Potrivirea semnalului cu canalul de comunicație este necesară pentru a crește rata de transmisie a informațiilor de măsurare fără pierderi și distorsiuni în prezența interferențelor.
Selecția operatorului este primul pas în potrivirea semnalului cu canalul. Purtătorii de informații de măsurare pot fi: curent electric, fascicul de lumină, vibrații sonore, unde radio etc.
Caracteristici generalizate ale canalului de comunicare sunteți:
¾ timp Tk, în timpul căruia canalul este furnizat pentru transmiterea informațiilor de măsurare;
¾ lățime de bandă Fla canal;
Range interval dinamic Hk este raportul dintre puterea admisibilă ( Rc + Rn) în canal către puterea de interferență Rn în canal, exprimat în decibeli.
Aici Rdin, Rn este semnalul și puterea de interferență.
Compoziţie Vk \u003d Tla * Fla * Hk - numit capacitatea canalului.
Caracteristicile generalizate ale semnalului sunteți:
¾ timp Ts, în timpul cărora are loc transmiterea informațiilor de măsurare;
Width lățimea spectrului Fdin;
Range interval dinamic Hc este raportul exprimat în decibeli cel mai bun semnal de putere pentru asta cel mai mic putere, care trebuie distinsă de zero pentru o anumită calitate a transmisiei.
Compoziţie Vc \u003d Tde la * Fde la * Hc - numit capacitatea semnalului.
Condiția pentru potrivirea semnalului cu canalul, care asigură transmiterea informațiilor de măsurare fără pierderi și distorsiuni în prezența interferenței, este îndeplinirea inegalității:
Vc £ Vla
În cel mai simplu caz, această inegalitate este valabilă pentru:
Tc £ Tla
Fc £ Fla
Hc £ Hla,
acestea. când volumul semnalului „se încadrează” complet în capacitatea canalului.
Cu toate acestea, condiția potrivirii semnalului cu canalul poate fi îndeplinită chiar și atunci când unele (dar nu toate) din ultimele inegalități nu sunt îndeplinite. În acest caz, apare necesitatea așa-numitelor tranzacții de schimb, în care există un fel de „schimb” al duratei semnalului pentru lățimea spectrului său sau a lățimii spectrului pentru intervalul dinamic al semnalului etc.
67. Metode de optimizare a programelor de verificare a obiectului de diagnosticare. Metoda timp-probabilitate. Metoda semi-împărțită (două implementări). Metoda combinată.
Metoda timp-probabilitate:
- se utilizează dacă se cunoaște timpul necesar verificării unităților individuale ale sistemului și probabilitatea apariției defecțiunilor în aceste unități este estimată sub forma ratei relative de eșec a acestor unități.
Pentru a minimiza timpul pentru a găsi o defecțiune, nodurile testate (și, mai general, cauzele posibile ale unei defecțiuni) sunt clasificate în ordinea raportului crescător Т i / P iUnde T i- timpul de verificare a disponibilității eu- cauza a defecțiunii nodului sau disfuncționalitatea nodului i; P i- probabilitate eu - cauza a defecțiunii sau defecțiunii nodului i;
Verificările permit în ordine crescătoare a acestui raport (mare P iși mic T i), adică începând cu cele mai probabile cauze ale eșecurilor. (Astfel, numărul minim necesar de proceduri de căutare este redus, ceea ce înseamnă că timpul de diagnosticare este redus).
Dezavantaje ale metodei „timp-probabilitate”:
Necesitatea de a avea informații a priori despre probabilitatea unor disfuncționalități individuale;
Doar cele mai frecvente defecțiuni sunt detectate rapid și se petrece mult timp pentru a găsi defectele improbabile;
Informațiile obținute în procesul de verificare a fiecărui nod nu sunt luate în considerare la verificarea altor noduri, deoarece se presupune că toate nodurile funcționează independent unul de celălalt.
Metoda pe jumătate divizată”:
Folosit la verificare neramificat (!) lanțuri! Această metodă este utilizată și în cazurile în care probabilitățile de eșec ale tuturor nodurilor de sistem e aceeasi, adică P i = const , și în cazurile în care această condiție neefectuată, adică P i const .
a) Se întâmplăP i = const
Lanțul secvențial al nodurilor sistemului este împărțit unul câte unul în număr egal de noduri, în plus, prima verificare se face în mijlocul întregului lanț și fiecare verificare ulterioară se face în mijlocul părții rămase a lanțului.
Dacă numărul de noduri din restul lanțului ciudat, apoi verificarea se efectuează la o distanță minimă posibilă de mijloc.
De exemplu, sistemul este format din 8 noduri:
Prima verificare - se face între nodurile 4 și 5, adică sistemul este împărțit în părți și verificat prima parteformat din noduri 1-4.
Dacă, ca urmare a verificării, se descoperă că prima parte a sistemului (nodurile 1-4) este funcțională, atunci treceți la a doua verificare, care implică căutarea unei defecțiuni între nodurile din prima jumătate a celei de-a doua părți, adică printre noduri 5.6.
Dacă prima verificare dă rezultatul „ defectiune”, Apoi se verifică prima jumătate a primei părți, adică noduri 1,2 etc.
Această metodă oferă la fel numărul de verificări, indiferent de locația elementului defect. De exemplu, pentru exemplul luat în considerare, numărul de verificări pentru calcularea singurului (ultimul) nod este întotdeauna 3. dacă trebuie să verificați ultimul nod pentru rafinare, atunci numărul de verificări aici este 3 + 1 \u003d 4.
Și dacă metoda probabilității timpului a fost utilizată pentru verificări, atunci cel mai bine - 1 verificare și, în cel mai rău caz - toate cele 8 verificări. Acestea. metoda „pe jumătate” este mai eficientă (când P i \u003d const).
b) CazP i const .
Partiția lanțului de noduri al sistemului nu se realizează în număr egal de noduri, și probabilități egale de eșecuri.
Pentru acest exemplu, numărul de verificări este cel mult 2 (când blocul 1 este defect), iar cel mai rău este 4 (când blocul 6 este defect). Și dacă s-ar folosi metoda „timp-probabilitate”, atunci în cel mai bun caz prima verificare ar fi suficientă și, în cel mai rău caz, ar fi necesare toate cele 8 verificări.
Deci, metoda „jumătate de partiție” se dovedește a fi mai eficientă și în acest caz.
Metoda combinată:
În cazurile în care se cunoaște timpul necesar pentru verificarea unităților individuale ale sistemului și valorile probabilităților de defecțiuni ale unității, dar fără ipoteze despre munca independentă toate nodurile, așa cum s-a făcut în metoda timp-probabilitate, atunci se utilizează o combinație a acestei metode și a metodei pe jumătate divizată.
Această metodă se numește „ combinate”. Se presupune că metoda „jumătate divizată” este luată ca bază și, în același timp, sunt luate în considerare probabilitățile de erori P i const și complexitatea controalelor individuale T i, adică atitudine T i / P i, iar împărțirea lanțului se realizează în conformitate cu egalitatea de valori această atitudine!
Metoda combinată reduce numărul de verificări necesare.
În plus față de cele patru metode enumerate de verificare a sistemelor diagnosticate, sunt utilizate și alte câteva, de exemplu, metode care utilizează aparatul teoriei jocurilor, în special metoda minimax (minimizarea pierderii maxime a operatorului, care constă în creșterea timpului pentru a găsi o defecțiune) și alte metode.
Majoritatea acestor metode sunt dificil de implementat; prin urmare, STD-urile obiectelor tehnice complexe se bazează pe utilizarea computerelor cu memorie suficientă și viteză mare.
În fiecare zi oamenii se confruntă cu utilizarea dispozitivelor electronice. Viața modernă este imposibilă fără ele. La urma urmei, vorbim despre un televizor, radio, computer, telefon, multicooker și multe altele. Anterior, acum câțiva ani, nimeni nu se gândea la ce semnal este utilizat în fiecare dispozitiv de lucru. Acum cuvintele „analog”, „digital”, „discret” au fost auzite de mult timp. Unele dintre tipurile de semnale enumerate sunt de înaltă calitate și fiabile.
Transmisia digitală a intrat în uz mult mai târziu decât cea analogică. Acest lucru se datorează faptului că un astfel de semnal este mult mai ușor de întreținut, iar tehnologia din acel moment nu era atât de îmbunătățită.
Fiecare persoană întâlnește în mod constant conceptul de „discreție”. Dacă traducem acest cuvânt din latină, atunci va însemna „discontinuitate”. Mergând adânc în știință, putem spune că un semnal discret este o metodă de transmitere a informațiilor, ceea ce implică o schimbare a mediului purtător în timp. Acesta din urmă preia oricare dintre toate valorile posibile. Discreția dispare acum în fundal, după ce s-a luat decizia de a produce sisteme pe un cip. Sunt holistice și toate componentele interacționează strâns între ele. Cu discreție, totul este exact opusul - fiecare detaliu este completat și conectat la alții prin linii speciale de comunicare.
Semnal
Un semnal este un cod special care este transmis în spațiu de unul sau mai multe sisteme. Această formulare este generală.
În domeniul informației și comunicațiilor, un semnal este un mediu special al oricărei date, care este utilizat pentru a transmite mesaje. Poate fi creat, dar nu este acceptat, ultima condiție este opțională. Dacă semnalul este un mesaj, atunci captarea acestuia este considerată necesară.
Codul descris este dat de o funcție matematică. Caracterizează toate modificările posibile ale parametrilor. În teoria ingineriei radio, acest model este considerat de bază. În el, analogul semnalului se numea zgomot. Este o funcție a timpului care interacționează liber cu codul transmis și îl distorsionează.
Articolul descrie tipurile de semnale: discrete, analogice și digitale. De asemenea, dată pe scurt teoria de bază pe tema descrisă.
Tipuri de semnal
Există mai multe semnale disponibile. Luați în considerare tipurile.
- Conform mediului fizic al suportului de date, un semnal electric, optic, acustic și electromagnetic, este separat. Există mai multe specii, dar sunt puțin cunoscute.
- Conform metodei de atribuire, semnalele sunt împărțite în regulate și neregulate. Primele sunt metode deterministe de transfer de date, care sunt specificate de o funcție analitică. Cele aleatorii sunt formulate datorită teoriei probabilității și iau, de asemenea, orice valori în diferite perioade de timp.
- În funcție de funcțiile care descriu toți parametrii semnalului, metodele de transmitere a datelor pot fi analogice, discrete, digitale (o metodă care este cuantificată la nivel). Sunt folosite pentru alimentarea multor aparate electrice.
Cititorul este acum familiarizat cu toate tipurile de transmisie a semnalului. Nu va fi dificil pentru nicio persoană să le înțeleagă, principalul lucru este să gândiți puțin și să vă amintiți cursul de fizică școlară.
Pentru ce este procesat semnalul?
Semnalul este procesat pentru a transmite și primi informații care sunt criptate în acesta. Odată extras, acesta poate fi folosit într-o varietate de moduri. În unele situații, este reformatat.
Există un alt motiv pentru procesarea tuturor semnalelor. Constă într-o ușoară compresie a frecvențelor (pentru a nu deteriora informațiile). După aceea, este formatat și transmis la viteze mici.
În semnale analogice și digitale, se folosesc tehnici speciale. În special, filtrarea, convoluția, corelația. Sunt necesare pentru a restabili semnalul dacă acesta este deteriorat sau are zgomot.
Creație și formare
Adesea, analog-digital (ADC) este necesar pentru a genera semnale și cel mai adesea ambele sunt utilizate doar într-o situație cu utilizarea tehnologiilor DSP. În alte cazuri, numai utilizarea unui DAC este adecvată.
Atunci când creează coduri analogice fizice cu utilizarea în continuare a metodelor digitale, acestea se bazează pe informațiile primite, care sunt transmise de pe dispozitive speciale.
Gama dinamică
Se calculează prin diferența dintre nivelurile de sunet mai ridicate și cele mai mici, care sunt exprimate în decibeli. Depinde în totalitate de piesă și de caracteristicile de performanță. Vorbim atât despre piese muzicale, cât și despre dialoguri obișnuite între oameni. Dacă luăm, de exemplu, un crainic care citește știrile, atunci gama sa dinamică fluctuează în jurul valorii de 25-30 dB. Și în timp ce citiți o piesă, poate crește până la 50 dB.
Semnal analog
Un semnal analogic este un mod continuu de transmitere a datelor. Dezavantajul său este prezența zgomotului, care uneori duce la pierderea completă a informațiilor. Foarte des apar situații în care este imposibil să se determine unde sunt datele importante din cod și unde sunt distorsiunile obișnuite.
Din acest motiv, procesarea digitală a semnalului a devenit foarte populară și înlocuiește treptat analogul.
Semnal digital
Un semnal digital este special; este descris de funcții discrete. Amplitudinea sa poate lua o anumită valoare din cele deja setate. În timp ce semnalul analogic este capabil să sosească cu o cantitate uriașă de zgomot, semnalul digital filtrează majoritatea zgomotului primit.
În plus, acest tip de transfer de date transferă informații fără o sarcină semantică inutilă. Mai multe coduri pot fi trimise printr-un canal fizic simultan.
Tipurile de semnal digital nu există, deoarece se remarcă ca o metodă separată și independentă de transmitere a datelor. Este un flux binar. În timpul nostru, acest semnal este considerat cel mai popular. Acest lucru se datorează ușurinței de utilizare.
Aplicarea semnalului digital
Ce face diferit un semnal electric digital de alții? Faptul că este capabil să efectueze o regenerare completă în repetor. Când un semnal care are cea mai mică interferență intră în echipamentul de comunicații, acesta își schimbă imediat forma în digital. Acest lucru permite, de exemplu, unui turn TV să genereze din nou un semnal, dar fără efect de zgomot.
În cazul în care codul ajunge cu distorsiuni mari, atunci, din păcate, nu poate fi restaurat. Dacă luăm o comunicare analogică în comparație, atunci într-o situație similară, repetorul poate extrage o parte din date, cheltuind multă energie.
Când discutați despre comunicarea celulară în diferite formate, este aproape imposibil să vorbiți pe o linie digitală cu o distorsiune puternică, deoarece cuvintele sau frazele întregi nu se aud. În acest caz, comunicarea analogică este mai eficientă, deoarece puteți continua să purtați un dialog.
Din cauza unor astfel de probleme, semnalul digital este generat de repetori foarte des pentru a reduce întreruperea liniei de comunicație.
Semnal discret
Acum fiecare persoană folosește un telefon mobil sau un fel de „apelator” pe computerul său. Una dintre sarcinile instrumentelor sau software-ului este transmiterea unui semnal, în acest caz un flux de voce. Pentru a transporta o undă continuă, este necesar un canal care are o capacitate de nivel superior. De aceea s-a luat decizia de a utiliza un semnal discret. El nu creează valul în sine, ci forma sa digitală. De ce atunci? Deoarece transmisia provine din tehnologie (de exemplu, un telefon sau un computer). Care sunt avantajele acestui tip de transfer de informații? Cu ajutorul său, cantitatea totală de date transmise este redusă, iar trimiterea prin loturi este, de asemenea, mai ușor de organizat.
Conceptul de „discretizare” a fost mult timp folosit în mod constant în tehnologia computerelor. Datorită unui astfel de semnal, nu se transmit informații continue, care sunt complet codificate cu caractere și litere speciale, ci date colectate în blocuri speciale. Sunt particule separate și complete. Această metodă de codificare a fost mult timp retrogradată în plan secund, dar nu a dispărut complet. Cu acesta, puteți transfera cu ușurință bucăți mici de informații.
Compararea semnalelor digitale și analogice
Atunci când cumpără echipamente, aproape nimeni nu se gândește la ce tipuri de semnale sunt utilizate în acest dispozitiv sau în altul și cu atât mai mult cu privire la mediul și natura lor. Dar uneori trebuie totuși să te ocupi de concepte.
De mult timp este clar că tehnologiile analogice își pierd cererea, deoarece utilizarea lor este irațională. În schimb, vine comunicarea digitală. Trebuie să înțelegeți ce se discută și ce refuză omenirea.
Pe scurt, un semnal analog este un mod de transmitere a informațiilor, care implică descrierea datelor prin funcții continue ale timpului. De fapt, vorbind în mod specific, amplitudinea oscilațiilor poate fi egală cu orice valoare care se află în anumite limite.
Procesarea semnalului digital este descrisă de funcții discrete ale timpului. Cu alte cuvinte, amplitudinea vibrațiilor acestei metode este egală cu valorile strict specificate.
Trecând de la teorie la practică, trebuie spus că semnalul analogic se caracterizează prin interferențe. Cu digitalul, nu există astfel de probleme, deoarece le „netezesc” cu succes. Datorită noilor tehnologii, această metodă de transmitere a datelor este capabilă să restabilească singură toate informațiile originale fără intervenția unui om de știință.
Vorbind despre televiziune, putem spune deja cu încredere: transmisia analogică și-a depășit de mult utilitatea. Majoritatea consumatorilor trec la un semnal digital. Dezavantajul acestuia din urmă este că, dacă orice dispozitiv este capabil să primească transmisie analogică, atunci o metodă mai modernă este doar o tehnică specială. Deși cererea pentru o metodă învechită a scăzut de mult, aceste tipuri de semnale încă nu sunt în măsură să dispară complet din viața de zi cu zi.
Semnalul poate fi caracterizat prin diverși parametri. În general vorbind, există o mulțime de astfel de parametri, dar pentru problemele care trebuie rezolvate în practică, doar un număr mic dintre aceștia sunt esențiali. De exemplu, la selectarea unui monitor de proces, poate fi necesară cunoașterea varianței semnalului; dacă semnalul este utilizat pentru control, puterea acestuia este esențială și așa mai departe. Sunt considerați trei parametri principali ai semnalului, care sunt esențiali pentru transmiterea informațiilor pe canal. Primul parametru important este timpul de transmisie a semnalului. T cu... A doua caracteristică care trebuie luată în considerare este puterea P cu semnal transmis pe un canal cu un anumit nivel de interferență P z... Cu cât valoarea este mai mare P cucomparat cu P z, cu atât este mai puțin probabil să primești o greșeală. Astfel, interesul este relația P c / P z.Este convenabil să utilizați logaritmul acestui raport, numit excesul de semnal peste zgomot:
Al treilea parametru important este spectrul de frecvență F x... Acești trei parametri vă permit să reprezentați orice semnal în spațiu tridimensional cu coordonate L, T, F sub forma unui paralelipiped cu volum T x F x L x... Acest produs se numește volumul semnalului și este notat cu V x
Canalul de informații poate fi, de asemenea, caracterizat prin trei parametri corespunzători: T to , lățimea de bandă a frecvențelor trecute de canal F kși gama dinamică a canalului D k caracterizându-i capacitatea de a transmite diferite niveluri de semnal.
Cantitatea
numită capacitatea canalului.
Transmiterea semnalului nedistorsionat este posibilă numai cu condiția ca volumul semnalului să „se potrivească” în capacitatea canalului.
Prin urmare, condiția generală pentru potrivirea semnalului cu canalul de transmisie a informațiilor este determinată de relație
Cu toate acestea, raportul exprimă o condiție necesară, dar insuficientă, pentru potrivirea semnalului cu canalul. O condiție suficientă este acordul asupra tuturor parametrilor:
Pentru un canal de informații, aceștia utilizează următoarele concepte: viteza de intrare a informațiilor, viteza de transfer a informațiilor și lățimea de bandă a canalului.
Sub viteza de introducere a informațiilor (flux de informații) I (X) înțeleg cantitatea medie de informații introduse de la sursa mesajelor în canalul de informații pe unitate de timp. Această caracteristică a sursei mesajului este determinată numai de proprietățile statistice ale mesajelor.
Rata de transfer a informațiilor I (Z, Y) - cantitatea medie de informații transmise pe canal pe unitate de timp. Depinde de proprietățile statistice ale semnalului transmis și de proprietățile canalului.
Lățime de bandă C - rata de transfer de informații cea mai mare realizabilă teoretic pentru un anumit canal. Acesta este un răspuns al canalului și este independent de statisticile semnalului.
Pentru a face cea mai eficientă utilizare a canalului de informații, este necesar să se ia măsuri pentru a se asigura că rata de transfer a informațiilor este cât mai aproape de capacitatea canalului. În același timp, viteza de introducere a informațiilor nu trebuie să depășească lățimea de bandă a canalului, altfel nu toate informațiile vor fi transmise pe canal.
Aceasta este condiția principală pentru reconcilierea dinamică a sursei mesajului și a canalului de informații.
Una dintre principalele întrebări din teoria transmiterii informației este de a determina dependența vitezei de transmisie a informației și a lățimii de bandă de parametrii canalului și caracteristicile semnalelor și interferențelor. Aceste întrebări au fost cercetate profund de K. Shannon.
PAGINA 24
INSTITUTUL TEHNOLOGIC ROSTOV
SERVICII ȘI TURISM
________________________________________________________________
Departamentul de Electronică Radio
Lazarenko S.V.
CONFERINȚA Nr. 1
la disciplina „Circuite și semnale radio”
Rostov-pe-Don
2010
CONFERINȚA 1
INTRODUCERE CARACTERISTICI PRINCIPALE ALE SEMNALELOR
După disciplină CIRCUITE ȘI SEMNALE RADIO
Timp: 2 ore
Probleme în studiu: 1. Subiectul, scopul și obiectivele cursului
2. Prezentare generală a cursului, legături către alte discipline
3. O scurtă istorie a dezvoltării disciplinei
4. Metodologia generală pentru lucrul la curs, tipurile de clase,
formulare de raportare, literatură educațională
5 Caracteristicile energiei semnalului
6 Caracteristicile de corelație ale semnalelor deterministe
7 Metode geometrice în teoria semnalului
8 Teoria semnalului ortogonal. Seria Fourier generalizată
În această prelegere, sunt implementate următoarele elemente ale caracteristicii de calificare:
Elevul ar trebui să cunoască legile de bază, principiile și metodele de analiză a circuitelor electrice, precum și metodele de modelare a circuitelor, circuitelor și dispozitivelor electrice.
Elevul trebuie să stăpânească tehnicile de efectuare a calculelor circuitului în mod starea de echilibru și în moduri tranzitorii.
1. OBIECTIVUL ȘI OBIECTIVELE CURSULUI
Subiectul de studiu al disciplinei CIRCUITE ȘI SEMNALE DE INGINERIE RADIOALĂ este procesele electromagnetice în circuite liniare și neliniare de inginerie radio, metodele de calculare a circuitelor în moduri constante și tranzitorii, semnale continue și discrete și caracteristicile acestora.
Disciplina ia obiecte de cercetare din practică - circuite și semnale tipice din fizică - legile ei despre câmpul electromagnetic, din matematică - aparate de cercetare.
Scopul studierii disciplinei este de a insufla elevilor abilitatea de a calcula cele mai simple circuite de inginerie radio și de a-i familiariza cu algoritmi moderni pentru procesarea optimă a semnalului.
Ca urmare a studierii disciplinei, fiecare student trebuie
AVETI O REPREZENTARE:
Pe algoritmi moderni pentru procesarea optimă a semnalului;
Tendințe în dezvoltarea teoriei circuitelor și semnalelor radio,
STIE:
Clasificarea semnalelor de inginerie radio;
Timpul și caracteristicile spectrale ale semnalelor deterministe;
Semnalele aleatorii, caracteristicile lor, corelația și analiza spectrală a semnalelor aleatorii;
Semnalele discrete și caracteristicile acestora;
Algoritmi de procesare a semnalului digital,
PUTEȚI UTILIZA:
Metode pentru rezolvarea analitică și numerică a problemelor de transmitere a semnalului prin circuite liniare și neliniare;
Metode de analiză spectrală și de corelație a semnalelor deterministe și aleatorii,
PROPRIU:
Metode de măsurare a principalilor parametri și caracteristici ale circuitelor și semnalelor radio;
Tehnici de analiză a trecerii semnalelor prin circuite,
EXPERIENȚĂ:
Cercetarea trecerii semnalelor deterministe prin circuite staționare liniare, neliniare și parametrice;
Calculul celor mai simple circuite de inginerie radio.
Orientarea operațională a instruirii în disciplină este asigurată prin desfășurarea unui atelier de laborator, în cadrul căruia fiecare student este învățat abilități practice:
Lucrați cu dispozitive de măsurare electrice și radio;
Realizarea unei analize exprese a situațiilor de urgență în funcționarea fragmentelor de circuite de inginerie radio pe baza rezultatelor măsurătorilor
2 SCURTĂ PREZENTARE GENERALĂ A CURSULUI, RELAȚIA CU ALTE DISCIPLINE
Disciplina „Circuite și semnale radio” se bazează pe cunoaștereși yakh „Matematică”, „Fizică”, „Informatică” și oferă stăpânirea arteila urme de discipline științifice generale și speciale, „Metrologie și radioisme reniu "," Dispozitive pentru generarea și formarea semnalelor radio "," Dispozitive pentru recepția și prelucrarea semnalelor "," Noțiuni fundamentale de televiziune și videodespre tehnologie "," Teoria statistică a sistemelor de inginerie radio "," Inginerie radioși sisteme ", curs și proiect de diplomătirovanie.
Studiul disciplinei „Circuite și semnale radio” dezvoltă gândirea inginerească la studenți, îi pregătește pentru însușirea disciplinelor speciale.
Predarea disciplinei vizează:
Pentru un studiu aprofundat de către studenți a legilor de bază, principiilor și metodelor de analiză a circuitelor electrice, esența fizică a proceselor electromagnetice din dispozitivele electronice;
Să insufle abilități solide în analiza proceselor de stare staționară și tranzitorii în circuite, precum și în efectuarea de experimente pentru a determina caracteristicile și parametrii circuitelor electrice.
Disciplina este formată din 5 secțiuni:
1 Semnale;
2 Trecerea semnalelor prin circuite liniare;
3 Circuite neliniare și parametrice;
4 Circuite de feedback și auto-oscilante
5 Principiile filtrării digitale a semnalului
3. SCURT ISTORIC AL DEZVOLTĂRII DISCIPLINEI
Apariția teoriei circuitelor de inginerie electrică și radio este indisolubil legată de practică: cu formarea de inginerie electrică, inginerie radio și electronică radio. Mulți oameni de știință interni și străini au contribuit la dezvoltarea acestor zone și a teoriei lor.
Fenomenele de electricitate și magnetism sunt cunoscute omului de mult timp. Cu toate acestea, în a doua jumătate a secolului al XVIII-lea, au început să fie studiate cu seriozitate, au început să se rupă halouri de mister și supranaturalism.
Deja Mihail Vasilievici Lomonosov (1711 - 1765) am presupus că în natură există o singură electricitate și că fenomenele electrice și magnetice sunt legate organic. Academicianul rus Frans Epinus a adus o mare contribuție la știința electricității (1724 - 1802).
Dezvoltarea rapidă a teoriei fenomenelor electromagnetice a avut loc în XIX secolului, cauzată de dezvoltarea intensivă a producției de mașini. În acest moment, omenirea inventează pentru nevoile sale practice TELEGRAFUL, TELEFONUL, ILUMINATUL ELECTRIC, SUDAREA METALELOR, GENERATOARELE ELECTRICE și MOTORIILE ELECTRICE.
Să indicăm în ordine cronologică etapele cele mai izbitoare în dezvoltarea teoriei electromagnetismului.
În 1785 an fizician francez Charles Pendant Răspuns (1736 - 1806) a stabilit legea interacțiunii mecanice a sarcinilor electrice (legea lui Coulomb).
În 1819 anul danez Oersted Hans Christian (1777 - 1851) a descoperit acțiunea unui curent electric asupra unui ac magnetic și în 1820 an fizician francez Ampere André Marie (1775 - 1836) a stabilit o măsură cantitativă (forță) care acționează din partea câmpului magnetic pe secțiunea conductorului (legea lui Ampere).
În 1827 an fizicianul german Om Georg Simon (1787 - 1854) a obținut experimental relația dintre ton și tensiune pentru o secțiune a unui conductor metalic (legea lui Ohm).
În 1831 an fizician englez Faraday Michael (1791 - 1867) a stabilit legea inducției electromagnetice și în 1832 Fizicianul rus Emiliy Khristianovich Lenz (1804 - 1865) a formulat principiul generalității și reversibilității fenomenelor electrice și magnetice.
În 1873 anul, pe baza generalizării datelor experimentale privind electricitatea și magnetismul, omul de știință englez J.C. Maxwell a prezentat o ipoteză pentru existența undelor electromagnetice și a dezvoltat o teorie pentru descrierea lor.
În 1888 an fizicianul german Hertz Heinrich Rudolph (1857 - 1894) a demonstrat experimental existența radiației undelor electromagnetice.
Utilizarea practică a undelor radio a fost efectuată pentru prima dată de omul de știință rus Alexander Stepanovich Popov (1859 - 1905), care 7 mai 1895 demonstrat la întâlnirea fizicii ruse - emițător al societății chimice (dispozitiv de scânteie) și receptor de unde electromagnetice (detector de trăsnet) .
Sfârșitul XIX secole, ingineri și oameni de știință celebri au lucrat în Rusia Lodygin Alexander Nikolaevich (1847 - 1923), care a creat prima lampă incandescentă din lume (1873); Yablochkov Pavel Nikolaevich (1847 - 1894), a dezvoltat lumânarea electrică (1876); Dolivo-Dobrovolsky Mihail Osipovici (1861 - 1919), a creat un sistem trifazat de curenți (1889) și fondatorul energiei moderne.
În XIX secol, analiza circuitelor electrice a fost una dintre sarcinile ingineriei electrice. Circuitele electrice au fost studiate și calculate conform unor legi pur fizice care descriu comportamentul lor sub influența sarcinilor, tensiunilor și curenților electrici. Aceste legi fizice au stat la baza teoriei circuitelor de inginerie electrică și radio.
În 1893 - 1894 ani, lucrările lui C. Steinmetz și A. Kennelly au dezvoltat așa-numita metodă simbolică, care a fost aplicată mai întâi pentru vibrațiile mecanice în fizică și apoi transferată la ingineria electrică, unde au început să fie utilizate cantități complexe pentru o prezentare generalizată a imaginii amplitudinii-fază a unei oscilații sinusoidale constante.
Bazat pe munca lui Hertz (1888), apoi Pupina (1892) prin rezonanță și reglare Circuite RLC și sistemele oscilatorii cuplate, au apărut probleme la determinarea caracteristicilor de transmisie ale lanțurilor.
În 1889 anul A. Kennelly s-a dezvoltat formal - o metodă matematică pentru transformarea echivalentă a circuitelor electrice.
În a doua jumătate XIX secolul Maxwell și Helmholtz au dezvoltat metode de curenți de buclă și tensiuni nodale (potențiale), care au stat la baza matricii și a metodelor topologice de analiză în timpurile ulterioare. Foarte importantă a fost definirea de către Helmholtz a principiului SUPERPOZIȚIEI, adică luarea în considerare separată a mai multor procese simple în același circuit, urmată de însumarea algebrică a acestor procese într-un fenomen electric mai complex în același circuit. Metoda de suprapunere a făcut posibilă rezolvarea teoretică a unei game largi de probleme care anterior erau considerate insolubile și susceptibile doar de o considerație empirică.
Următorul pas semnificativ în dezvoltarea teoriei circuitelor de inginerie electrică și radio a fost introducerea în 1899 anul conceptului de rezistență complexă a unui circuit electric la curent alternativ.
O etapă importantă în formarea teoriei circuitelor de inginerie electrică și radio a fost studiul caracteristicilor de frecvență ale circuitelor. Primele idei în această direcție sunt, de asemenea, asociate cu numele lui Helmholtz, care a folosit principiul suprapunerii și metoda analizei armonice pentru analiză, adică a aplicat extinderea funcției într-o serie Fourier.
Sfârșitul XIX secol, au fost introduse conceptele de circuite în formă de T și U (au început să fie numite cu patru poli). Aproape în același timp, a apărut conceptul de filtre electrice.
Bazele teoriei moderne a circuitelor de inginerie radio și a ingineriei radio în general au fost puse de compatrioții noștri M.B. Shuleikin, B.A. Vedensky, A.I. Berg, A.L. Mints, V.A. Kotelnikov, A.N. Mandel'shtamm, N.D .Papaleksi și mulți alții.
4 METODA GENERALĂ DE LUCRU LA CURS, TIPURI DE LECȚII, FORME DE RAPORTARE, LITERATURĂ EDUCATIVĂ
Studiul disciplinei se desfășoară în prelegeri, laboratoare și clase practice.
Prelegerile sunt unul dintre cele mai importante tipuri de instruire și cudespre oferă baza pentru învățarea teoretică. Ele oferă o bază sistematică pentru cunoașterea științifică a disciplinei, concentrându-se pe predaree pe cele mai complexe și esențiale probleme, stimulează activitatea lor cognitivă activă, formează gândirea creativă.
În prelegeri, alături de fundamental, necesarși fie gradul de orientare practică. Prezentarea materialului este legată de practica militară, obiecte specifice echipamentelor speciale, în care sunt utilizate circuite electrice.
Exercițiile de laborator sunt destinate învățării studenților metodele ecdin cercetare experimentală și științifică, pentru a insufla abilitățile de analiză științifică și generalizarea rezultatelor obținute, abilități în lucrul cu laboratoruldespre minerit, instrumentare și calculx nimeni.
În pregătirea pentru orele de laborator, studenții în mod independent sau (dacă este necesar) în consultări vizate studiază corespunzătoryu material teoretic, procedura generală pentru desfășurarea cercetărilor, întocmirea formularelor de raport (desenați o diagramă a instalației de laborator, tabelele necesare).
Experimentul este partea principală a lucrărilor de laborator și realăși acesta este realizat de fiecare student în mod independent, în conformitate cu manualul pentru lucrările de laborator. Înainte de experiment, an sondaj troll sub forma unui flyer, al cărui scop este de a verifica calitateadespre instruirea elevilor pentru munca de laborator. În acest caz, este necesar să se acorde atenție cunoașterii materialului teoretic, ordinea lucrării, natura rezultatelor așteptate. Când acceptați rapoarte, luați în considerare ala acuratețea înregistrării, respectarea de către elev a cerințelor ESKD, numerarși chie și corectitudinea concluziilor necesare.
Exercițiile practice se desfășoară cu scopul de a dezvolta abilități în rezolvaree nii sarcini, producerea de calcule. Conținutul lor principal este corectla munca tehnică a fiecărui elev. Înapoi la pregătirea practicăa chi având o natură aplicată. Creșterea nivelului de software de calculatord gătitul se efectuează în exerciții practice prin efectuarea de calculee cu ajutorul microcalculatoarelor programabile sau a computerelor personale. La începutul fiecărei lecții, se desfășoară un test, scopul pisiciidespre rogo - verificarea disponibilității elevilor pentru lecție și, de asemenea, - activarea activitate cognitivă a acestora.
În procesul de însușire a conținutului disciplinei în rândul studenților, sistemulși se formează abilități metodologice și abilități de muncă independentă. Elevii sunt învățați abilitatea de a pune corect o întrebare, a pune odespre cea mai importantă sarcină, de a raporta despre esența muncii efectuate, de a utiliza înaintedin coy și ajutoare vizuale.
Pentru a insufla abilități primare în pregătirea și desfășurarea sesiunilor de instruire, se are în vedere atragerea studenților ca asistenți la șefia orelor de laborator.
Printre cele mai importante domenii pentru îmbunătățirea nivelului cognitiveu Învățarea cu probleme este legată de corpul studențesc. Pentru a-l implementa cudespre situațiile problematice sunt date pentru curs în ansamblu, pentru subiecte individuale șidespre solicitări care sunt implementate:
Prin introducerea de noi concepte problematice care arată cum au apărut istoric și cum sunt aplicate;
Prin ciocnirea elevului cu contradicțiile dintre fenomene noie niyas și concepte vechi;
Cu nevoia de a alege informațiile corecte;
Folosind contradicțiile dintre cunoștințele disponibile la pe rezultatele deciziilor și cerințele practicii;
Prezentarea faptelor și fenomenelor inexplicabile la prima vedere cu
folosirea unor legi cunoscute;
Prin identificarea conexiunilor intersubiecte și a conexiunilor dintre fenomene.
În procesul de studiere a disciplinei, controlul stăpânirii materialului este asigurat în toate tipurile practice de clase sub formă de briefing-uri, precum și pe subiectele 1 și 2 sub forma unui test de două ore.
Pentru a determina calitatea educației în general pentru disciplină, conduităt examen Xia. Studenții care au îndeplinit toate cerințele curriculumului, care au raportat despre toate lucrările de laborator, au dreptul la examenîn shih note pozitive pe cursul de lucru. Examenele se țin în mustațăt formular cu explicațiile scrise necesare pe tablă (formule, grafice etc.). Fiecărui student i se acordă nu mai mult de 30 de minute pentru a se pregăti. Pentru a se pregăti pentru răspuns, elevii pot folosidespre materiale metodice și de referință permise de șeful departamentuluie riale. Pregătirea pentru răspuns poate fi efectuată în scris. Șeful departamentului poate scuti de la promovarea examenului studenții care au prezentatt cunoștințe personale bazate pe rezultatele controlului curent, cu o evaluaren ki „excelent”.
Astfel, disciplina „Circuite și semnale radio” esteeu este un sistem de concentrat și în același timp destul de complet șia cunoștințe perfecte care permit inginerului radio să navigheze în mod liber cele mai importante probleme de funcționare a dispozitivelor și sistemelor radio speciale.
LITERATURA EDUCAȚIONALĂ DE BAZĂ:
1. S. I. Baskakov Circuite și semnale radio. Ediția a 3-a. M.: Școală superioară, 2000.
LITERATURA SUPLIMENTARĂ
2. S. I. BASKAKOV Circuite și semnale radio. Ghid pentru rezolvarea problemelor: Manual. manual pentru ingineria radio. specialist. universități. - ediția a II-a. M.: Școală superioarăo la, 2002.
3. Popov V.P. Bazele teoriei circuitelor. Manual. pentru universități.-ed. a III-a. M.: Școală superioarădespre la, 2000.
5 CARACTERISTICILE ENERGETICE ALE SEMNALULUI
Principalele caracteristici energetice ale unui semnal real sunt:
1) putere instantanee, definită ca pătratul valorii instantanee a unui semnal
Dacă - tensiune sau curent, atunci este puterea instantanee eliberată pe rezistență și 1 ohm.
Puterea instantanee nu este aditivă, adică puterea instantanee a sumei de semnale nu este egală cu suma puterilor lor instantanee:
2) energia pe intervalul de timp este exprimată ca o integrală a puterii instantanee
3) puterea medie într-un interval este determinată de valoarea energiei semnalului în acest interval, referită la o unitate de timp
unde.
Dacă semnalul este dat pentru un interval de timp infinit, atunci puterea medie este determinată după cum urmează:
Sistemele de transmitere a informațiilor sunt proiectate astfel încât informațiile să fie transmise cu o distorsiune mai mică decât cea specificată la o energie minimă și o putere de semnal.
Energia și puterea semnalelor, determinate la un interval de timp arbitrar, pot fi aditive dacă semnalele din acest interval de timp sunt ortogonale. Luați în considerare două semnale și, care sunt setate pe intervalul de timp. Energia și puterea sumei acestor semnale sunt exprimate după cum urmează:
, (1)
. (2)
Aici, și, - energia și puterea primului și celui de-al doilea semnal, energia reciprocă și puterea reciprocă a acestor semnale (sau energia și puterea interacțiunii lor). Dacă sunt îndeplinite condițiile
atunci semnalele și pe parcursul intervalului de timp se numesc ortogonale, iar expresiile (1) și (2) iau forma
Conceptul de ortogonalitate a semnalelor este în mod necesar asociat cu intervalul de determinare a acestora.
Conceptele de putere instantanee, energie și putere medie sunt de asemenea utilizate pentru semnale complexe. Aceste valori sunt introduse astfel încât caracteristicile energetice ale semnalului complex să fie valori reale.
1. Puterea instantanee este determinată de produsul semnalului complex la un semnal conjugat complex
2. Energia semnalului în intervalul de timp, prin definiție, este
3. Puterea semnalului pe interval este definit ca
Două semnale complexe și, date la un interval de timp, sunt ortogonale dacă puterea lor (sau energia) reciprocă este zero.
6 CARACTERISTICI DE CORELARE A SEMNALELOR DETERMINATE
Una dintre cele mai importante caracteristici temporale ale unui semnal este funcția de autocorelație (ACF), care face posibilă evaluarea gradului de conexiune (corelație) a unui semnal cu copia sa în timp.
Pentru un semnal real specificat în intervalul de timp și limitată în energie, funcția de corelație este determinată de următoarea expresie:
, (3)
unde - cantitatea de schimbare de timp a semnalului.
Pentru fiecare valoare, funcția de autocorelație este exprimată printr-o anumită valoare numerică.
De la (3) rezultă că ACF este o funcție uniformă a schimbării timpului. Într-adevăr, înlocuind (3) variabilă pe, obținem
Când similitudinea semnalului cu copia sa nedreptată este cea mai mare și funcțională atinge o valoare maximă egală cu energia totală a semnalului
Cu o creștere, funcția tuturor semnalelor, cu excepția celor periodice, scade (nu neapărat monoton) și cu o schimbare relativă a semnalelor și cu o cantitate care depășește durata semnalului, dispare.
Funcția de autocorelație a unui semnal periodic este în sine o funcție periodică cu aceeași perioadă.
Pentru a evalua gradul de asemănare a celor două semnale și se utilizează funcția de corelație încrucișată (CCF), care este determinată de expresia
Aici și - semnale date pe un interval de timp infinit și care posedă energie finită.
Valoarea nu se schimbă dacă, în loc să întârzie semnalul, luăm în considerare avansul primului semnal.
Funcția de autocorelare este un caz special al CCF, atunci când semnalele șisunt la fel.
Spre deosebire de funcție, în cazul general, nu este nici măcar relativă și poate atinge maximum trei.
Valoarea determină energia reciprocă a semnalelor și
7 METODE GEOMETRICE ÎN TEORIA SEMNALELOR
Atunci când rezolvăm multe probleme teoretice și aplicate ale ingineriei radio, apar următoarele întrebări: 1) în ce sens putem vorbi despre amploarea semnalului, argumentând, de exemplu, că un semnal este semnificativ superior celuilalt; 2) Este posibil să se evalueze obiectiv cât de asemănătoare sunt două semnale diferite între ele?
În XX în. a fost creată analiza funcțională o ramură a matematicii care rezumă ideile noastre intuitive despre structura geometrică a spațiului. S-a dovedit că ideile de analiză funcțională permit crearea unei teorii coerente a semnalului, care se bazează pe conceptul de semnal ca vector într-un spațiu cu dimensiuni infinite special construit.
Spațiul semnalului liniar. Lăsa -multe semnale. Motivul combinării acestor obiecte prezența unor proprietăți comune tuturor elementelor setului.
Studiul proprietăților semnalelor care formează astfel de mulțimi devine deosebit de fructuos atunci când este posibil să se exprime unele elemente ale mulțimii prin alte elemente. Se obișnuiește să spunem că multe semnale sunt dotate cu o anumită structură. Alegerea acestei sau acelei structuri ar trebui să fie dictată de considerații fizice. Deci, așa cum se aplică vibrațiilor electrice, se știe că acestea pot fi adăugate și, de asemenea, înmulțite cu un factor de scară arbitrar. Acest lucru face posibilă introducerea structurii spațiului liniar în seturi de semnale.
Setul de semnale formează un spațiu liniar real dacă sunt adevărate următoarele axiome:
1. Orice semnal ia doar valori reale pentru oricare.
2. Pentru oricare și există suma lor, și este, de asemenea, conținută în. Operația de însumare este comutativă: și asociativă :.
3. Pentru orice semnal și orice număr real, semnalul este definit=.
4. Setul M conține un element zero special, astfel încât este pentru toată lumea.
Dacă modelele matematice ale semnalelor iau valori complexe, atunci, presupunând în axiomă 3 multiplicarea cu un număr complex, ajungem la conceptul de spațiu liniar complex.
Introducerea structurii spațiului liniar este primul pas către o interpretare geometrică a semnalelor. Elementele spațiilor liniare sunt adesea numite vectori, subliniind analogia dintre proprietățile acestor obiecte și vectorii tridimensionali obișnuiți.
Restricțiile impuse de axiomele spațiului liniar sunt foarte stricte. Nu fiecare set de semnale se dovedește a fi un spațiu liniar.
Conceptul bazei de coordonate. La fel ca în spațiul tridimensional obișnuit, un subset special poate fi distins în spațiul liniar al semnalului, care joacă rolul axelor de coordonate.
Se spune că setul de vectori (}, apartenența, este liniar independentă dacă egalitatea
este posibil numai dacă toți coeficienții numerici dispar simultan.
Sistemul de vectori liniar independenți formează o bază de coordonate în spațiul liniar. Dacă descompunerea unui semnal este dată în formă
apoi numere () sunt proiecțiile semnalului în raport cu baza selectată.
În problemele teoriei semnalului, numărul vectorilor de bază, de regulă, este infinit de mare. Astfel de spații liniare sunt numite infinit-dimensionale. Bineînțeles, teoria acestor spații nu poate fi încorporată în schema formală a algebrei liniare, unde numărul vectorilor de bază este întotdeauna finit.
Spațiul liniar normalizat. Energia semnalului. Pentru a continua și a aprofunda interpretarea geometrică a teoriei semnalelor, este necesar să se introducă un nou concept, care în sensul său corespunde lungimii vectorului. Acest lucru va permite nu numai să dea o semnificație exactă afirmației formei „primul semnal este mai mare decât al doilea”, ci și să indice cât de mult este mai mare.
Lungimea unui vector în matematică se numește norma sa. Spațiul semnalului liniar este normalizat dacă fiecare vector este asociat în mod unic cu numărul norma acestui vector și următoarele axiome ale spațiului normat sunt îndeplinite:
1. Norma este non-negativă, adică. Normă dacă și numai dacă .
2. Pentru orice număr, egalitatea este adevărată.
3. Dacă și sunt doi vectori din , atunci inegalitatea triunghiului deține:.
Este posibil să sugerați diferite moduri de introducere a ratei semnalului. În ingineria radio, cel mai adesea se crede că semnalele analogice reale au norma
(4)
(din două valori posibile ale rădăcinii, se alege una pozitivă). Pentru semnale complexe, norma
unde * - simbol de valoare conjugat complex. Pătratul normei se numește energia semnalului
Această energie este eliberată într-un rezistor cu o rezistență 1 Ohm dacă există tensiune la bornele sale.
Determinați rata semnalului utilizând formula (4) recomandabil din următoarele motive:
1. În ingineria radio, magnitudinea unui semnal este adesea evaluată pe baza efectului energetic total, de exemplu, cantitatea de căldură degajată într-un rezistor.
2. Norma energetică se dovedește a fi „insensibilă” la modificările formei semnalului, poate semnificative, dar care au loc pe perioade scurte de timp.
Spațiu liniar normat cu o valoare finită a normei formei (1.15) se numește spațiul funcțiilor cu un pătrat integrabil și se notează pe scurt.
8 TEORIA SEMNALELOR ORTOGONALE. SERIA FOURIER GENERALIZATĂ
După ce am introdus structura unui spațiu liniar în setul de semnale, după ce am definit norma și metrica, totuși, suntem privați de posibilitatea de a calcula o astfel de caracteristică ca unghiul dintre doi vectori. Acest lucru se poate face prin formularea conceptului important al produsului scalar al elementelor unui spațiu liniar.
Dot produs de semnale. Reamintim că dacă doi vectori sunt cunoscuți în spațiul tridimensional obișnuit, atunci pătratul modulului sumei lor
unde este produsul scalar al acestor vectori, în funcție de unghiul dintre ei.
Acționând prin analogie, calculăm energia sumei a două semnale și:
. (5)
Spre deosebire de semnalele în sine, energiile lor sunt neaditive - energia semnalului total conține așa-numita energie reciprocă
. (6)
Compararea formulelor (5) și (6), definiți produsul punct al semnalelor reale și:
Produsul dot are proprietățile:
- , unde este un număr real;
Un spațiu liniar cu un astfel de produs scalar, complet în sensul că conține toate punctele limită ale oricăror secvențe convergente de vectori din acest spațiu, se numește un spațiu Hilbert real.
Inegalitatea fundamentală a lui Cauchy - Bunyakovsky
Dacă semnalele iau valori complexe, atunci puteți defini spațiul Hilbert complex prin introducerea produsului punct în acesta prin formulă
astfel încât.
Semnalele ortogonale și seria Fourier generalizată. Două semnale sunt numite ortogonale dacă produsul lor punct și, prin urmare, energia reciprocă, este zero:
Lăsa - Spațiul Hilbert al semnalelor cu o valoare de energie finită. Aceste semnale sunt definite pe o perioadă de timp, finită sau infinită. Să presupunem că un sistem infinit de funcții este dat pe același segment, ortogonale între ele și având norme de unitate:
Se spune că o bază ortonormală este specificată în spațiul semnalului.
Să extindem un semnal arbitrar la rând:
(7)
Performanță (7) se numește seria Fourier generalizată a semnalului în baza selectată.
Coeficienții acestei serii se găsesc după cum urmează. Luați o funcție de bază cu un număr arbitrar, înmulțiți ambele părți ale egalității (7) și apoi integrați rezultatele în timp:
. (8)
Deoarece baza din partea dreaptă a egalității este ortonormală (8) prin urmare, va rămâne doar un membru al sumei cu un număr
Posibilitatea de a reprezenta semnale prin intermediul seriei Fourier generalizate este un fapt de o mare importanță fundamentală. În loc să studiem dependența funcțională într-un set nenumărat de puncte, avem ocazia să caracterizăm aceste semnale cu un sistem numeric (dar, în general vorbind, infinit) de coeficienți ai unei serii Fourier generalizate.
Energia semnalului prezentată sub forma unei serii Fourier generalizate. Luați în considerare un anumit semnal extins într-o serie în sistemul de baze ortonormale:
și calculați energia acestuia înlocuind direct această serie în integrala corespunzătoare:
(9)
Deoarece sistemul de bază al funcțiilor este ortonormal, suma (9) numai membrii numerotați vor fi diferiți de zero. Acest lucru produce un rezultat minunat:
Înțelesul acestei formule este după cum urmează: energia semnalului este suma energiilor tuturor componentelor, din care este compusă seria Fourier generalizată.
Lector superior al Departamentului de Radioelectronică S.Lazarenko
După cum sa menționat mai sus, semnalele transmise sunt asociate în mod unic cu mesajele transmise. Descrierea matematică a unui semnal este o funcție a timpului s(t). Semnalele de comunicație pot fi clasificate în funcție de mai multe criterii.
În teoria mesajelor, semnalele sunt în primul rând împărțite în deterministe (regulate) și aleatorii. Semnalul este apelat determinat, dacă poate fi descris printr-o funcție a timpului cunoscută. Prin urmare, un semnal determinist este înțeles ca un semnal care corespunde unui mesaj transmis cunoscut și care poate fi prezis cu precizie în avans pentru o perioadă de timp arbitrară. Semnalele deterministice sunt de obicei împărțite în periodice, aproape periodice și non-periodice.
În condiții reale, semnalul de la punctul de recepție este necunoscut în prealabil și nu poate fi descris de o funcție definită a timpului. Semnalele primite sunt imprevizibile, aleatorii din mai multe motive. În primul rând, deoarece un semnal obișnuit nu poate transporta informații. Într-adevăr, dacă s-ar ști totul despre semnalul transmis, atunci nu ar mai fi nevoie să-l transmitem. De obicei numai pe partea de recepție unii parametri semnal. În al doilea rând, semnalele sunt aleatorii datorită diferitelor tipuri de interferențe, atât externe (spațiale, atmosferice, industriale etc.), cât și interne (zgomotul lămpii, rezistențe etc.). Semnalul recepționat este, de asemenea, distorsionat datorită trecerii prin linia de comunicație, parametrii căreia sunt adesea o funcție aleatorie a timpului.
Modelul semnalului de comunicație nu este o funcție a timpului s(t) , dar un set de unele funcții care reprezintă un proces aleatoriu. Fiecare semnal specific este unul dintre realizări un proces aleatoriu care poate fi descris de o funcție deterministă a timpului. Adesea destinatarul cunoaște ansamblul posibilelor mesaje (semnale). Sarcina este de a determina ce mesaj dintr-un ansamblu dat a fost transmis de la implementarea adoptată a amestecului de semnal cu interferență.
Astfel, semnalul transmis trebuie considerat ca un set de funcții care sunt implementări ale unui proces aleatoriu. Caracteristicile statistice ale acestui proces descriu pe deplin proprietățile semnalului. Cu toate acestea, rezolvarea multor probleme specifice devine dificilă în acest caz. Prin urmare, studierea semnalelor și trecerea lor prin diferite circuite este recomandabilă pentru a începe cu implementări individuale ca funcții deterministe.
Nu este întotdeauna necesară o descriere completă a semnalului. Uneori câteva caracteristici generalizate sunt suficiente pentru analiză, care reflectă pe deplin proprietățile semnalului. Una dintre cele mai importante caracteristici ale unui semnal este duratăT, care determină timpul necesar canalului și este pur și simplu legat de cantitatea de informații transmise de acest semnal. A doua caracteristică este lățimea spectrului semnal F, care caracterizează comportamentul semnalului pe durata acestuia, rata modificării acestuia. Ca a treia caracteristică, s-ar putea introduce una care să determine amplitudinea semnalului de-a lungul existenței sale, de exemplu, puterea. Cu toate acestea, puterea semnalului Rdin în sine nu determină condițiile de transmitere a acestuia pe canale reale de comunicație cu interferență. Prin urmare, semnalul este caracterizat de obicei prin raportul dintre puterea și interferența semnalului:
care se numește raport semnal-zgomot sau raport semnal-zgomot.
O caracteristică de semnal numită interval dinamic,
care determină intervalul modificărilor nivelurilor semnalului (de exemplu, sonoritatea la transmiterea unui mesaj telefonic) și impune cerințe corespunzătoare liniarității căii. Din această parte, semnalul poate fi caracterizat prin așa-numitul factorul de vârf
reprezentând raportul dintre valoarea maximă a semnalului și cea efectivă. Cu cât factorul de vârf al semnalului este mai mare, cu atât performanța energetică a dispozitivului radio va fi mai slabă.
Din punctul de vedere al transformărilor efectuate pe mesaje, se obișnuiește împărțirea semnalelor în semnale video (nemodulate) și semnale radio (modulate). De obicei spectrul semnalului video este concentrat în regiunea de frecvență joasă. Când se utilizează modulația, semnalul video se numește modulant. Spectrul semnalului radio este concentrat în jurul unei anumite frecvențe medii în regiunea de înaltă frecvență. Semnalele radio pot fi transmise sub formă de unde electromagnetice.
În concluzia secțiunii, descriem pe scurt semnalele utilizate în diferite tipuri de comunicare. În fig. 1.2 arată un semnal video sub forma unui tren de impulsuri continuu. Un astfel de semnal este generat pentru tipurile de lucrări telegrafice utilizând un cod binar din cinci cifre. Lățimea de bandă utilizată pentru transmiterea unor astfel de semnale depinde de viteza de telegrafie și este, de exemplu, 150-200 Hz atunci când se utilizează aparatul de telegraf ST-35 și se transmit 50 de caractere pe secundă. La transmiterea mesajelor telefonice, semnalul este continuu f 
timpi de funcționare, așa cum se arată în fig. 1.2 b.
ÎN 
telefonie comercială, semnalul este transmis de obicei în intervalul de frecvență de la 300 Hz la 3400 Hz. Difuzarea necesită o lățime de bandă de aproximativ 40 Hz până la 10 kHz pentru transmisia vocală și muzicală de înaltă calitate. Când se transmit imagini statice utilizând un fototelegraf, semnalul are forma prezentată în Fig. 1.Z a.
Este o funcție pas. Numărul de niveluri posibile este egal cu numărul de volume și semitonuri transmise. Pentru transmisie se utilizează unul sau mai multe canale telefonice standard. Când transmiteți imagini în mișcare în televizor utilizând 625 de linii de descompunere, este necesară o lățime de bandă de frecvență de 50 Hz la 6 MHz. În acest caz, semnalul are o structură discretă - continuă complexă. Semnalele modulate au forma prezentată în Figura 1.3 b (cu modulație de amplitudine).
