СИГНАЛИ
Нас оточує матеріальний світ і він має певну інформацію про себе. А передача цієї інформації здійснюється за допомогою сигналів.
Сигнал – це змінна фізична величина, яка несе якесь повідомлення, інформацію. Сигнал є матеріальним носієм інформації.
За формою представлення сигнали можуть бути аналогові та цифрові.
За фізичною формою представлення сигнали є:
1. Акустичні
· звукові
· сейсмічні
2. Електромагнітні
· радіохвилі
· спектр надвисоких частот
· видимий спектр
· ультрафіолетове та інфрачервоне випромінювання
· рентгенівські та γ – випромінювання
3. Електричні
4. Магнітні
5. Гравітаційні
В залежності від рівня, який ми представляємо, сигнал можна трактувати як неперервний (дискретний сигнал – це неперервна фізична величина) або дискретний.
Перші дискретні сигнали використовували в телеграфії (1820р.)
Передача зображення була здійснена в 1913 році.
ДЖЕРЕЛА (КАНАЛИ) ПЕРЕДАЧІ СИГНАЛІВ
Загальний принцип передачі сигналів був запропонований Шеноном в 30-их роках ХХст.
 |
Рисунок 1– Схема передачі сигналів
ЦОС буде відноситись у першу чергу до пристроїв, які пов`язані з кодуванням та декодуванням сигналів.
ТИПИ СИГНАЛІВ
За характером прояву сигналів у часі поділяються на детерміновані та ймовірнісні.
Детермінований – це такий сигнал, характер поведінки якого описується незмінною математичною функцією.
Ймовірнісний – характер поведінки у часі можна описати з певною ймовірністю. Для обробки використовують методи статистичного аналізу. Це два крайніх типи математичної абстракції, які використовують для дослідження сигналів. (В курсі ЦОС в основному детерміновані сигнали)
Детерміновані сигнали в основному можна представити декількома способами:
1. функція від часу X (t)
2. функція від частоти X (W), X (V) [Гц]
3. математичний спосіб X (P), де P – оператор, зображений на комплексній площині.
Використовується найчастіше три базових типи сигналів:
1. одинична функція 1(t-τ) приймає два значення: 0 – коли час t<τ, 1 – коли час t ≥ τ
2. дельта-функція δ(t –τ), також приймає два значення: 0 – коли час t ≠ τ, ∞ – коли час t = τ
 |
3. синусоїдальний Х (t)=anSin(W0t+φ), φ може приймати будь-яке значення.
 |
Початкова фаза φ = 0
Будь-який інший детермінований сигнал може бути представлений як сума трьох базових.
Одним з підходів представлення будь-якого сигналу є використання ряду Фур`є. Сигнал, який може бути представлений рядом Фур`є, повинен задовольняти умови Діріхле (неперервний, обмежений областю, і якщо має кількість екстремумів, то вона має мати кінцеву кількість)
Способи представлення сигналів
· У вигляді тригонометричного ряду
X(t)= 
Це перехід від представлення сигналу в часі до представлення сигналу через частотний спектр.
· У вигляді комплексних значень X(t)= 
Ці два способи дозволяють перейти до частотного спектру.
Смуга частот, в якому знаходиться весь сигнал називається спектром цього сигналу.
Якщо виходити з вище вказаних формул, то смуга частот будь-якого сигналу буде займати нескінченний діапазон, що на практиці здійснити не можливо. Тому вводиться обмеження на смугу частот.
Спектр частот є неперервний і дискретний. Періодичний та нескінченний у часі сигнал має дискретний спектр і матиме одну амплітуду. Всі інші сигнали, які обмежені в часі мають неперервний спектр сигналів. Цей спектр може мати різний закон.
Існують сигнали неперервні(аналогові) та дискретні.
1-ий тип дискретний у часі, але неперервний у просторі
2-ий тип перервний у часі, дискретний у просторі
3-ій тип дискретний і в просторі і в часі (квантований)
Квантування сигналів
Для обробки сигналів у цифровій формі необхідно попередньо здійснити процес квантування (в декількох етапах) X(t)→X(ti) →gx(ti)
Якщо ці квантовані дискретні значення сигналів представити у вигляді значень 0 або 1, то це будуть цифрові сигнали. Розрізняють рівномірне та нерівномірне квантування.
Рівномірне – це квантування за рівні проміжки часу.
Нерівномірне – квантування по якомусь наперед заданому закону.
Другий підхід – адаптивне квантування, яке враховує поведінку сигналу.
Для проведення квантування сигналів використовують різні критерії:
1. частотний критерій Котєльнікова (критерій Найквіста) був сформований в 30-их роках ХХ ст.
2. кореляційний коефіцієнт Желєзнова
3. критерій допустимого відхилення
В загальному випадку структурна схема пристрою квантування буде мати такий вигляд:
Рисунок 2– Загальна структура пристрою, який виконує квантування сигналу
Пристрій керування управляє процесом квантування. Генератор імпульсів формує імпульси в задані моменти часу. Пристрій перетворення сигналу – перетворює неперервне значення сигналу в квантоване.
