СИГНАЛОВ

1.1 Детерминированные и случайные сигналы
В настоящее время практическая радиотехника использует множество различных сигналов. Прежде, чем приступать к их изучению, необходимо определить понятие «сигнал» и охарактеризовать его общие свойства.

Сигнал – физический процесс, являющийся функцией некоторых параметров и используемый в качестве носителя информации.

С информационной точки зрения сигналы можно разделить на детерминированные  и  случайные.

Детерминированным называют любой сигнал, мгновенное значение которого в любой момент времени можно предсказать с вероятностью единица. Примерами детерминированных сигналов могут служить импульсы или пачки импульсов, форма, амплитуда и положение во времени которых известны, а также непрерывный сигнал с заданными амплитудными и фазовыми соотношениями внутри его спектра. К случайным относят сигналы, мгновенные значения которых заранее неизвестны и могут быть предсказаны лишь с некоторой вероятностью, меньшей единицы. Такими сигналами являются, например, электрическое напряжение, соответствующее речи, музыке, последовательности знаков телеграфного кода при передаче неповторяющегося текста.

К случайным сигналам относится также последовательность радиоимпульсов на входе радиолокационного приемника, когда амплитуды импульсов и фазы их высокочастотного заполнения флуктуируют из-за изменения условий распространения, положения цели и некоторых других причин. Можно привести большое число других примеров случайных сигналов. По существу, любой сигнал, несущий в себе информацию, должен рассматриваться как случайный.
 1.2 Виды сигналов, используемых в радиоэлектронике  
      Для представления и анализа сигналов приходится применять различные методы, которые зависят от назначения, структуры, математического описания и других свойств сигналов. Поэтому достаточно важным этапом процедуры анализа является классификация радиотехнических сигналов.

Классификацию детерминированных сигналов можно производить по различным признакам. Рассмотрим наиболее характерные случаи.
  Как известно, для передачи информации на расстояние используются модулированные колебания, т.е. высокочастотные колебания, один или несколько параметров которых изменяются по закону передаваемого сообщения.

---

Поэтому в канале связи различают следующие сигналы:
-управляющие(модулирующие)сигналы;
-высокочастотные(несущие) гармонические колебания;
-модулированные колебания(радиосигналы).
   1.2.1  Управляющие  сигналы 
Управляющие сигналы– это информационные сигналы, подлежащие передаче. Физически они представляют собой электронный вариант какого-либо сообщения, необходимого различным объектам или субъектам. Рассмотрим некоторые виды управляющих сигналов:

1.  Непрерывные сигналы – это сигналы, имеющие определенное значение в любой момент времени их существования. Возможны точки разрыва в функции, описывающей сигналы этого класса. Такие сигналы называют ещё аналоговыми сигналами.

2.  Широкое использование в настоящее время дискретных и цифровых систем привело к необходимости применять дискретизированные сигналы. При  этом  различают сигналы:
-дискретные по времени;
-квантованные по уровню;
-цифровые.


Рисунок 1.1 – Непрерывный(а), дискретный по времени (б),
    квантованный по уровню (в), цифровой (г)
3.  Импульсные сигналы - это сигналы, существующие в пределах конечного отрезка времени. Форма сигналов может быть различной: прямоугольная, треугольная и др.



  Рисунок 1.2 – Импульсные сигналы

4.  Четные сигналы описываются четной функцией времени, т.е функцией, удовлетворяющей условию . Полярность такого сигнала не изменяется при изменении знака по оси времени. Следовательно, чётный сигнал является симметричным относительно оси ординат (рис. 1.3,а).
Нечетные сигналы описываются нечетной функцией времени, т.е. функцией, удовлетворяющей условию . Полярность такого сигнала изменяется при изменении знака по оси времени. Нечетный сигнал является симметричным относительно начала координат (рис. 1.3,б).
Сигнал, описываемый функцией, не удовлетворяющей условиям четности и нечетности, будем называть произвольным (рис. 1.3,в).



     Рисунок 1.3 – Четный (а), нечетный (б) и произвольный (в) сигналы

---

5. Периодические сигналы – сигналы, которые можно представить функцией  времени,  удовлетворяющей  условию  (рис  1.3):
 
  где:
  s(t)  –  сигнал,
  n  –  натуральное  число,
  T  –  период.
  Непериодические сигналы не удовлетворяют вышеприведенному условию.



  Рисунок  1.4 – Периодический сигнал

1.2.2 Высокочастотные  немодулированные  сигналы 

Высокочастотные немодулированные сигналы – это гармонические колебания описываемы функцией: 

где:

U – амплитуда,  

t – время,  



 



Рисунок 1.5 – Высокочастотное колебание

---

1.2.3  Модулированные  колебания 

Модулированные сигналы – это гармонические колебания высокой частоты, один или несколько параметров которых изменяются по закону несущего колебания. Такие сигналы называют ещё радиосигналами.

Амплитудная модуляция:

s(t) = U(t)cos( ) 

Угловая модуляция:

s(t) = Ucos( ) 

Рисунок 1.6 Модулированное колебание Также в радиоэлектронике часто пользуются такими сигналами как: - дельта-функция - функция единичного скачка (функция Хевисайда). 1.2.4 Дельта-функция Дельта-функция – это математическая модель не существующего сигнала, который имеет бесконечную по величине амплитуду и нулевую длительность (рис. 1.7). Рисунок 1.7 – Дельта функция

Свойства δ- функции:

1. Площадь сигнала, описываемого δ- функцией, равна 1, т.е.

2. Селектирующее свойство: , где f(t)- произвольная функция.

δ- функция относится к числу испытательных сигналов, т.к. реакция устройства на сигнал, описывающий δ- функцию, есть импульсная характеристика устройства.

1.2.5 Функция единичного скачка Функция единичного скачка (функция Хевисайда) описывает процесс резкого перехода физического устройства из одного состояния в другое. На рис 1.8 приведен график этой функции.     Рисунок 1.8 – Функция единичного скачка 1.2.6Основные характеристики сигналов Для сигнала, существующего в интервале ,наиболее важными являются следующие характеристики (предполагаем, что сигнал представлен в комплексной форме):

---

1.Среднее значение сигнала Среднее значение сигнала – это по существу его постоянная составляющая. 2.Мгновенная мощность сигнала 3.Энергия сигнала 4.Средняя мощность сигнала Для периодического сигнала ,энергия которого равна бесконечности, среднее значение и энергетические характеристики определяются в пределах одного периода: 1.Среднее значение сигнала 2.Мгновенная мощность сигнала 3.Энергия сигнала 4.Средняя мощность сигнала В этом разделе мы рассмотрели классификацию и виды радиотехничес- ких сигналов, также основные характеристики сигналов.

2 СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ

2.1 Спектральный анализ непериодических сигналов

2.1.1 Спектральные характеристики непериодических сигналов
В радиотехнике в качестве непериодических сигналов рассматривают обычно одиночные импульсные сигналы. Для спектрального анализа таких сигналов используются преобразования Фурье [1]:

; (1.1)
2.1.2 Амплитудный и фазовый спектры непериодического сигнала
Для спектральной плотности сигнала справедливы все свойства комплексных чисел. Выполним некоторые преобразования.

,

- фазовый спектр сигнала;

– амплитудный спектр сигнала;

,

где

---

Смотрите также файлы

• Основные черты налогового контроля в рф.docx

• Трбиені масаты мен міндеттері. Трбие.docx

• Практическая работа к теме Доверие к государству Тема занятия Наша страна россия. Класс 5.docx

• В качестве файлового сервера организации выступает сервер.docx

• О вере, неверии и сомнении Часть I. Детская вера Часть ii. Разумная вера.pdf