Ответы

Какой сигнал называется периодическим? Простейший пример.

Периодическим называется сигнал, для которого выполняется условие s(t) = s(t + кT), где к - любое целое число, Т - период, являющийся конечным отрезком времени. Пример периодического сигнала - гармоническое колебание  Любой сложный периодический сигнал может быть представлен в виде суммы гармонических колебаний с частотами, кратными основной частоте

Какой сигнал называется непериодическим?

Непериодический сигнал, как правило, ограничен во времени. Случайным сигналом называют функцию времени, значения которой заранее неизвестны и могут быть предсказаны лишь с некоторой вероятностью.

Спектр периодического сигнала.

Периодическим сигналом (током или напряжением) называют такой вид воздействия, когда форма сигнала повторяется через некоторый интервал времени T, который называется периодом. Простейшей формой периодического сигнала является гармонический сигнал или синусоида, которая характеризуется амплитудой, периодом и начальной фазой. Все остальные сигналы будутнегармоническими или несинусоидальными. Можно показать, и практика это доказывает, что, если входной сигнал источника питания является периодическим, то и все остальные токи и напряжения в каждой ветви (выходные сигналы) также будут периодическими. При этом формы сигналов в разных ветвях будут отличаться друг от друга. . Периодтық сигналдың спектрі- сызықтық (дискреттік).

Спектр амплитуд. Рисунок

Спектр фаз. Рисунок.

 Совокупность гармонических составляющих, образующих сигнал несинусоидальной формы, называется спектром этого негармонического сигнала. Из этого набора гармоник выделяют и различают амплитудный и фазовый спектр. Амплитудным спектром называют набор амплитуд всех гармоник, который обычно представляют диаграммой в виде набора вертикальных линий, длины которых пропорциональны (в выбранном масштабе) амплитудным значениям гармонических составляющих, а место на горизонтальной оси определяется частотой (номером гармоники) данной составляющей. Аналогично рассматривают фазовые спектры как совокупность начальных фаз всех гармоник; их также изображают в масштабе в виде набора вертикальных линий.

Следует заметить, что начальные фазы в электротехнике принято измерять в пределах от –1800 до +1800 . Спектры, состоящие из отдельных линий, называют линейчатыми или дискретными. Спектральные линии находятся на расстоянии f друг от друга, где f - частотный интервал, равный частоте первой

гармоники f .Таким образом, дискретные спектры периодических сигналов имеют спектральные составляющие с кратными частотами - f, 2f, 3f, 4f, 5f и т.д.

Пример 2.2. Найти амплитудный и фазовый спектр для напряжения, изменяющегося по закону:   при -T/4<t<T/4; u(t) = 0 при T/4<t<3/4T. Такой сигнал формируется из синусоиды посредством исключения (схемным путем с использованием вентильных элементов) отрицательной части гармонического сигнала.

                                                                                                                                                                                           а)                                                                             б)

Рис. 2.3. Линейчатый спектр сигнала однополупериодного выпрямления: а)амплитудный; б)фазовый

6Спектр частот. Рисунок.

7.Спектр непериодического сигнала. Спектр непериодического сигнала в отличие от периодического является сплошным. [1]

Спектр непериодического сигнала непрерывен, он содержит все частоты. Функция S ( со) представляет собой спектральную плотность комплексной амплитуды. [2]

Спектр непериодического сигнала в отличие от периодического является сплошным. [3]

Ограничение спектра непериодического сигнала полосой от нижней частоты сон до верхней граничной частоты ив неизбежно приводит к искажению формы сигнала, а следовательно, к утрате некоторой части информации. Поэтому в каждом отдельном случае ширина спектра Асо должна определяться как с позиции передачи максимума энергии, так и с позиции допустимых искажений формы сигнала. [4]

8.В чем отличие спектра периодического сигнала от непериодического сигнала?

Непериодические сигналы в отличие от периодических имеют непрерывный спектр, т.е, в их составе присутствуют все частоты без исключения. Однако амплитуды отдельных спектральных составляющих в таких сигналах бесконечно малы, поэтому их спектральный состав описывают не амплитудами отдельных гармоник, а спектральной плотностью Х( ) , под которой понимают отношение приращения амплитуды  А к приращению частоты   на некоторой частоте  , т.е.

9.Диапазон частот принятых МСЭ в качестве эффективного спектра речи.

Частота основного тона речи лежит в пределах от 50... 80 Гц (очень низкий голос – бас) до 200...250 Гц (женский и детский голоса).

 Для передачи звука на расстояние он в телефонном аппарате превращается в сигнал. Для этой цели служит микрофон. 

Изучение речи показывает, что речь – это процесс, частотный спектр которого находится в пределах от 50... 100 до 8000...10 000 Гц. Установлено, что качество речи остается вполне удовлетворительным, если ограничить спектр внизу и сверху частотами 300 и 3400 Гц. Эти частоты приняты Международным союзом электросвязи (МСЭ) в качестве границ эффективного спектра речи. При указанной полосе частот сохраняется хорошая разборчивость речи и удовлетворительная натуральность ее звучания.

 

Спектр звукового сигнала занимает полосу частот 20...20 000 Гц. Однако в зависимости от требований к качеству воспроизведения ширина спектра сигнала вещания может быть ограничена. Для достаточно высокого качества (каналы вещания первого класса) полоса частот должна составлять 50...10 000 Гц, для безукоризненного воспроизведения программ вещания (каналы высокого класса) – 30...15 000 Гц.

10.Какой частотный диапазон занимает спектр телеграфного сигнала.

Телеграфный сигнал. Представляет собой биполярные импульсы и является случайным, сложным, дискретным. Имеет сплошной и неограниченный спектр. При передаче ширина спектра зависит от скорости модуляции, например, при скорости модуляции 50 Бод ширина спектра составляет 50 Гц, при скорости модуляции 100 Бод — ширина спектра 100 Гц.  Временная диаграмма этого сигнала представлена на рисунке 28.

Рисунок 28 - Телеграфный сигнал

10. Какой частотный диапазон занимает спектр телеграфного сигнала.

Имеет сплошной и неограниченный спектр. При передаче ширина спектра зависит от скорости модуляции, например, при скорости модуляции 50 Бод ширина спектра составляет 50 Гц, при скорости модуляции 100 Бод — ширина спектра 100 Гц. 

11. Какой частотный диапазон занимает спектр телевизионного сигнала.

Ширина спектра телевизионного сигнала при стандарте 625 строк составляет около 6 (МГц)

12. При скорости среднескоростной системы передачи данных равной 2400 Бод ширина спектра будет равна?

Так, для стандартной скорости телеграфирования 50 Бод ширина спектра телеграфного сигнала составит 50 Гц. При скорости 2400 Бод (среднескоростная система передачи данных) ширина спектра сигнала равна примерно 2400 Гц.

Т.е. ответ будет: 2400 Гц

13. Единица скорости телеграфирования, чему она равна при длительности импульса 1 секунда.

Величина, обратная длительности импульса, называется скоростью телеграфирования (передачи данных): В=1/ти, где ти — длительность импульса, с.

Т.е. ответ будет: 1 Бод

14.Чему равна ширина телефонного канала тональной частоты.

3,1кГц (300-3400Гц)

15. Какой процесс называется модуляцией.

Модуляция (лат. modulatio — размеренность, ритмичность) — процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала (сообщения).

Передаваемая информация заложена в управляющем (модулирующем) сигнале, а роль переносчика информации выполняет высокочастотное колебание, называемое несущим. Модуляция, таким образом, представляет собой процесс «посадки» информационного колебания на заведомо известную несущую.

В результате модуляции спектр низкочастотного управляющего сигнала переносится в область высоких частот. Это позволяет при организации вещания настроить функционирование всех приёмо-передающих устройств на разных частотах с тем, чтобы они «не мешали» друг другу.

В качестве несущего могут быть использованы колебания различной формы (прямоугольные, треугольные и т. д.), однако чаще всего применяются гармонические колебания. В зависимости от того, какой из параметров несущего колебания изменяется, различают вид модуляции (амплитудная, частотная, фазовая и др.). Модуляция дискретным сигналом называется цифровой модуляцией или манипуляцией.

Какой процесс называется модуляцией.

Модуляция - это процесс преобразования одного или нескольких информационных параметров несущего сигнала в соответствии с мгновенными значениями информационного сигнала.

В результате модуляции сигналы переносятся в область более высоких частот.

Использование модуляции позволяет:

согласовать параметры сигнала с параметрами линии;

повысить помехоустойчивость сигналов;

увеличить дальность передачи сигналов;

организовать многоканальные системы передачи (МСП с ЧРК).

16.В чем состоит принцип амплитудной модуляции. Покажите на рисунке.

При амплитудной модуляции переносчиком информации являет­ся амплитуда несущего колебания. Единичные элементы, соответ­ствующие символам 1 и 0, преобразовываются в вид:

что показано на рис.3.4. При   сигнал называется с пас­сивной паузой. Возможен вариант сигнала и с активной паузой, когда   отличается от   значением амплитуды.

В чем состоит принцип фазовой модуляции. Покажите на рисунке.

При фазовой модуляции переносчиком информации является изменение фазы гармонического колебания. Единичные элементы представляются в виде:

где               - индекс фазовой модуляции;

- начальная фаза.

Соответствие ФМ сигнала символам и сигналам данных пока­зано на рис.3.10.

Как видно на рис.3.10, изменение фазы происходит при каж­дом изменении полярности сигнала данных.

В чем состоит принцип частотной модуляции. Покажите на рисунке.

При частотной модуляции (ЧМ) изменяется частота гармони­ческого сигнала соответственно значащей позиции сигнала данных. Единичные элементы, соответствующие символам данных 1 и 0, представляются в виде (рис.3.7):

где   

Разность   называют девиацией частоты, отношение  -индексом модуляции, а  и   - характеристи­ческими частотами. Спектр ЧМ сигнала занимает значительно боль­шую полосу частот, чем при ДМ (естественно при одинаковой скорости передачи).

В чем состоит принцип амплитудно-импульсной модуляции. Покажите на рисунке.

Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ). Под воздействием мгновенных значений сообщения амплитуда импульсов переносчика изменяется.

амплитуда модулированных импульсов, U - амплитуда немодулированных импульсов, ma - коэффициент глубины модуляции при АИМ,  -угловая частота сообщения.

 

В чем состоит принцип широтно-импульсной модуляции. Покажите на рисунке.

Широтно - импульсная модуляция (ШИМ). Изменяется ширина или длительность импульсов переносчика за счет положения заднего импульса. Частота и амплитуда при ШИМ не изменяется. Помехоустойчивость ШИМ значительно выше АИМ, и ШИМ широко распределена в ТИ. При ШИМ необходимо выбирать полосу частот по наиболее короткому импульсу ( )

Спектр частот ШИМ аналогичен спектру АИМ с той лишь разницей, что при ШИМ вокруг каждой гармоники имеется на две (как при АИ), а несколько пар боковых частот.

Используются и другие разновидности ШИМ, когда изменяется положение переднего фронта импульсов при неизменном положении заднего фронта или изменяется положение обоих фронтов.

Принцип действия заключается в сравнении двух видов сигналов:

Uоп – опорное (пилообразное, треугольное) напряжение;

Uупр – входное постоянное напряжение.

Эти сигналы поступают на компаратор, где они сравниваются и при их пересечении возникает / исчезает (или становится отрицательным) сигнал на выходе ШИМ.

Выходное напряжение Uвых ШИМ имеет вид импульсов, изменяя их длительность, регулируем среднее значение напряжения (Ud) на выходе ШИМ:

Скважность сигнала при однополярной ШИМ

20. В чем состоит принцип широтно-импульсной модуляции. Покажите на рисунке.

Метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ) является одним из наиболее эффективных, с точки зрения улучшения качества выходного напряжения АИН. Основная идея метода заключается в том, что кривая выходного напряжения формируется в виде серии высокочастотных импульсов, длительность которых изменяется (модулируется) по определенному закону, в большинстве случаев – синусоидальному. Частота следования импульсов называется несущей (или тактовой) частотой, а частота, с которой осуществляется изменение длительности импульсов, – частотой модуляции.

Принцип формирования длительности импульсов при ШИМ-2 показан на рис. 4.11(б). В этом случае длительность импульса определяется значением модулирующего сигнала в момент окончания импульса.

По способу изменения длительности различают одностороннюю и двустороннюю модуляцию. Например, на рис. 4.9 показана одно-

сторонняя модуляция, так как при изменении модулирующего сигнала изменяется момент выработки только заднего фронта импульса.

21. С помощью чего осуществляется операция демодуляции принятого сигнала..

22. Чем отличается непрерывная модуляция от импульсной.

Непрерывная модуляция. Здесь носителем информации является гармоническое колебание высокой частоты , где – амплитуда, – несущая частота, – начальная фаза. Информационным сигналом можно воздействовать на любой из параметров: или , или , или . В результате получают три вида модуляции: амплитудная,фазовая, частотная.

Импульсная модуляция. При импульсной модуляции носителем информации является последовательность импульсов, обычно прямоугольной формы (рис.2.111).

Рис.2.111

Параметры носителя: U0 – амплитуда; 0 – длительность; 0 – фаза; 0 – частота следования, 0=2T0.

При модуляции можно изменять любой параметр носителя. Отсюда следуют четыре вида импульсной модуляции: АИМ – амплитудно- импульсная модуляция, ШИМ – широтно-импульсная модуляция, ФИМ – фазоимпульсная модуляция, ЧИМ – частотно-импульсная модуляция, КИМ – кодоимпульсная модуляция.