Аналоговые данные – Цифровой сигнал
Преобразование аналоговых данных в цифровой сигнал можно представить как преобразование аналоговых данных в цифровую форму. Устройство АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) превращает аналоговые данные в цифровую форму, а устройство ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) выполняет обратную процедуру. Устройство, объединяющее в себе функции и АЦП, и ЦАП, называют кодеком (кодер-декодер). мы рассмотрим два основных метода преобразования аналогового сигнала в цифровую форму: импульсно-кодовую модуляцию и дельта-модуляцию.
Импульсно-кодовая модуляция . Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) основана на следствии из теоремы Найквиста, которое утверждает, что если измерять параметры сигнала f(t) через регулярные интервалы времени с частотой не меньше, чем удвоенная частота самой высокочастотной составляющей сигнала, то полученная серия измерений будет содержать всю информацию об исходном сигнале и этот сигнал может быть восстановлен. Важно иметь в виду, что т.к. каждый из 16 уровней является лишь приближением реального значения амплитуды сигнала, то точное восстановление исходного сигнала будет невозможно. На стороне приемника по полученному цифровому коду восстанавливают аналоговый сигнал. Однако, как мы уже отметили, вследствие «округления» точное восстановление сигнала невозможно. Этот эффект называют ошибкой квантования или шумом квантования. Существуют методы его понижения за счет нелинейных методов квантования.
|
|
|
Дельта-модуляция .
Другой альтернативой ИКМ является метод дельта-модуляции. На исходную непрерывную функцию, представляющую аналоговый сигнал, накладывают ступенчатую функцию. Значения этой ступенчатой функции меняются на каждом шаге квантования по времени Ts на величину δ. Замена исходной функции на эту дискретную, ступенчатую функцию интересна тем, что поведение последней носит двоичный характер. На каждом шаге значение ступенчатой функции либо увеличивается на δ, будем представлять этот случай 1, либо уменьшается на δ – случай 0. Внизу рисунка показан оцифрованный вид этой функции. Процесс передачи при использовании дельта-модуляции организован следующим образом. В момент очередного замера текущее значение исходной функции сравнивается со значением ступенчатой функции на предыдущем шаге. Если значение исходной функции больше, передается 1, в противном случае – 0. Таким образом, ступенчатая функция всегда меняет свое значение. У метода дельта-модуляции есть два параметра: величина шага d и частота замеров, или шаг квантования. Выбор шага d – это баланс между ошибкой квантования и ошибкой перегрузки по крутизне (см. рисунок). Когда исходный сигнал изменяется достаточно медленно, то возникает только ошибка квантования, чем больше d, тем больше эта ошибка. Если же сигнал изменяется резко, то скорость роста ступенчатой функции может отставать. Это вид ошибки растет с уменьшением d.
|
|
|
Теоретические основы передачи данных (ограничения на пропускную способность передачи сигналов, взаимосвязь пропускной способности канала и ширины его полосы пропускания). Передача аналоговых данных аналоговыми сигналами.
Все виды информации могут быть представлены при передаче в виде электромагнитных импульсов. В зависимости от среды передачи и организации СПД могут применяться либо аналоговые, либо цифровые сигналы. Любой сигнал можно рассматривать либо как функцию времени, т.е. то, как различные параметры сигнала изменяются со временем, либо как функцию частоты.
Разные формы представления сигнала
Как уже было сказано, любой сигнал можно рассматривать как функцию времени, либо как функцию частоты. В первом случае эта функция показывает, как меняются со временем параметры сигнала, например, напряжение или сила тока. Если эта функция имеет непрерывный характер, то говорят о непрерывном сигнале. Если эта функция имеет дискретный вид, то говорят о дискретном сигнале
|
|
|
Частотное представление функции основано на том факте, что любая функция от вещественной переменной может быть представлена в виде ряда Фурье:
(1), где f =1/T - частота, an, bn - амплитуды n-ой гармоники.
Ясно, что на практике нельзя учесть бесконечно много гармоник. Все их учитывать и не надо потому, что энергия сигнала распределяется не равномерно между гармониками разной частоты. В общем случае соотношение здесь таково, что низкочастотные составляющие несут большую часть энергии. Ни в какой среде сигнал не может передаваться без потери энергии. С ростом частоты искажения растут. Любая среда передачи ограничивает максимальную частоту передаваемого сигнала, а следовательно, и частоту гармоник, которые можно использовать для аппроксимации функции g(t). Тем самым аппроксимация (точность воспроизведения формы) сигнала ухудшается и скорость передачи понижается. Характеристику канала, определяющую спектр частот, которые физическая среда канала пропускает без существенного понижения мощности сигнала, называют полосой пропускания канала.
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 264; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!