Signaalityypit, modulaatio

Analoginen arvo — arvo, jonka arvot muuttuvat jatkuvasti tietyllä aikavälillä. Sen ominaisarvo riippuu vain mittauslaitteen tarkkuudesta. Tämä on esimerkiksi lämpötila.

Diskreetti arvo — määrä, jonka arvot muuttuvat jyrkästi. Esimerkiksi oppilaiden määrä luokkahuoneessa. Mittaussignaali — signaali, joka sisältää kvantitatiivista tietoa mitatusta fysikaalisesta suuresta. Esimerkiksi lämpötilaa mittaavan lämpösähköisen anturin lähdössä oleva jännite.

Tietojen hälytys — tietosanoman esitysmuoto fyysisellä suurella, yhden tai useamman parametrin muutos kuvastaa sen muutosta.

Mikroprosessoritekniikassa signaalit ovat sähköisiä suureita (virta, jännite). Datasignaalia edustava parametri on datasignaaliparametri, jonka muutos kuvastaa muutosta datasanomassa (amplitudi, taajuus, vaihe, pulssin kesto, tauon kesto).

Analoginen datasignaali — datasignaali, jossa jokainen edustavista parametreista on kuvattu ajan funktiolla ja jatkuvalla mahdollisten arvojen joukolla, ts.analogiset signaalit kuvataan jatkuvalla (tai paloittain jatkuvalla) funktiolla xа(t), ja itse funktio ja argumentti t voivat saada mitä tahansa arvoja joillain aikaväleillä

Analogista signaalia f (t) kutsutaan jaksolliseksi, jos on olemassa reaaliluku T siten, että f (t + T) = f (t) jokaisella t:llä, ja T:tä kutsutaan signaalin jaksoksi.

Diskreetti datasignaali - eroaa analogeista siinä, että sen arvot tunnetaan vain erillisinä aikoina. Diskreettejä signaaleja kuvaavat hilafunktiot — sekvenssit — xd (nT), missä T = const on näytteenottoväli (jakso), n = 0, 1, 2,….

Funktio xd (nT) itse voi ottaa mielivaltaisia ​​arvoja diskreeteillä hetkillä tietyllä aikavälillä. Näitä funktioarvoja kutsutaan funktionäytteiksi tai näytteiksi. Toinen merkintä hilafunktiolle x(nT) on x(n) tai xn. Sarja x(n) voi olla äärellinen tai ääretön riippuen funktion määrittelyvälistä.

Kvantisoitu datasignaali — eroaa analogisesta tai diskreetistä jakamalla jatkuvan tai diskreetin arvon arvoalueen äärelliseen määrään intervalleja. Yksinkertaisin kvantisoinnin muoto on kokonaisluvun jakaminen luonnollisella luvulla, jota kutsutaan kvantisointikertoimeksi.

Digitaalinen datasignaali — signaali, jossa jokainen edustava parametri on kuvattu diskreetillä aikafunktiolla ja rajallisella mahdollisten arvojen joukolla. Digitaaliset signaalit kuvataan kvantisoiduilla hilafunktioilla x° C(nT). Kun analogisesta signaalista saadaan digitaalinen signaali, tapahtuu näytteistys ja kvantisointi.

Binäärinen digitaalinen signaali - datasignaali, joka käyttää menetelmää parametrin arvoa koskevien tietojen esittämiseen kahden arvon - nollan ja yhden - monibittisenä yhdistelmänä ja jota kutsutaan yleensä binäärikoodiksi.

Binäärikoodissa käytetään vain kahta numeroa: 1 ja 0. Jokainen numero sisältää joukon numeroita, joista kukin voi sisältää vain yhden näistä numeroista. Yksi numero vastaa elementin yhtä tilaa, esimerkiksi suljettua kontaktia, ja toinen elementin toista tilaa - avointa kontaktia.

Binäärijärjestelmässä kunkin bitin yksikkö on kaksinkertainen naapuribitin alempaan järjestykseen verrattuna Kokonaisluvuilla ensimmäisen (vähiten merkitsevän) bitin yksikkö on 20=1, toisen numeron yksikkö on 2 • 20=21 = 2, kolmas — 2 • 21=22= 4, neljäs 2 • 22=23= 8 jne. Esimerkiksi desimaaliluku 214 214 = 2 • 102+1•101+0•25+4•100 ja binäärijärjestelmässä 214 = 1 • 27+1•26+0•25+1•24+0•23 +1• 22+1•21+0•20 ja kirjoitetaan numerolla 11010110.

Modulaatio - prosessi, jossa muutetaan yhtä tai useampaa suurtaajuisen kantoaallon värähtelyn parametria matalataajuisen informaatiosignaalin (sanoman) lain mukaisesti.

Nykyään binäärisiä digitaalisia signaaleja käytetään digitaalisissa elektronisissa laitteissa koodauksen ja käsittelyn yksinkertaisuuden vuoksi. Eri tyyppisiä modulaatioita käytetään digitaalisen signaalin lähettämiseen viestintäkanavien (esimerkiksi sähkö- tai radiokanavien) kautta.

Tarkastellaan esimerkkejä datasignaalien parametrien esittämisestä käyttämällä esimerkkiä erityyppisistä modulaatioista (katso kuva 1). Tarkasteltavien modulaatiotyyppien lisäksi on olemassa myös vaihe (PM), aikapulssi (VIM), pulssin leveys (PWM) ja muut modulaatiot.

Riisi. 1. Erityyppiset signaalimodulaatiot — datasignaalien erilaiset parametrit

Ymmärtääksesi digitaalisen signaalin olemuksen, harkitse seuraavaa luokittelua. Digitaalisessa tekniikassa signaalit erotetaan toisistaan ​​(kuva 2):

• kooltaan mielivaltainen ja ajallisesti jatkuva (analoginen);

• kooltaan satunnainen ja ajallisesti diskreetti (diskreetti);

• kooltaan kvantisoitu ja ajallisesti jatkuva (kvantisoitu);

• kvantisoitu magnitudiltaan ja diskreetti ajassa (digitaalinen).

Riisi. 2. Analogiset, diskreetit, kvantisoidut ja digitaaliset signaalit

Analogisia signaaleja käytetään usein edustamaan jatkuvasti muuttuvia fyysisiä suureita. Esimerkiksi analoginen sähköinen signaali, jonka on kaapannut termoparista, kuljettaa tietoa lämpötilan muutoksista, signaalin mikrofonista - ääniaallon nopeista paineen muutoksista jne.

Digitaalisessa ja pulssitekniikassa terminologia ei ole vakiintunut. Eli diskreetti signaali on signaali, jonka edustavat parametriarvot tunnetaan vain tietyillä ajanhetkillä, ja se on myös signaali, toisin kuin analoginen, jonka edustava parametri voi ottaa vain kiinteitä arvoja (yleensä kaksi: looginen " nolla" tai looginen "yksikkö").

Toisessa tapauksessa olisi oikein kutsua signaali kvantisoiduksi, mutta teollisuusmoduuleja kutsutaan "diskreetiksi signaalitulomoduuleiksi". Sen lisäksi, että signaalit käyttävät erilaisia ​​fyysisiä suureita tiedon välittämiseen, ne eroavat myös esitysparametreiltaan.