoblanadi. Mumkin bo'lgan signal qiymatlari to'plami har qanday nuqtani cheksiz aniqlik bilan aniqlash mumkin bo'lgan doimiy bo'shliqni tashkil qiladi.
Guruch. 2.2.1. Signalning grafik ko'rinishi y(t) = 4,8 ekspluatatsiya[-( t-4) 2 /2.8].
Diskret signal uning qiymatlarida u ham uzluksiz funktsiyadir, lekin faqat argumentning diskret qiymatlari bilan belgilanadi. Uning qiymatlari to'plamiga ko'ra, u cheklangan (hisoblanadi) va diskret ketma-ketlik bilan tavsiflanadi. y(n×D t), Qayerda y£1 y £ y 2, D t- namunalar orasidagi interval (signalni tanlash oralig'i), n = 0, 1, 2, ..., N– diskret o‘qish qiymatlarini raqamlash. Agar analog signalni tanlash orqali diskret signal olinsa, u qiymatlari koordinatalardagi dastlabki signal qiymatlariga to'liq teng bo'lgan namunalar ketma-ketligini ifodalaydi. n D t.
Shaklda ko'rsatilgan analog signalni namuna olish misoli. 2.2.1, rasmda ko'rsatilgan. 2.2.2. D da t= const (ma'lumotlarning yagona namunasi) diskret signalni qisqartirilgan belgilar bilan tavsiflash mumkin y(n).
Signal notekis tanlangan bo'lsa, diskret ketma-ketliklarning belgilari (matn tavsiflarida) odatda jingalak qavslar ichiga olinadi - ( s(t i)) va o'qish qiymatlari koordinata qiymatlarini ko'rsatadigan jadvallar shaklida berilgan t i. Qisqa, notekis raqamlar ketma-ketligi uchun quyidagi raqamli tavsif ham qo'llaniladi: s(t i) = {a 1 , a 2 , ..., a N}, t = t 1 , t 2 , ..., t N.
Raqamli signal qiymatlarida kvantlangan va argumentida diskret. U kvantlangan panjara funksiyasi bilan tavsiflanadi y n = Q k[y(n D t)], Qayerda Q k- kvantlash darajalari soni bilan kvantlash funktsiyasi k, Kvantlash intervallari esa bir xil yoki notekis bo'lishi mumkin, masalan, logarifmik. Raqamli signal odatda D da argumentning ketma-ket qiymatlarining raqamli massivi shaklida belgilanadi. t = const, lekin, umumiy holatda, signal ixtiyoriy argument qiymatlari uchun jadval ko'rinishida ham ko'rsatilishi mumkin.
Asosan, raqamli signal diskret signalning rasmiylashtirilgan versiyasi bo'lib, uning qiymatlari rasmda ko'rsatilganidek, ma'lum raqamlar soniga yaxlitlanganda. 2.2.3. Raqamli tizimlarda va kompyuterlarda signal har doim ma'lum bir songacha bo'lgan aniqlik bilan ifodalanadi va shuning uchun raqamli signallarni tavsiflashda ushbu omillarni hisobga olgan holda, kvantlash funktsiyasi odatda o'tkazib yuboriladi (sukut bo'yicha bir xil bo'ladi). ) va diskret signallarni tavsiflash qoidalari signallarni tavsiflash uchun ishlatiladi.
Guruch. 2.2.2. Diskret signal - rasm. 2.2.3. Raqamli signal
y(n D t) = 4,8 ekspluatatsiya[-( n D t-4) 2 /2.8], D t= 1. y n = Q k, D t=1, k = 5.
Asosan, tegishli raqamli uskunalar tomonidan qayd etilgan analog signalni uning qiymatlarida ham kvantlash mumkin (2.2.4-rasm). Ammo bu signallarni alohida turga ajratishning ma'nosi yo'q - ular ruxsat etilgan o'lchash xatosi bilan belgilanadigan kvantlash bosqichiga ega bo'lgan analog bo'lak-bo'lak uzluksiz signallar bo'lib qoladi.
Siz shug'ullanadigan diskret va raqamli signallarning aksariyati namunali analog signallardir. Ammo dastlab diskret sinfga tegishli signallar mavjud, masalan, gamma nurlari.
Guruch. 2.2.4. Kvantlangan signal y(t)= Qk, k = 5.
Signallarning spektral tasviri. Ma'lumotlarni tahlil qilish va qayta ishlashda signallar va funktsiyalarning odatiy vaqt (koordinatali) ko'rinishidan tashqari, chastota funktsiyalari bo'yicha signallarning tavsifi keng qo'llaniladi, ya'ni. vaqt (koordinata) tasvirining argumentlariga teskari argumentlar orqali. Bunday tavsiflash imkoniyati shundan iboratki, har qanday signal, qanchalik murakkab shaklda bo'lmasin, oddiyroq signallar yig'indisi sifatida va, xususan, eng oddiy garmonik tebranishlar yig'indisi sifatida ifodalanishi mumkin. signalning chastota spektri deb ataladi. Matematik jihatdan signal spektri uzluksiz yoki diskret argument yordamida garmonik tebranishlarning amplituda qiymatlari va boshlang'ich fazalari funktsiyalari bilan tavsiflanadi - chastota. Odatda amplituda spektri deyiladi amplituda-chastota javobi Signalning (chastota javobi), faza burchaklarining spektri - fazali chastotali javob(FCHH). Chastota spektrining tavsifi signalni koordinata tavsifi kabi aniq ko'rsatadi.
Shaklda. 2.2.5-rasmda signal funksiyasining segmenti ko'rsatilgan bo'lib, u doimiy komponent (doimiy komponentning chastotasi 0 ga teng) va uchta garmonik tebranishlarni yig'ish orqali olinadi. Signalning matematik tavsifi quyidagi formula bilan aniqlanadi:
Qayerda A n= (5, 3, 6, 8) - amplituda; fn= (0, 40, 80, 120) - chastota (Hz); ph n= (0, -0,4, -0,6, -0,8) - tebranishlarning dastlabki faza burchagi (radianlarda); n = 0,1,2,3.
Guruch. 2.2.5. Signalning vaqtinchalik ko'rinishi.
Ushbu signalning chastotali ko'rinishi (chastota javobi va fazali javob ko'rinishidagi signal spektri) 2-rasmda ko'rsatilgan. 2.2.6. E'tibor bering, davriy signalning chastotali ko'rinishi s(t), spektrning harmonikalari soni bo'yicha cheklangan, faqat sakkizta namunadir va -¥ dan +¥ gacha bo'lgan oraliqda aniqlangan uzluksiz vaqt tasviriga nisbatan juda ixchamdir.
Guruch. 2.2.6. Signalning chastotali tasviri.
Grafik displey analog signallar (2.2.1-rasm) hech qanday maxsus tushuntirishni talab qilmaydi. Diskret va raqamli signallarni grafik ko'rsatishda argumentlar o'qi ustidagi mos keladigan uzunlikdagi to'g'ridan-to'g'ri diskret segmentlar usuli (2.2.6-rasm) yoki namunaviy qiymatlarga asoslangan konvert usuli (silliq yoki singan) qo'llaniladi. (2.2.2-rasmdagi nuqtali egri chiziq). Maydonlarning uzluksizligi va qoida tariqasida analog signallarni namuna olish va kvantlash yo'li bilan olingan raqamli ma'lumotlarning ikkilamchi xususiyati tufayli biz grafik ko'rsatishning ikkinchi usulini asosiy deb hisoblaymiz.
MAVZU 3 Raqamli signallarni qayta ishlash qurilmalari
8-MA'RUZA_
Raqamli signallarni qayta ishlashning asosiy tushunchalari
Dars savollari:
Signal turlari. Har xil turdagi signallar o'rtasidagi aloqa.
DAC va ADC konvertorlarida ishlatiladigan raqam tizimlari va kodlari.
DAC va ADC ning qo'llanilishi
DAC va ADC ning asosiy parametrlari va tasnifi
Signal turlari. Har xil turdagi signallar o'rtasidagi bog'liqlik
Signallarning barcha turlarini uchta asosiy signal turiga bo'lish mumkin: analog, diskret va raqamli.
Analog signal uzluksiz yoki qismli uzluksiz funksiya bilan tavsiflanadi va argument ham, funktsiyaning o'zi ham ma'lum oraliqlardan istalgan qiymatlarni olishi mumkin: , 
.
Misollar. 
, radio va televideniedagi nutq signali.
Diskret signal har qanday qiymatni qabul qilishi mumkin bo'lgan panjara funktsiyasi bilan tavsiflanadi, mustaqil o'zgaruvchi esa faqat diskret qiymatlarni qabul qilishi mumkin (- namuna olish oralig'i).
Diskret kvantlanmagan signallarga impuls amplitudasi modulyatsiyasi bo'lgan signallar kiradi.
Raqamli signal kvantlangan panjara funktsiyasi bilan tavsiflanadi, ya'ni faqat bir qator diskret qiymatlarni - kvantlash darajalarini oladi, mustaqil o'zgaruvchi esa oladi.
Kvantlash darajalarining har biri ikkilik kod bilan kodlangan, shuning uchun raqamli kodlangan signal namunasini uzatish va qayta ishlash o'lchovsiz ikkilik koddagi operatsiyalarga qisqartiriladi. Kvantlash darajalari soni va ikkilik bitlar soni munosabatlarga bog'liq 
.
Raqamli signallarga, masalan, impuls kodini modulyatsiya qilish aloqa tizimlarida ishlatiladigan signallar kiradi.
Namuna olish operatsiyasi analog va diskret signallarni bog'laydi va shundan iboratki, analog signaldan diskret signal tuziladi. 
.
Qayta tiklash operatsiyasi berilgan diskret signaldan analog signal tuzilganligidan iborat.
Qayta qurish va namuna olish operatsiyalari, agar namuna olingan analog signal Kotelnikov teoremasini qondirsa, o'zaro teskari bo'ladi.
Analog signal spektri va diskret signal spektri o'rtasidagi bog'liqlik formula bilan aniqlanadi
.
Ushbu ibora namuna olish paytida analog signalning spektrini "ko'paytirish" ni tavsiflaydi.
Kvantlash va kodlash operatsiyasi(analog-raqamga aylantirish) - berilgan diskret signal asosida shunday kodlangan signal tuziladi 
, .
Raqamli-analogga aylantirish operatsiyasi berilgan raqamli kodlangan signaldan diskret signal tuzilganligidan iborat va 
.
Kvantlash va kodlash va raqamli-analogga aylantirish operatsiyalari bir-biriga mutlaqo teskari emas, chunki umumiy holatda kvantlash muqarrar xato bilan amalga oshiriladi. Biroq, agar har bir namunani ifodalash uchun etarlicha ko'p sonli ikkilik signallar ishlatilsa, u holda kvantlash xatosi diskret signalni (va shuning uchun mos keladigan analog signalni) raqamli signal bilan almashtirish mumkin bo'lgan darajada kichik bo'ladi.
Namuna olish, kvantlash va kodlash operatsiyalari bajariladi analog-raqamli konvertorlar (ADC), va raqamli-analogga aylantirish va tiklash operatsiyalari mavjud raqamli-analog konvertorlar (ADC).
Raqamli signalni qayta ishlash (DSP) qurilmalari bu yoki boshqa raqamli ishlov berish algoritmini amalga oshiradigan qurilmalardir.
Asosiy afzalliklari DSP analog bilan solishtirganda:
1) DSP qurilmalarining xarakteristikalari mutlaqo barqaror va tashqi sharoitlar o'zgarganda (harorat, namlik va h.k.) o'zgarmas ekan, bu qurilmalar ishlayotgan bo'lsa;
2) analog elementlardan foydalangan holda amalga oshirish mutlaqo mumkin bo'lmagan bir qator operatsiyalar va algoritmlarni amalga oshirish mumkin, masalan, infra-past chastotali signallarni qayta ishlash, chunki raqamli saqlash qurilmalari axborotni saqlashning deyarli cheksiz muddatiga ega.
DSP qurilmalari LSI va VLSI ko'rinishida qulay tarzda amalga oshiriladi.
Orasida kamchiliklar UTsOS ni quyidagicha ajratish mumkin:
1) Nisbatan past ishlov berish tezligi;
2) Nisbatan yuqori quvvat sarfi;
3) Nisbatan yuqori narx;
4) DSP ning kirish va chiqishida ADC va DAC dan foydalanish zarurati.
Shuni ta'kidlash kerakki, birinchi ikkita kamchilikning ahamiyati LSI va VLSI ishlab chiqarish texnologiyalarining rivojlanishi tufayli pasayib bormoqda. Algoritmlar va dasturlarning narxi DSP narxida tobora ortib bormoqda. Asosan, DSP ning aniqligi ishlatiladigan ADC va DAClar bilan cheklangan. Qurilmaning o'zida hisob-kitoblarning aniqligi kodlarni ifodalash uchun ishlatiladigan ikkilik raqamlar soni bilan belgilanadi.
2. Sanoq tizimlari va kodlari,
DAC va ADC konvertorlarida ishlatiladi
Odatda, raqamlar o'nlik pozitsion sanoq tizimi yordamida ifodalanadi, unda har bir raqam 10 ning darajalari yig'indisi sifatida ifodalanadi, garchi faqat bu kengayish koeffitsientlari yoziladi:
O'nli tizim kengayish koeffitsientlarini ifodalash uchun 10 ta raqamdan foydalanadi.
Biroq, raqamli qurilmalar faqat ikkita 0 va 1 raqamlari bilan ifodalangan ma'lumotni o'zgartiradi, shuning uchun raqamlarni ifodalash uchun ikkilik koeffitsientlarning og'irligi 2 ga teng bo'lgan ikkilik sanoq tizimidan foydalanish qulay.
O'lchangan jismoniy miqdorlar bir kutupli yoki bipolyar bo'lishi mumkin. Shuning uchun ularni raqamli shaklda ko'rsatish uchun ADC va DAC'lar ham unipolyar, ham bipolyar kodlardan foydalanadilar.
Unipolyar kodlar.
Ikkilik kod (oddiy ikkilik kod).
Eng o'ngdagi raqam eng kam ahamiyatli raqam (LSB), eng chap raqam - eng muhim raqam (MSB).
Ushbu kodda har bir bitning hissasi (ikkilik raqam) uning pozitsiyasiga bog'liq:
Bitlar ketma-ketligida SZR og'irligiga ega va bit kodi bilan ifodalanishi mumkin bo'lgan maksimal raqam ga teng.
Fraksiyonel kodlash
ADC ning ishlashini ko'rib chiqayotganda, ikkilik sonni ba'zi bir butun sonning kasr qismini tasviri sifatida ko'rib chiqish muhimdir. Bunda MZR ning og'irligi ga, PPPning og'irligi esa ga teng. Raqamdan oldin vergul qo'yiladi:
.
Barcha raqamlardagi birliklarga mos keladigan kasr sonning qiymati 1-1MZR sifatida aniqlanadi. Bundan tashqari, MZR konvertorning -bit kodining ruxsatini aniqlaydi
3. DAC va ADC ning qo'llanish sohalari
Mikroelektron DAC va ADClarning darajasi va rivojlanishi ular ishlatiladigan radiotizimlarning texnik va ekspluatatsion xususiyatlariga qo'yiladigan talablar bilan belgilanadi.
Ushbu talablar tizimlarning maqsadi, ishlash printsipi va ish sharoitlariga qarab sezilarli darajada farq qilishi mumkin.
Haqiqiy vaqtda katta hajmdagi ma'lumotlarni qabul qilish, qayta ishlash va uzatish zarurati, shuningdek, turli xil qurilmalarda tezkor jarayonlarni o'rganish muammolari yaratilishiga olib keldi. yuqori tezlikdagi DAC va ADC integral mikrosxemalari.
Aloqa muammolarini hal qilish yaratishni talab qildi ko'p kanalli konvertorlar.
Aniq o'lchovlar, seysmik qidiruv, robototexnika, yuqori sifatli audio va video yozuvlarsiz mumkin emas. yuqori aniqlikdagi konvertorlar.
Bort tizimlariga qo'yiladigan energiya iste'moli va og'irlik va o'lcham xususiyatlariga bo'lgan qat'iy talablar quyidagilardan foydalanish orqali qondiriladi. mikro quvvat va funktsional jihatdan to'liq konvertorlar.
Harbiy RTS uchun talab qilinadi turli xil tashqi omillarga chidamli konvertorlar.
Maishiy elektr va radio jihozlari elektr parametrlari va ishlash ko'rsatkichlarining rekord qiymatlariga ega bo'lmagan keng turdagi arzon konvertorlarni talab qiladi.
Ba'zi ADC ilovalari:
| O'rtacha parametr qiymatlari | ||||
| Foydalanish sohalari | eshiklar soni martabalar | aylantirish vaqti (ms) | kirish chastota diapazoni signal, Hz | Differensial nochiziqlik, MZR |
| Radar | 6-8 | 0.05 | 2 10 7 | 0.5 |
| Radar (uzoq masofani aniqlash) | 14-16 | 2 10 3 | 0.5 | |
| Aerokosmik ma'lumotlarni qayta ishlash | 0.01 | 10 8 gacha | 0.5 | |
| Radio navigatsiya | 8-10 | 0.05-0.1 | 10 7 | 0.5 |
| Yuqori sifatli audio va video yozish | 2 10 4 | 0.5 | ||
| Jismoniy tadqiqotlar uchun asboblar | 16-18 | 1-5 | 0.5 | |
| Mutaxassis. Raqamli kompyuterlar | 3-5 | 10 5 | 0.5 |
DAC ning ba'zi ilovalari.
3 DAC va ADC larning asosiy parametrlari va tasnifi
DAC tasnifi amalga oshiriladi konvertatsiya qilish usullari bilan.
Ikkita konversiya usuli mavjud -
* bitta analog qiymatni yig'ish usuli (kvanta);
* raqamlarning og'irligini hisobga olgan holda yig'ish usuli.
tomonidan amalga oshirish sxemasi DAClar quyidagilarga bo'linadi: kuchlanish yig'indisi bo'lgan DAC, oqim yig'indisi bo'lgan DAC va ko'paytiruvchi DAC.
DAC parametrlari.
Nominal konvertatsiya funksiyasining parametrlari.
Nominal aylantirish funktsiyasi shaklga ega
Yoki 
ikkilik kodlash bilan.
Chiziqdagi nuqtalar bo'yicha grafik talqin qilinadi. Yakuniy chiqish qiymati 
.
Ushbu funktsiyaning parametrlari konvertatsiya omili , kirish signali kodining turi Va raqamlar soni .
Konvertatsiya omili analog signal o'sishining raqamli signal o'sishiga nisbati. U chiqish miqdorining o'lchamiga ega va soni jihatidan eng kam muhim raqamning nominal birligiga teng.
Kirish kodi tabiiy ikkilik kod, ikkilik o'nlik kodlar bo'lishi mumkin.
Statik aniqlik parametrlari.
Konvertatsiya xatosi- real konvertatsiya funksiyasining nominaldan chetga chiqishi.
Tizimli konvertatsiya xatosi- boshqaruv kodining doimiy qiymati bilan konvertatsiya xatosining vaqt bo'yicha o'rtacha qiymati.
Konvertatsiya xatosi tasodifiy- kirish kodining doimiy qiymati bilan chiqish signalining tasodifiy komponenti (shovqin).
Transformatsiyaning nochiziqliligi- real o'zgartirish funksiyasi qiymatlarining ushbu funktsiyaga yaqinlashuvchi to'g'ri chiziqdagi mos nuqtalardan maksimal og'ishi.
Transformatsiyaning differensial nochiziqliligi- kirish kodi MZ birligi qiymatidan qo'shni qiymatga o'tganda chiqish signali o'sishining og'ishi. Eng kam ish haqi birligining kasrlarida ifodalangan.
Dinamik parametrlar.
Oqim (kuchlanish) o'rnatish vaqti) - DAC kirishida berilgan kod o'zgargan paytdan boshlab, chiqish analog signali ± 1/2 LSB yoki boshqa belgilangan qiymatga mos keladigan barqaror holat zonasiga nihoyat kirishigacha bo'lgan vaqt oralig'i.
Chiqish kuchlanishi- kirish kodi o'zgarganda chiqish signalida qisqa portlash.
Ta'sir qilish funktsiyasi- parametrlarning o'zgarishining ta'sir etuvchi omillarga bog'liqligi (harorat, ta'minot kuchlanishi va boshqalar).
Elektr juftlik parametrlari.
DAC ning barcha kirish va chiqishlarini tashqi qurilmalar bilan aloqa qilish nuqtai nazaridan tavsiflang. Analog juftlik parametrlari va raqamli juftlik parametrlariga bo'linadi.
Birinchisiga kirish va chiqish qarshiliklari, nominal qiymatlar va ta'minot kuchlanishining tolerantliklari, tashqi mos yozuvlar kuchlanishlari kiradi.
Ikkinchisiga - nominal qiymatlar va kuchlanish bardoshlik jurnali. "0" va jurnal. "1", raqamli kirishlardan kirish impedanslari (oqimlari).
Signallarning to'rt turi mavjud s(t): uzluksiz uzluksiz vaqt, uzluksiz diskret vaqt, diskret uzluksiz vaqt va diskret diskret vaqt.
Uzluksiz vaqtli signallar qisqacha uzluksiz (analog) signallar deb ataladi. Ular mumkin bo'lgan qiymatlarning har qanday uzluksiz to'plamini olib, o'zboshimchalik bilan o'zgarishi mumkin (1.3-rasm). Bunday signallarga taniqli sinusoid kiradi.
Guruch. 1.3 Uzluksiz signal
Guruch. 1.4 Uzluksiz diskret vaqt signali
Uzluksiz diskret vaqtli signallar ixtiyoriy qiymatlarni qabul qilishi mumkin, lekin faqat ma'lum, oldindan belgilangan (diskret) momentlarda o'zgaradi (1.4-rasm).
Diskret uzluksiz vaqt signallari ixtiyoriy momentlarda o'zgarishi mumkinligi bilan farqlanadi, ammo ularning qiymatlari faqat ruxsat etilgan (diskret) qiymatlarni oladi (1.5-rasm).
Diskret vaqt signallari (qisqartirilgan diskret) (1.6-rasm) diskret vaqtlarda faqat ruxsat etilgan (krit bo'lmagan) qiymatlarni qabul qilishi mumkin.
Diskret xabarni signalga o'tkazgichning chiqishida hosil bo'lgan signallar, qoida tariqasida, axborot parametri bo'yicha diskretdir, ya'ni ular diskret vaqt funksiyasi va mumkin bo'lgan qiymatlarning cheklangan to'plami bilan tavsiflanadi. Ma'lumotlarni uzatish texnologiyasida bunday signallar raqamli ma'lumotlar signallari (DDS) deb ataladi. O'zgarishi xabarning o'zgarishini aks ettiruvchi ma'lumotlar signali parametri ifodalovchi (axborot) deb ataladi. Shaklda. 1.7-rasmda DSD ko'rsatilgan, uning ifodalovchi parametri amplituda bo'lib, ifodalovchi parametrning mumkin bo'lgan qiymatlari to'plami ikkitaga teng bo'lgan raqamli ma'lumot signalining bir qismi boshqa qismlardan birining qiymatida farq qiladi vakillarini ifodalaydi. parametrlarga DAC elementi deyiladi.
Signalning ifodalovchi parametri holatining belgilangan qiymati muhim pozitsiya deb ataladi. Signalning muhim pozitsiyasi o'zgargan moment muhim (SM) deb ataladi.
Guruch. 1.5 Diskret uzluksiz vaqt signali
Guruch. 1.6 Diskret signal
Guruch. 1.7 Raqamli ma'lumotlar signali
Signalning ikkita qo'shni muhim momentlari orasidagi vaqt oralig'i muhim (SI) deb ataladi.
Signalning muhim vaqt oraliqlariga teng bo'lgan minimal vaqt oralig'i birlik deb ataladi (1 7-rasmdagi a-b, b-c intervallari va boshqalar). Birlik vaqt oralig'iga teng davomiylikka ega bo'lgan signal elementi birlik elementi (e e) deb ataladi.
Birlik elementi atamasi ma'lumotlarni uzatish texnologiyasidagi asosiylaridan biridir. Telegrafiyada u elementar posilka atamasi bilan mos keladi
Izoxron va anisoxron ma'lumotlar signallari mavjud bo'lib, har qanday muhim vaqt oralig'i birlik oralig'iga yoki butun songa teng. Anisoxron signallar - bu elementlarning davomiyligi har qanday bo'lishi mumkin bo'lgan signallar, ammo undan kam emas.
Qabul qiluvchi tomon tomonidan qabul qilinishi kerak, aks holda bu xabar emas. Signal, uzatilayotgan xabarga mos ravishda parametrlari o'zgarib turadigan har qanday jismoniy jarayon bo'lishi mumkin.
Deterministik yoki tasodifiy signal matematik model bilan tavsiflanadi, bu signal parametrlarining o'zgarishini tavsiflovchi funktsiya. Signalni vaqt funktsiyasi sifatida ifodalashning matematik modeli nazariy radiotexnikada asosiy tushuncha bo'lib, u radiotexnika qurilmalari va tizimlarini tahlil qilish va sintez qilish uchun samarali ekanligini isbotladi. Radiotexnikada foydali ma'lumotni tashuvchi signalga muqobil shovqin - odatda signal bilan o'zaro ta'sir qiluvchi (masalan, qo'shish orqali) vaqtning tasodifiy funktsiyasi va uni buzadi. Nazariy radiotexnikaning asosiy vazifasi shovqinni hisobga olgan holda signaldan foydali ma'lumotlarni olishdir.
Kontseptsiya signal ma'lum bir jismoniy kattalikdan, masalan, oqim, kuchlanish, akustik to'lqindan mavhumlashtirishga imkon beradi va fizik kontekstdan tashqarida ma'lumotni kodlash va uni odatda shovqin bilan buziladigan signallardan ajratib olish bilan bog'liq hodisalarni ko'rib chiqishga imkon beradi. Tadqiqotda signal ko'pincha vaqt funktsiyasi sifatida ifodalanadi, uning parametrlari kerakli ma'lumotlarni olib yurishi mumkin. Ushbu funktsiyani yozib olish usuli, shuningdek, shovqinlarni shovqinni qayd etish usuli deyiladi Matematik signal modeli.
Signal kontseptsiyasi bilan bog'liq holda, kibernetikaning bunday asosiy tamoyillari Klod Shennon tomonidan ishlab chiqilgan aloqa kanali sig'imi tushunchasi va V. A. Kotelnikov tomonidan ishlab chiqilgan optimal qabul qilish kontseptsiyasi sifatida shakllantiriladi.
Axborot tashuvchining jismoniy tabiatiga ko'ra:
Signalni sozlash orqali:
Signal parametrlarini tavsiflovchi funktsiyasiga ko'ra analog, diskret, kvantlangan va raqamli signallar ajratiladi:
Analog signal
Ko'pgina signallar tabiatan analogdir, ya'ni ular vaqt o'tishi bilan uzluksiz o'zgarib turadi va ma'lum bir intervalda istalgan qiymatni qabul qilishi mumkin. Analog signallar vaqtning ba'zi matematik funktsiyasi bilan tavsiflanadi.
AC - garmonik signalga misol - s(t) = A·cos(ō·t + ph).
Analog signallar telefoniya, radioeshittirish va televidenieda qo'llaniladi. Bunday signalni kompyuterga kiritish va uni qayta ishlash mumkin emas, chunki har qanday vaqt oralig'ida u cheksiz miqdordagi qiymatlarga ega va uning qiymatini aniq (xatosiz) ifodalash uchun cheksiz chuqurlik raqamlari talab qilinadi. Shuning uchun analog signalni ma'lum bir bit chuqurligidagi raqamlar ketma-ketligi sifatida ifodalanishi uchun aylantirish kerak.
Analog signalning namunasi signalni vaqtning diskret momentlarida olingan qiymatlar ketma-ketligi sifatida ifodalashdan iborat. Bu qiymatlar deyiladi hisobga oladi. Dt deyiladi namuna olish oralig'i.
Asosiy maqola: Kvantlash (informatika)
Kvantlash jarayonida signal qiymatlarining butun diapazoni darajalarga bo'linadi, ularning soni ma'lum bir bit chuqurligi raqamlarida ifodalanishi kerak. Bu darajalar orasidagi masofa kvantlash bosqichi D deyiladi. Bu darajalar soni N (0 dan N-1 gacha). Har bir darajaga raqam beriladi. Signal namunalari kvantlash darajalari bilan taqqoslanadi va signal sifatida ma'lum bir kvantlash darajasiga mos keladigan raqam tanlanadi. Har bir kvantlash darajasi n bitli ikkilik son sifatida kodlangan. Kvantlash darajalari soni N va bu darajalarni kodlaydigan ikkilik sonlarning n bitlari soni n ≥ log 2 (N) munosabati bilan bog'liq.
Analog signalni chekli bitli sonlar ketma-ketligi sifatida ifodalash uchun avval uni diskret signalga aylantirish, keyin esa kvantlash kerak. Kvantlash - bu diskretlanishning alohida holati bo'lib, diskretlanish kvant deb ataladigan bir xil qiymatda sodir bo'lganda. Natijada, signal har bir berilgan vaqt oralig'ida butun son sifatida yozilishi mumkin bo'lgan signalning taxminiy (kvantlangan) qiymati ma'lum bo'ladigan tarzda taqdim etiladi. Agar siz bu butun sonlarni ikkilik tizimda yozsangiz, siz raqamli signal bo'ladigan nollar va birliklar ketma-ketligini olasiz.
Voqea (nota olish, signal chaqnashini kuzatish, telegraf orqali ramzni qabul qilish) faqat xabar muhim deb tan olinadigan munosabatlar tizimidagi signaldir (masalan, jangovar sharoitlarda signal chaqnashi - bu hodisa. faqat u murojaat qilingan kuzatuvchi uchun ahamiyatlidir). Ko'rinib turibdiki, analitik tarzda aniqlangan signal, agar signalning funktsiyasi va uning parametrlari kuzatuvchiga ma'lum bo'lsa, hodisa emas va axborotni o'tkazmaydi.
Texnologiyada signal har doim hodisadir. Boshqacha qilib aytganda, hodisa - texnik tizimning har qanday tarkibiy qismi holatining o'zgarishi, tizim mantig'i tomonidan muhim deb tan olingan, signaldir. Berilgan mantiqiy yoki texnik munosabatlar tizimi tomonidan ahamiyatli deb tan olinmagan hodisa signal emas.
Ta'rif sohasiga qarab signalni ifodalashning ikki yo'li mavjud: vaqt va chastota. Birinchi holda, signal uning parametrining o'zgarishini tavsiflovchi vaqt funktsiyasi sifatida ifodalanadi.
Signallar va funktsiyalarning odatiy vaqtinchalik tasviridan tashqari, chastota funktsiyalari bo'yicha signallarni tavsiflash ma'lumotlarni tahlil qilish va qayta ishlashda keng qo'llaniladi. Darhaqiqat, har qanday signal, qanchalik murakkab bo'lmasin, oddiyroq signallar yig'indisi sifatida va, xususan, eng oddiy garmonik tebranishlar yig'indisi sifatida ifodalanishi mumkin, ularning umumiyligi signalning chastota spektri deb ataladi.
Chastotani ko'rsatish usuliga o'tish uchun Furye transformatsiyasi qo'llaniladi:
.
Funktsiya spektral funktsiya yoki spektral zichlik deb ataladi.
Spektral funktsiya murakkab bo'lgani uchun biz amplituda spektri va faza spektri haqida gapirishimiz mumkin. Spektral funktsiyaning fizik ma'nosi: signal amplitudalari 0 dan -gacha bo'lgan chastota oralig'ini doimiy ravishda to'ldiradigan cheksiz garmonik komponentlar (sinusoidlar) va boshlang'ich fazalar yig'indisi sifatida ifodalanadi.
Wikimedia fondi. 2010 yil.
Sinonimlar:signal- a, m signal, nemis. Signal chorshanba. lat. signale lat. signal belgisi, signal. 1. Qaysi harflarni uzatish uchun shartli belgi. ma'lumotlar, buyruqlar va boshqalar. BAS 1. Kemadagi bosh qo'mondon jangda shunchalik shikastlanganda, u endi xizmat qila olmaydi, keyin ... ... Rus tilining gallitizmlarining tarixiy lug'ati
Sm … Sinonim lug'at
Fizikada hodisani qayd qilish uchun xizmat qiluvchi ba'zi jismoniy miqdorning o'zgarishi. Shuningdek qarang: Signals Finam Finam lug'at ma'lumotnomalari. Signal signali - bu kompaniyaning harakatlari orqali ma'lumotlarni uzatish jarayoni. Ingliz tilida: Signal sinonimlari:… … Moliyaviy lug'at
Deyarli paydo bo'lgan paytdan boshlab, inson qabilalari nafaqat ma'lumot to'plash, balki uni bir-biri bilan almashish zarurati bilan duch kelgan. Biroq, agar sizga yaqin bo'lganlar (til va yozuv) bilan buni qilish unchalik qiyin bo'lmagan bo'lsa, unda uzoq masofalarda bo'lganlar bilan bu jarayon ba'zi muammolarni keltirib chiqardi.
Vaqt o'tishi bilan ular signal ixtirosi bilan hal qilindi. dastlab ular ancha ibtidoiy (tutun, tovush va boshqalar) edi, lekin asta-sekin insoniyat tabiatning yangi qonunlarini kashf etdi, bu esa axborotni uzatishning yangi usullarini ixtiro qilishga yordam berdi. Keling, qanday signal turlari mavjudligini bilib olaylik, shuningdek, zamonaviy jamiyatda ulardan qaysi biri ko'proq ishlatilishini ko'rib chiqaylik.
Bu so'z bir tizim tomonidan kodlangan, maxsus kanal orqali uzatiladigan va boshqa tizim tomonidan dekodlanishi mumkin bo'lgan ma'lumotlarni anglatadi.
Ko'pgina olimlarning fikricha, biologik organizmlar yoki hatto alohida hujayralarning bir-biri bilan aloqa qilish qobiliyati (oziq moddalar mavjudligi yoki xavf haqida signal berish) evolyutsiyaning asosiy harakatlantiruvchi kuchiga aylandi.
Parametrlari uzatiladigan ma'lumotlar turiga moslashtirilgan har qanday jismoniy jarayon signal sifatida harakat qilishi mumkin. Masalan, telefon aloqasi tizimida uzatuvchi gapirayotgan abonentning so'zlarini elektr kuchlanish signaliga aylantiradi, u simlar orqali tinglayotgan odam joylashgan qabul qiluvchi qurilmaga uzatiladi.
Bu ikki tushuncha ma'no jihatidan juda yaqin - ular jo'natuvchidan qabul qiluvchiga uzatiladigan ma'lum ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Biroq, ular orasida sezilarli farq bor.
Ushbu maqsadga erishish uchun xabar qabul qiluvchi tomonidan qabul qilinishi kerak. Ya'ni, uning hayot aylanishi uch bosqichdan iborat: axborotni kodlash - uzatish - xabarni dekodlash.
Signal bo'lsa, uni qabul qilish uning mavjudligi uchun zaruriy shart emas. Ya'ni, unda shifrlangan ma'lumotlar dekodlanishi mumkin, ammo buni kimdir amalga oshiradimi yoki yo'qmi noma'lum.
Tabiatda turli xil xususiyatlarga ega signallarning ko'p turlari mavjud. Shu munosabat bilan ularni tasniflash uchun ushbu hodisalarning turli mezonlari qo'llaniladi. Shunday qilib, uchta toifa mavjud:
Shakllanish usuliga qarab signallarning turlari quyidagilardan iborat.
Oxirgi ikki turdagi signallar, shuningdek, aloqa texnik operatsiyalarining eng oddiy misollari bo'lib, ularning maqsadi mavjud vaziyatning o'ziga xos xususiyatlari haqida xabar berishdir.
Ko'pincha ular xavf yoki tizimning noto'g'ri ishlashi haqida ogohlantirish uchun ishlatiladi.
Ko'pincha tovush va optik navlar avtomatlashtirilgan uskunalarning uzluksiz ishlashi uchun muvofiqlashtiruvchi sifatida ishlatiladi. Shunday qilib, ba'zi turdagi boshqaruv signallari (buyruqlar) tizimning harakat qilishni boshlashini rag'batlantiradi.
Misol uchun, yong'in signalizatsiyasida, sensorlar tutun izlarini aniqlaganda, ular baland ovoz chiqaradilar. Bu, o'z navbatida, tizim tomonidan yong'inni o'chirish uchun nazorat signali sifatida qabul qilinadi.
Signalning (jismoniy tabiatning turi bo'yicha signallarning turlari yuqorida sanab o'tilgan) xavf tug'ilganda tizimni qanday faollashtirishiga yana bir misol - bu inson tanasining termoregulyatsiyasi. Shunday qilib, agar turli omillar tufayli tana harorati ko'tarilsa, hujayralar bu haqda miyaga "xabar beradi" va u "tanani sovutish tizimi" ni ishga tushiradi, bu hamma uchun terlash deb nomlanadi.
Ushbu parametr uchun turli toifalar mavjud.
Ushbu turdagi signallarning barchasi elektrdir. Buning sababi shundaki, ularni qayta ishlash oson emas, balki ular uzoq masofalarga ham osonlik bilan uzatiladi.
Bu nom vaqt o'tishi bilan uzluksiz (doimiy) o'zgarib turadigan va ma'lum bir vaqt oralig'ida turli qiymatlarni qabul qila oladigan tabiiy kelib chiqadigan signallarga beriladi.
Xususiyatlari tufayli ular telefon aloqasi, radioeshittirish va televidenieda ma'lumotlarni uzatish uchun idealdir.
Aslida, boshqa barcha turdagi signallar (raqamli, kvant va diskret) o'z tabiatiga ko'ra analogga aylantiriladi.
Uzluksiz bo'shliqlar va mos keladigan jismoniy miqdorlarga qarab, analog signallarning har xil turlari farqlanadi.
Oldingi paragrafda aytib o'tilganidek, bu hali ham bir xil analog turi, ammo uning farqi shundaki, u kvantlangan. Shu bilan birga, uning barcha qiymatlari diapazoni darajalarga bo'linishi mumkin. Ularning miqdori ma'lum bir bit chuqurligidagi raqamlarda ifodalanadi.
Odatda, bu jarayon audio yoki optik signallarni siqishda amalda qo'llaniladi. Kvantlash darajalari qanchalik ko'p bo'lsa, analogdan kvantga o'tish shunchalik aniq bo'ladi.
Ko'rib chiqilayotgan xilma-xillik sun'iy ravishda paydo bo'lganlarga ham tegishli.
Signal turlarining ko'p tasniflarida bu signal ajratilmaydi. Biroq, u mavjud.
Bu signal ham sun'iy bo'lib, cheklangan miqdordagi darajalarga (qiymatlarga) ega. Qoida tariqasida, ularning ikkitasi yoki uchtasi bor.
Amalda, diskret va analog signal uzatish usullari o'rtasidagi farqni vinil plastinada va kompakt diskdagi ovoz yozishni solishtirish orqali ko'rsatish mumkin. Birinchisida ma'lumot uzluksiz audio trek shaklida taqdim etiladi. Ammo ikkinchisida - turli xil aks ettiruvchi lazer bilan yondirilgan nuqtalar shaklida.
Ushbu turdagi ma'lumotlarni uzatish uzluksiz analog signalni ikkilik kodlar ko'rinishidagi diskret qiymatlar to'plamiga aylantirish orqali sodir bo'ladi.
Bu jarayon diskretizatsiya deb ataladi. Kod birikmalaridagi belgilar soniga qarab (bir xil/notekis) ikki turga bo'linadi.
Bugungi kunda ma'lumot uzatishning ushbu usuli doimiy ravishda analogni almashtirmoqda. Oldingi ikkitasi singari, u ham sun'iydir. Amalda, u raqamli qiymatlar ketma-ketligi sifatida ifodalanadi.
Analogdan farqli o'laroq, bu ma'lumotni tezroq va sifatli uzatadi, shu bilan birga uni shovqin shovqinidan tozalaydi. Shu bilan birga, bu raqamli signalning zaifligi (boshqa turdagi signallar oldingi uchta paragrafda). Gap shundaki, shu tarzda filtrlangan ma'lumotlar "shovqinli" ma'lumotlar zarralarini yo'qotadi.
Amalda, bu butun qismlar uzatilgan tasvirdan yo'qolishini anglatadi. Va agar biz tovush haqida gapiradigan bo'lsak - so'zlar yoki hatto butun jumlalar.
Aslida, har qanday analog signalni raqamli modulyatsiya qilish mumkin. Buning uchun u bir vaqtning o'zida ikkita jarayondan o'tadi: namuna olish va kvantlash. Axborotni uzatishning alohida usuli bo'lgan raqamli signal turlarga bo'linmaydi.
Uning mashhurligi so'nggi yillarda yangi avlod televizorlari tasvir va tovushni analog uzatish uchun emas, balki raqamli uzatish uchun maxsus yaratilganiga yordam berdi. Biroq, ular adapterlar yordamida oddiy televizor kabellariga ulanishi mumkin.
Yuqoridagi barcha ma'lumotlarni uzatish usullari modulyatsiya deb ataladigan hodisa bilan bog'liq (raqamli signallar uchun - manipulyatsiya). Nima uchun kerak?
Ma'lumki, elektromagnit to'lqinlar (ularning yordami bilan har xil turdagi signallar uzatiladi) zaiflashishga moyil bo'lib, bu ularning uzatish diapazonini sezilarli darajada kamaytiradi. Buning oldini olish uchun past chastotali tebranishlar uzoq, yuqori chastotali to'lqinlar hududiga o'tkaziladi. Bu hodisa modulyatsiya (manipulyatsiya) deb ataladi.
Ma'lumot uzatish masofasini oshirishdan tashqari, u signallarning shovqin immunitetini yaxshilaydi. Bundan tashqari, bir vaqtning o'zida ma'lumot uzatish uchun bir nechta mustaqil kanallarni tashkil qilish mumkin bo'ladi.
Jarayonning o'zi quyidagicha. Modulyator deb ataladigan qurilma bir vaqtning o'zida ikkita signalni qabul qiladi: past chastotali (ma'lum ma'lumotlarni olib yuradi) va yuqori chastotali (ma'lumotsiz, lekin uzoq masofalarga uzatilishi mumkin). Ushbu qurilmada ular bir vaqtning o'zida ikkalasining afzalliklarini birlashtiradigan biriga aylantiriladi.
Chiqish signallarining turlari kirish tashuvchisi yuqori chastotali tebranishning o'zgartirilgan parametriga bog'liq.
Agar u garmonik bo'lsa, bu modulyatsiya jarayoni analog deb ataladi.
Agar davriy bo'lsa - impulsli.
Agar tashuvchi signal oddiygina to'g'ridan-to'g'ri oqim bo'lsa, bu tur shovqinga o'xshash deb ataladi.
Signal modulyatsiyasining dastlabki ikki turi, o'z navbatida, kichik turlarga bo'linadi.
Analog modulyatsiya shunday ishlaydi.
Impuls (diskret) signallarni modulyatsiya qilish turlari.
Ma'lumotlarni uzatishning qanday usullari mavjudligini ko'rib chiqsak, ularning turidan qat'i nazar, ularning barchasi inson hayotida muhim rol o'ynaydi, uning har tomonlama rivojlanishiga yordam beradi va uni mumkin bo'lgan xavflardan himoya qiladi.
Analog va raqamli signallarga kelsak (zamonaviy dunyoda ularning yordami bilan ma'lumot uzatiladi), ehtimol, yaqin yigirma yil ichida rivojlangan mamlakatlarda birinchisi deyarli butunlay ikkinchisiga almashtiriladi.
