Сигналы и параметры сигналов

Принципиальным является то, что передача сообщений происходит во времени. Поэтому в качестве носителей заслуживают внимания только такие физические величины, которые могут изменяться во времени.

Определение. Изменение некоторой физической величины во времени, обеспечивающее передачу сообщения (а тем самым и информации), называется сигналом.

Для воспроизведения сообщения могут использоваться различные свойства сигнала. Та характеристика сигнала, которая служит для представления сообщения, называется параметром сигнала.

В качестве примера рассмотрим радио. Сигналами здесь являются электромагнитные колебания. В диапазоне средних волн сообщение воспроизводится амплитудой колебаний, а в диапазоне ультракоротких волн — частотой колебаний (амплитудная и частотная модуляции соответственно). Таким образом, в первом случае параметром сигнала является амплитуда, а во втором — частота колебаний. Если для передачи сообщений используются импульсы, то параметром сигнала может быть, либо амплитуда импульса, либо интервал между импульсами (амплитудно-импульсная и частотно-импульсная модуляции соответственно).

Диапазон средних волн Диапазон ультракоротких волн

Амплитудная (слева) и частотная (справа) модуляции: 1) колебания носителя, 2) переносимые колебания, 3) модулированные колебания с амплитудой (слева) и частотой (справа) в качестве параметра сигнала.

Дискретизация сигнала

В прошлом веке в технике осуществился переход на цифровые методы обработки информации. Это связано с тем, что цифровую информацию легче хранить (появились дешевые и удобные устройства для хранения информации, такие как жесткие диски компьютеров или лазерные диски), а также с тем, что цифровую информацию легко передавать по современным линиям связи практически без потерь. В связи с передачей информации говорят об аналоговых и дискретных сигналах.

Аналоговые сигналы описываются непрерывными функциями времени, поэтому аналоговый сигнал иногда называют непрерывным сигналом. Дискретный сигнал - сигнал, имеющий конечное число значений.

Оцифровка сигнала. При оцифровке сигнала x(t) производятся две операции ‑ дискретизация и квантование.

Дискретизация - это преобразование непрерывного аналогового сигнала в цифровую форму, то есть замена сигнала x(t) с непрерывным временем t на дискретный сигнал - последовательность чисел x(t_i) для дискретного набора моментов времени t₁, t₂, ... , t_i, ... (чаще всего интервалы между моментами времени Δt = t_i - t_i-1 берутся одинаковыми).

При дискретизации, конечно, часть информации о сигнале теряется. Но если сигнал x(t) за время Δt не сильно изменяется, числа x(t_i) и x(t_i-1) близки друг к другу, то поведение x(t) между временами t_i и t_i-1 нетрудно восстановить (сигнал практически линейно изменяется во времени от x(t_i-1) до x(t_i)).

Квантование сигнала - производится со значением сигнала x(t_i). Выбирается некий набор возможных значений сигнала x₁, x₂, ... , x_i, ... и каждому x(t_i) сопоставляется ближайшее число из этого набора.

Восстановление – обратный дискретизации процесс. При дискретизации по времени, непрерывный сигнал заменяется последовательностью отсчётов, величина которых может быть равна значению сигнала в данный момент времени. Возможность точного воспроизведения такого представления зависит от интервала времени между отсчётами Δt.

Страница 6 из 6