1.Измерительные сигналы

Сигнал – материальный носитель информации, представляющий собой некий физический процесс, один из параметров которого непосредственно связан с измеряемой физической величиной. Этот параметр называетсяинформативным.

Измерительный сигнал – сигнал, который обязательно дает количественную оценку измеряемой физической величине.

ГОСТ 16465 – 70

«Сигналы технической радиоэлектронной теории»

Классификация измерительных сигналов (ИС):

1. по характеру измерения во времени, может быть:

• Постоянный сигнал – сигнал, который не изменяется во времени.

• Переменный сигнал.В свою очередь который подразделяется на непрерывный

и импульсный (колебания, действующие определенный конечный отрезок времени). Примером может служить радио и импульсы.

Жирным выделена видимая часть U_в(t).

U_p(t)=U_в(t)∙cos(ω₀t+ φ₀).

2. По характеру измерения информационного и временного параметра подразделяются на:

• Аналоговый– сигнал, описывающийся непрерывной или кусочно-непрерывной функцией.

• Дискретный сигнал – сигнал, изменяющийся дискретно по времени. Описывается решетчатыми функциями.

Т – интервал дискретизации;n – целое число.

у_д(nT) Є (y_min; y_max) – интервал выборки.

Достоинства: нет необходимости поддерживать в течении какого – то времени, что дает возможность в организации многоканальной связи по одной линии (мультиплексирование каналов)

• Квантовые сигналы – сигналы, квантованные по уровню.

h_i=n∙q, гдеq – квант;n – число квантов.

• Цифровой сигнал – сигнал квантования по уровню и дискретизированный по времени.

h
0	0	0	0
1	0	0	1
2	0	1	0
3	0	1	1
4	1	0	0
5	1	0	1
6	1	1	0
7	1	1	1

у_ц (nT)=F_k (y_д (nT)) – функция квантования.

Для цифровых сигналов удобна система представления фиксированных значений в виде чисел. (Например: двоичная система исчисления). Для восьмиуровневого квантования необходим трёхразрядный двоичный код).

Число уровней квантования N и наименьшее число разрядовтдвоичных чисел:

т=int(log₂N), где

int(А) – наименьшее целое число наименьшего числоА.

С уменьшением кванта Δhувеличивается разрядность, уменьшается быстродействия передачи сигнала.

3. По степени наличия априорной информации о характере изменения ИС.

• Детерминированные сигналы – определенные. Сигналы, мгновенное значение которых можно предсказать в любой момент времени.

• Квадетерминированные – с частично известными параметрами.

• Случайный – сигнал, поведение которого предсказать невозможно.

Виды детерминированных сигналов.

2.Элементарные сигналы:

• Постоянные;

• Единичная функция. Функция Хевисайа.

• Дискретное представление

• дельта – функция (импульс)

• Дискетная S – функция:

Связь между единичной и δ– функцией:

Стробируянепрерывный сигнал, мы получаем дискретный. Процесс стробирования записывается:

Согласно уравнению: если непрерывную функцию умножить на S(t-t₀)и проинтегрировать по времени, то результат будет равен мгновенному значению непрерывной функции в точкеt₀, где сосредоточен импульс.

Структурная модель выглядит следующим образом:

Идеальный дискретный сигнал:

где у(k∆T) – значение непрерывного сигнала вk-ом шаге дискретизации.

• Гармонический сигнал. Моногармоническими сигналами считаются сигналы, изменяющиеся во времени, согласно функциямsin исоs. Все остальные сигналы – полигармонические, так как состоят из множества гармоническими составляющими с разными частотами.

у(t)=y_m∙sin(ωt+ φ₀), где

y_m – пиковое значение;

Т – период времени;

φ₀ – начальная фаза.

Сложные сигналы:

• Прямоугольный импульс.

у(t)=y_m∙[1-(t-t₀)- 1-(t-t₀-τ)], где

τ – длительность импульса.

q –скважность импульса (q=T/τ). Еслиq=2, то последовательность импульсов называетсямеандром.

τ_с обычно больше, чемτ_н.

• Измерительные сигналы с линейными участками нарастания – пилообразные сигналы.

а) однополярные

а) знакопеременные

К сложным измерительным сигналам относится любой модулированный сигнал.

Говоря о детерминированных сигналах, их подразделяют на периодические и непериодические.

• Периодические сигналы– сигналы, значения которых повторяется через определенные интервалы времени. Периодический сигнал может содержать одну гармонику. А может много – полигармонический сигнал. Поэтому для описания периодических сигналов часто используют спектральное (частотное) представление, используя преобразование Фурье. Периодический сигнал часто характеризуется спектром. Используя преобразование Фурье.

где

А_пиφ_п – амплитуда и фазап-ой­гармоники соответственно. Множество А_п– амплитудный спектр. Множествоφ_псоставляет фазовый спектр.А₀- постоянная составляющая.

Линейчатый амплитудный спектр выглядит следующим образом:

Интегральные параметры:

• Среднее значение постоянной составляющей:

• Средневыпрямленное значение:

• Среднеквадратичное (действительное) значение:

Непериодические сигналы:

Спектральная функция:

- спектральная плотность.

4. По размерности подразделяются:

• Одномерный сигнал х(t);

• Многомерный сигнал V(х₁(t), х₂(t),…).