3. Применение фнч для выделения модулирующего процесса.

6. Детектирование сигналов с шим.

7. Спектр ШИМ-сигнала, возможность выделения управляющего сигнала ФНЧ. Рассмотрим сигнал широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Для определенности будем полагать, что немодулированные видеоимпульсы имеют прямоугольную форму и длительность . За начало отсчета времени примем момент, соответствующий середине импульса, так что на интepвaлe, равном периоду повторения T₀, сигнал

(21.3)

Сигнал (21.3) представлен на рис. 21.2, из которого видно, что t₁ и t₂ определяют положение переднего и заднего фронтов каждого импульса, а длительность импульса =t₂-t₁. Пусть при модуляции ширины импульса по закону a(t)=sin Ωt соответственно изменяется лишь временное положение переднего фронта импульса, а положение заднего фронта остается неизменным. Такой вид модуляции называется односторонней модуляцией длительности импульса. Обозначим максимальное отклонение переднего фронта импульса через ∆τ. Очевидно, ∆τ ≤ Тогда положения фронтов импульсов при модуляции выражаются соотношениями

(21.4)

Представим немодулированную последовательность видеоимпульсов прямоугольной формы рядом Фурье. При выбранном начале отсчета времени

(21.5)

Подставляя (21.4), получаем

(21.6)

Это выражение показывает, что при модуляции коэффициенты ряда Фурье (21.5) не остаются неизменными, а являются некоторыми периодическими функциями времени. С учетом известного из теории функций Бесселя соотношения

(21.7)

выражение для сигнала ШИМ приводится к виду

(21.8)

Построенный в соответствии с формулой (21.8) спектр сигнала ШИМ представлен на рис. 21.4. Он имеет более сложную структуру, чем спектр сигнала АИМ при том же законе модуляции.

21.4. Спектр сигнала ШИМ γ= 4,6; m_ш=0,9

Теперь около гармоник частоты повторения импульсов kΩ₀ имеется теоретически бесконечное множество боковых частот kΩ₀ ± mΩ (m = l, 2, ...). Их амплитуды определяются значениями функции Бесселя m-го порядка от аргумента , т. е. зависят от соотношения , которое можно назвать коэффициентом глубины модуляции длительности импульсов. Этот же коэффициент определяет и значение амплитуды составляющей спектра, имеющей частоту сообщения Ω. Предельное значение =1. При , для составляющих с небольшим значением k (которые только и следует учитывать, так как амплитуды спектральных составляющих обратно пропорциональны k) получаем

. При малых значениях аргумента

Следовательно, при сделанных предположениях спектр сигнала ШИМ на частотах вблизи ω=0 совпадает по структуре со спектром сигнала АИМ. Это означает, что возможна демодуляция с помощью фильтра нижних частот, причем для устранения искажений в выходном сообщении должно выполняться условие F₀ ≥ 2F_a. Если параметры модуляции таковы, что аргумент бесселевой функции при малых значениях k имеет порядок единиц, то^л составляющие спектра с частотами kΩ₀ - mΩ имеют заметные амплитуды, и для устранения искажений при демодуляции необходимо увеличить частоту повторения импульсов по сравнению с 2F_a.

4.3Детектирование сигналов с ИКМ и дельта-модуляцией

1. Детектирование сигналов с ИКМ преобразователями «код-напряжение» (ЦАП), синхронизация преобразователей..

4.3.Детектирование сигналов с дельта-модуляцией.

5 Основы теории цифровой обработки сигналов

1. Цели цифровой обработки.

Главная цель обработки сигналов заключается в необходимости получения содержащейся в них информации. Эта информация обычно присутствует в амплитуде сигнала (абсолютной или относительной), в частоте или в спектральном составе, в фазе или в относительных временных зависимостях нескольких сигналов .

Как только желаемая информация будет извлечена из сигнала, она может быть использована различными способами. В некоторых случаях желательно переформатировать информацию, содержащуюся в сигнале.

В частности, изменение формата сигнала происходит при передаче звукового сигнала в телефонной системе с многоканальным доступом и частотным разделением (FDMA). В этом случае используются аналоговые методы, чтобы разместить несколько голосовых каналов в частотном спектре для передачи через радиорелейную станцию СВЧ диапазона, коаксиальный или оптоволоконный кабель.

В случае цифровой связи аналоговая звуковая информация сначала преобразуется в цифровую с использованием АЦП. Цифровая информация, представляющая индивидуальные звуковые каналы, мультиплексируется во времени (многоканальный доступ с временным разделением, TDMA) и передается по последовательной цифровой линии связи (как в ИКМ - системе).

Еще одна причина обработки сигналов заключается в сжатии полосы частот сигнала (без существенной потери информации) с последующим форматированием и передачей информации на пониженных скоростях, что позволяет сузить требуемую полосу пропускания канала . В высокоскоростных модемах и системах адаптивной импульсно - кодовой модуляции (ADPCM) широко используются алгоритмы устранения избыточности данных (сжатия), так же как и в цифровых системах мобильной связи , системах записи звука MPEG, в телевидении высокой четкости (HDTV).

Промышленные системы сбора данных и системы управления используют информацию, полученную от датчиков, для выработки соответствующих сигналов обратной связи, которые, в свою очередь, непосредственно управляют процессом. Обратите внимание, что эти системы требуют наличия как АЦП и ЦАП, так и датчиков, устройств нормализации сигнала (signal conditioners) и DSP (или микроконтроллеров).

В некоторых случаях в сигнале, содержащем информацию, присутствует шум, и основной целью является восстановление сигнала. Такие методы, как фильтрация, автокорреляция, свертка и т.д., часто используются для выполнения этой задачи и в аналоговой, и в цифровой областях.

ЦЕЛИ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

• Извлечение информации о сигнале (амплитуда, фаза, частота, спектральные составляющие ,временные соотношения)

• Преобразование формата сигнала (телефония с разделением каналов FDMA, TDMA, CDMA)

• Сжатие данных (модемы, сотовые телефоны, телевидение HDTV, сжатие MPEG)

• Формирование сигналов обратной связи (управление промышленными процессами )

• Выделение сигнала из шума (фильтрация, автокорреляция, свертка)

• Выделение и сохранение сигнала в цифровом виде для последующей обработки (БПФ)