Signalų tipai, moduliacija

Analoginė vertė — reikšmė, kurios reikšmės nuolat kinta tam tikru intervalu. Jo specifinė vertė priklauso tik nuo matavimo prietaiso tikslumo. Tai, pavyzdžiui, temperatūra.

Diskreti vertė — dydis, kurio reikšmės smarkiai kinta. Pavyzdžiui, mokinių skaičius klasėje. Matavimo signalas – signalas, turintis kiekybinę informaciją apie išmatuotą fizinį dydį. Pavyzdžiui, termoelektrinio keitiklio, kuris matuoja temperatūrą, išėjimo įtampa.

Duomenų įspėjimas — duomenų pranešimo vaizdavimo fiziniu dydžiu forma, vieno ar kelių parametrų pasikeitimas, atspindintis jo pasikeitimą.

Mikroprocesorinėje technologijoje signalai yra elektriniai dydžiai (srovė, įtampa). Duomenų signalo reprezentacinis parametras yra duomenų signalo parametras, kurio pasikeitimas atspindi duomenų pranešimo pasikeitimą (amplitudė, dažnis, fazė, impulso trukmė, pauzės trukmė).

Analoginis duomenų signalas — duomenų signalas, kuriame kiekvienas iš reprezentuojančių parametrų apibūdinamas laiko funkcija ir ištisine galimų reikšmių rinkiniu, t.y.analoginiai signalai apibūdinami ištisine (arba dalimis tęstine) funkcija xа(t), o pati funkcija ir argumentas t tam tikrais intervalais gali turėti bet kokias reikšmes.

Analoginis signalas f (t) vadinamas periodiniu, jei yra tikrasis skaičius T, kad f (t + T) = f (t) kiekvienam t, o T vadinamas signalo periodu.

Diskretus duomenų signalas - skiriasi nuo analogų tuo, kad jo vertės žinomos tik atskiru laiku. Diskretieji signalai apibūdinami gardelės funkcijomis — sekomis — xd (nT), kur T = const yra atrankos intervalas (periodas), n = 0, 1, 2,….

Pati funkcija xd (nT) gali priimti savavališkas reikšmes atskirais momentais tam tikru intervalu. Šios funkcijos reikšmės vadinamos funkcijų pavyzdžiais arba pavyzdžiais. Kitas gardelės funkcijos x(nT) žymėjimas yra x(n) arba xn. Seka x(n) gali būti baigtinė arba begalinė, priklausomai nuo funkcijos apibrėžimo intervalo.

Kvantuotas duomenų signalas - skiriasi nuo analoginio ar diskrečiojo, padalijant nuolatinės arba diskrečios reikšmės verčių diapazoną į baigtinį intervalų skaičių. Paprasčiausia kvantavimo forma yra sveikojo skaičiaus padalijimas iš natūraliojo skaičiaus, vadinamas kvantavimo koeficientu.

Skaitmeninis duomenų signalas — signalas, kuriame kiekvienas atvaizduojamasis parametras apibūdinamas diskrečiąja laiko funkcija ir baigtiniu galimų reikšmių rinkiniu. Skaitmeniniai signalai apibūdinami kvantuotomis gardelės funkcijomis x° C(nT). Kai skaitmeninis signalas gaunamas iš analoginio signalo, vyksta atranka ir kvantavimas.

Dvejetainis skaitmeninis signalas - duomenų signalas, kuris naudoja informacijos apie parametro vertę pateikimo būdą kelių bitų dviejų reikšmių - nulio ir vienos - derinio pavidalu ir paprastai vadinamas dvejetainiu kodu.

Dvejetainiame kode naudojami tik du skaitmenys: 1 ir 0. Kiekviename skaičiuje yra tam tikras skaičius skaitmenų, kurių kiekviename gali būti tik vienas iš šių skaitmenų. Vienas skaičius atitinka vieną elemento būseną, pavyzdžiui, uždarą kontaktą, o kitas – kitą elemento būseną – atvirą kontaktą.

Dvejetainėje sistemoje kiekvieno bito vienetas yra du kartus didesnis už gretimą žemesnės eilės bitą Sveikųjų skaičių atveju pirmojo (mažiausiai reikšmingo) bito vienetas yra 20=1, antrojo skaitmens vienetas yra 2 • 20=21 = 2, trečias — 2 • 21=22= 4, ketvirtas 2 • 22=23= 8 ir t.t. Pavyzdžiui, dešimtainis skaičius 214 214 = 2 • 102+1•101+0•25+4•100, o dvejetainėje sistemoje 214 = 1 • 27+1•26+0•25+1•24+0•23 +1• 22+1•21+0•20 ir bus parašyta kaip 11010110.

Moduliavimas - vieno ar kelių aukšto dažnio nešlio virpesių parametrų keitimo procesas pagal žemo dažnio informacinio signalo (pranešimo) dėsnį.

Šiais laikais dvejetainiai skaitmeniniai signalai naudojami skaitmeniniuose elektroniniuose įrenginiuose dėl kodavimo ir apdorojimo paprastumo. Skaitmeniniam signalui perduoti ryšio kanalais (pavyzdžiui, elektros arba radijo kanalais) naudojamos įvairios moduliacijos rūšys.

Panagrinėkime duomenų signalų parametrų vaizdavimo pavyzdžius naudojant skirtingų moduliavimo tipų pavyzdį (žr. 1 pav.). Be aptartų moduliavimo tipų, taip pat yra fazė (PM), laiko impulsas (VIM), impulso plotis (PWM) ir kitos moduliacijos.

Ryžiai. 1. Skirtingi signalų moduliavimo tipai – skirtingi duomenų signalų atvaizdavimo parametrai

Norėdami suprasti skaitmeninio signalo esmę, apsvarstykite šią klasifikaciją. Skaitmeninėje technologijoje išskiriami signalai (2 pav.):

• savavališko dydžio ir nenutrūkstamo laiko (analoginis);

• atsitiktinio dydžio ir diskretiško laiko (diskretūs);

• kvantuotas pagal dydį ir nenutrūkstamas laike (kvantuotas);

• kvantuota pagal dydį ir diskretiška laike (skaitmeninė).

Ryžiai. 2. Analoginiai, diskretieji, kvantuoti ir skaitmeniniai signalai

Analoginiai signalai dažnai naudojami nuolat besikeičiantiems fiziniams dydžiams pavaizduoti. Pavyzdžiui, analoginis elektrinis signalas, užfiksuotas iš termoporos, neša informaciją apie temperatūros pokyčius, signalą iš mikrofono – apie greitus slėgio pokyčius garso bangoje ir kt.

Skaitmeninės ir impulsinės technologijos terminologija nėra gerai nusistovėjusi. Taigi diskretinis signalas yra signalas, kurio tipinės parametrų reikšmės žinomos tik tam tikrais laiko momentais, ir tai taip pat yra signalas, skirtingai nei analoginis, kurio reprezentacinis parametras gali turėti tik fiksuotas reikšmes (dažniausiai dvi: loginės " nulis“ arba loginis „vienetas“).

Antruoju atveju būtų teisinga signalą vadinti kvantuotu, tačiau pramoniniai moduliai vadinami "diskretaisiais signalo įvesties moduliais". Be to, kad informacijai perduoti naudojami skirtingi fiziniai dydžiai, signalai taip pat skiriasi savo reprezentaciniais parametrais.