Разделы сайта

Модели цифровых сигналов

Если рассматривать сигнал как функцию времени, то он может быть либо аналоговым, либо цифровым. Цифровым называется сигнал, интенсивность которого в течение некоторого периода поддерживается на постоянном уровне, а затем изменяется также на постоянную величину. На рис. 2.1 приведен пример цифрового сигнала - набор двоичных единиц и нулей.

Рис. 2.1. Аналоговый и цифровой сигналы

Цифровой сигнал представляет собой последовательность импульсов напряжения, которые могут передаваться по проводной линии; при этом постоянный положительный уровень напряжения может использоваться для представления двоичного нуля, а постоянный отрицательный уровень - для представления двоичной единицы.

Основное преимущество цифровых сигналов состоит в том, что их передача в общем случае дешевле и менее восприимчива к помехам, чем передача аналоговых сигналов. Основной недостаток - цифровым сигналам затухание вредит больше, чем аналоговым. На рис. 2.2 показаны исходная последовательность импульсов напряжения, генерируемых источником, и эти же импульсы, прошедшие некоторое расстояние по передающей среде. Из-за затухания, или ослабления, мощности сигнала на высоких частотах импульсы становятся более сглаженными и низкими. Ясно, что это затухание довольно быстро может привести к потере информации, содержащейся в передаваемом сигнале.

Рис. 2.2. Ослабление цифровых сигналов

В общем случае оборудование для кодирования цифровых данных цифровым сигналом дешевле и проще, чем оборудование для модулирования цифровых данных аналоговым сигналом (рис.2 3.).

Рис. 2.3. Кодирование цифровых данных цифровым и аналоговым сигналом

Цифровая передача данных связана с содержанием сигнала. Цифровой сигнал можно передать только на ограниченное расстояние, пока затухание не нарушит целостности данных. Для передачи цифровых данных на большие расстояния используются ретрансляторы, которые принимают цифровой сигнал, восстанавливают закодированную комбинацию нулей и единиц и передают новый сигнал. Таким образом происходит компенсация затухания.

Простейшим типом сигнала является периодический сигнал, в котором некоторая структура периодически повторяется во времени. На рис. 2.4 приведен пример периодического цифрового сигнала (прямоугольный сигнал, или меандр). Математическое определение: сигнал s (t) является периодическим тогда и только, когда:

(t + T)=s(t) - ∞ < t > + ∞, 2.1

где постоянная Т является периодом сигнала (Т ― наименьшая величина, удовлетворяющее этому уравнению). Если невозможно найти Т, удовлетворяющее уравнению, сигнал называется апериодическим.

В общем случае такой сигнал можно определить тремя параметрами: максимальной амплитудой А, частотой f и фазой φ. Максимальной амплитудой называется максимальное значение или интенсивность сигнала во времени; измеряется максимальная амплитуда, как правило, в вольтах. Частотной называется темп повторения сигналов (в периодах за секунду, или герцах). Эквивалентным параметром является период сигнала Т, представляющий собой время, за которое происходит повторение сигнала; следовательно, Т =1/f. Фаза является мерой относительного сдвига по времени в пределах отдельного периода сигнала (данный термин будет проиллюстрирован несколько ниже).

В общем случае синусоидальный сигнал можно представить в следующем виде:

S (t) =A sin (2πf t + φ) 2.2.

Влияние изменения каждого из трех параметров показано на рис. 2.5. На рис. 2.5, а частота составляет 1 Гц; следовательно, период. Т равен 1 с. На рис. 2.5, б частота и фаза те же, но амплитуда уменьшена в два раза. На рис. 2.5, в частота f =2, что эквивалентно периоду Т=1/2. Наконец, на рис. 2.5, г показано влияние сдвига фазы на π/4 радиан, что составляет 45º (2π радиан = 360º = 1 период).

Перейти на страницу: 1 2 3

Интересное из раздела

Автоматическая система управления
В настоящее время широко используются микропроцессорные устройства и системы. Их назначение и область применения очень велика. Так, различного рода микропроцессорные сист ...

Проектирование и программная реализация комплексной системы стрелочных переводов
Цифровая обработка сигналов (ЦОС) [1] представляет собой одну из наиболее мощных технологий, которая в XXI веке будет определять развитие наук ...

Источник питания охранного устройства
В настоящее время существует множество систем, предназначенных для осуществления охраны и безопасности объектов. С развитием науки и техники у ...