Импульсные системы (испи)

Исторически развивались вместе с АСПИ. В первых ИСПИ использовался код Морзе с неравномерным кодированием, когда часто используемые буквы передаются более короткими импульсами (Е .. ; А .-). А также код Бодо с равномерным кодированием, когда используются 5 символов для передачи каждой буквы алфавита. Структурная схема:

Сигнал S подается на ИМ, где применяется модуляция параметров импульсной последовательности(амплитуда, длительности импульсов, временного положения импульса на периодике).

При этом различают следующие виды импульсной модуляции (амплитудно-импульсную модуляцию ИМ, широтно-импульсную модуляцию, время-импульсную модуляцию) АИМ наиболее проста в реализации, но менее помехоустойчива, т.к. помехи в линии связи в значительной степени воздействуют на амплитуду сигнала. После выполнения первого этапа модуляции (модуляция параметров импульсной последовательности). В ИСИ выполняется вторичная модуляция несущего сигнала. При этом модулируются параметры несущего колебания: амплитуда, фаза или частота.

Лекция 4

Классификация сигналов

2 критерия:

1. По возможности аналитического описания

2. По форме представления

По 1 пункту сигналы делятся на детерминированные и случайные

Детерминированные сигналы – это сигналы, которые задаются в аналитической форме, т.е. могут быть описаны точными математическими выражениями

(1)

Детерминированный сигнал представляется в функции времени S(t) либо в функции частоты S(омега). Совокупность гармонических колебаний с разной частотой на которой может быть разложен исходный сигнал называется частотным спектром сигнала. Периодическими называются сигналы значения, которых повторяются через некоторый интервал времени. Гармоническими сигналами называются периодические сигналы, которые описываются в функции времени

(2)

Фазы гармонического колебания – это состояния гармонического процесса. В формуле (1) фаза выражена аргументом синуса. Интервал времени в течение которого наблюдается один цикл гармонического процесса называется периодом (Т). Число циклов в единицу времени называется циклической частотой. Частота и период связаны между собой формулами Т=1/част.

Полигармонические сигналы могут быть описаны функцией времени повторяющие свои значения через одинаковый интервал (основной период Т)

(3)

При этом число основных периодов в единицу времени является основной частотой. Такие сигналы могут быть представлены в виде суммы гармонических сигналов (ряд Фурье) с частотами

(4)

, кратными основной частоте f₀.

(5)

Где:

А₀ – значение постоянной составляющей

К – номер гармоники

А_к,Б_к – амплитуды гармонических составляющих

Полигармонические сигналы состоят из постоянной компоненты А₀ и бесконечного числа синусоидальных и косинусоидальных компонентов. Частоты всех гармоник кратны основной частоте f₀.

Почти периодические сигналы – это сумма 2 или более синусоидальных сигналов, образующих периодический сигнал в том случае, если отношение всех возможных пар частот представляют рациональные числа, при этом будет существовать основной период Т₀.

Переходные сигналы – это периодические сигналы, представляющие собой отклик линейной цепи или системы на импульсное воздействие. Переходные сигналы описываются соответствующими функциями времени.

(6)

На рис. 1.8, 1.9 изображены переходные сигналы.

Случайные сигналы – это сигналы, не описываемые формулой, но имеющие некоторые средние характеристики: среднее значение, дисперсию, функцию плотности вероятности и т.д.

(7)

Стационарными называются случайные сигналы средние характеристики, которых не изменяются во времени

Таргодическими называются случайные сигналы средние характеристики, которых полученные

Случайный сигнал является конкретной реализацией в данном интервале времени некоторого случайного процесса, поэтому функция времени, описывающая случайный процесс называется выборочной функцией (функцией реализации случайного процесса).

С другой стороны, множество всех выборочных функций, которые могут быть получены при регистрации некоторого процесса называются случайным (стохастическим) процессом.

(8)

Здесь S(k) –выборочная функция случайного процесса.

По форме представления сигналы разделяются на непрерывные, дискретные и цифровые.

Непрерывные сигналы – это сигналы, зависящие от непрерывного аргумента, т.е. значение сигнала изменяется непрерывно. Примеры: речь, видео, аудиосигналы

Непрерывный сигнал в заданном интервале времени имеет большое число значений

Лекция 5

Основные компоненты анализа сигналов.

Для успешной передачи сигналов в системах связи необходимо выполнить операции по обработке этих сигналов. Обработка сигналов связана с их представлением в удобной форме для дальнейшей передачи с учетом характеристик канала связи. Одним из основных компонентов обработки сигналов является анализ. Основная цель анализа – это сравнение сигналов друг с другом для выявления их сходства и различия выделяются 3 составляющие анализа, основанные на матаппарате теории сигналов:

1. Измерение интегральных параметров сигнала: энергии, средней мощности, среднеквадратического отклонения от среднего значения.

2. Спектральный анализ сигналов в виде разложения сигнала на элементарные составляющие для их рассмотрения по отдельности, либо для сравнения свойств различных сигналов. Такое разложение проводится с использованием рядов и интегральных преобразований, важнейшими из которых явл-ся ряд и преобразование Фурье.

3. Корреляционный анализ в виде количественного измерения степени похожести различных сигналов.

Основные понятия частотного спектра.

Сигналы, применяющиеся в современных системах связи имеют сложный вид, но в большинстве случаев работу любой системы связи можно проанализировать, используя в качестве базового сигнала простой синусоидальный сигнал S(t), который описывает гармоническое колебание. Анализ сигнала сводится к математическому анализу таких параметров как частота, ширина полосы частот и уровень напряжения. Эл. Сигналы — это значение напряжения или токи, которые в зависимости от времени могут быть представлены в виде суммы синусоидальных и косинусоидальных сигналов. Каждый сигнал можно представить, как временной или частотный. Временное представление сигнала – это описание изменения сигнала во времени.

Совокупность простых гармонических колебаний, на которые может быть разложен сложный сигнал, называется частотным спектром сигнала.

Синусоидальный сигнал с частотой кратной частоте основного сигнала называется гармоникой.

Основная частота – это минимальная частота, необходимая для представления сигнала.

Частотное представление сигнала – это описание набора гармонических составляющих сигнала. Прибор для отображения сигнала частотной области наз-ся анализатором спектра. Он не дает представления о форме сигнала, а показывает амплитуды гармонических и различных комбинационных составляющих в зависимости от их расположения на оси частот.

Анализ Фурье позволяет переходить при рассмотрении сигналов из временной области в частотную область и обратно. Совокупность амплитуд гармоник ряда Фурье называют амплитудно-частотным спектром, а совокупность начальных фаз – фазо-частотным спектром. Для передачи сигнала необходимо преобразовать в вид, приемлемый для передачи по каналу связи. Основной операцией здесь является изменение спектральных свойств сигнала или его частотного спектра. Эта операция вып-ся для согласования частотного спектра сигнала с характеристиками канала связи. В некоторых системах связи сигналы с данным частотным спектром могут непосредственно подаваться на вход каналам связи без модуляции несущей частоты. Такая передача наз-ся передачей модулирующего (видео) сигнала.