Определение и классификация сигналов



 

   В соответствии с рис. 1.1 можно сформулировать следующее определение сигнала:

   Сигнал представляет собой какой-либо физический процесс (электромагнитный, световой, электрический, механический, сейсмический и т.д.), несущий сообщение, в котором заключена информация.

   Наиболее распространенным сигналом, используемым в системах передачи информации, является электрический сигнал, представляющий собой изменения во времени тока или напряжения.

   Количество информации, которое может быть передано с помощью некоторого сигнала, зависит от основных его параметров: длительности, полосы частот, мощности и др. Важное (например, при проектировании систем передачи информации) значение имеет уровень помех в канале: чем меньше этот уровень, тем больше количество информации можно передать с помощью сигнала с заданной мощностью.

Классификация сигналов

   Все сигналы по их физическим свойствам делятся на детерминированные и случайные[3].

   Детерминированными (или регулярными) называются такие сигналы, изменение которых во времени можно полностью предопределить заранее.

   Математическим представлением (моделью) детерминированного сигнала является детерминированная функция времени s(t). Это означает, что для любого заданного момента времени ti может быть однозначно определено значение функции s(ti).

   Детерминированные сигналы могут быть подразделены на периодические и непериодические.

   Периодический сигнал (рис.1.1) подчиняется следующему выражению:

 

              S(t) = F(t-nT1) , n = 0,1,.....,¥,                                                                 (2.1)

 

где T1 - период сигнала;

F – форма отдельного, повторяющегося импульса.

Рис. 2.1- Периодический сигнал

 

   Простейшим примером периодического детерминированного сигнала является гармоническое колебание (изменения тока, напряжения, заряда, напряженности поля и так далее во времени), определяемое формулой

 

              s(t)= A0cos =A0cos(W0t-j0), -¥<t<¥,                              (2.2)

 

где А0, Т0, W0, j0 - соответственно амплитуда, период, частота и начальная фаза колебания.

   Под непериодическим детерминированным сигналом подразумевается любой детерминированный сигнал, для которого не существует конечного отрезка времени Т, отвечающего условию (2.1).

   Как правило, непериодический сигнал ограничен во времени (рис. 2.2).

Рис. 2.2 - Непериодический сигнал

 

   В качестве примеров модно привести одиночные импульсы различной формы, пачки импульсов, "обрывки" гармонических колебаний и т.д.

   Случайные сигналы представляют собой хаотические функции времени. Такими функциями являются, например: электрическое напряжение, соответствующее речи, музыке, последовательности знаков телеграфного кода при передаче неповторяю-щегося текста.

   В зависимости от вида передаваемых сообщений сигналы могут быть непрерывнымиили дискретными как по аргументу (времени t), так и по значениям функции (амплитуде). В дальнейшем будем рассматривать следующие разновидности сигналов [4].

   “Непрерывный сигнал непрерывного времени” (рис.2.3). Это означает, что амплитуда сигнала s(t) могут изменяться в произвольные моменты времени, а величина амплитуды сигнала s(t) может принимать любое из непрерывного множества возможных значений в некотором ограниченном интервале smin£s(t)£ smax.

   “Дискретный сигнал непрерывного времени” (рис. 2.4). Сигнал s(t) может принимать лишь одно из дискретного множества возможных значений (-n, ..., -2,-1,0,1,2, ..., n). Значения ее могут изменяться в произвольные моменты времени.

   “Непрерывный сигнал дискретного времени” (рис.2.5). Значения сигнала s(iDt) могут принимать любое из непрерывного множества возможных значений в опреде-лённые, наперёд заданные моменты времени ti= iDt.

 

 


       

 

 

 

 
s(t)

 


       

“Дискретный сигнал дискретного времени (рис 2.6)”. Особенность сигнала s(t) в том, что он может принимать лишь одно из конечного множества возможных значений: значения сигнала s(t) могут изменяться в дискретные моменты времени ti=(iDt).

 

 

   В качестве модели случайных сигналов применяются модели случайных процессов, теория которых хорошо разработана. Модель сигнала отвлекает от его физической природы и отражает лишь существенные, с точки зрения решаемой задачи, факторы.

   Фундаментальные исследования базируются на методе аналитического моделирования, заключающемся в построении математических соотношений, выявляющих основные закономерности. Эти модели могут противоречить физическим свойствам реальных объектов. Например, модель сигнала может быть представлена суммой бесконечного числа гармонических функций, что конечно же не может быть реализовано на практике. Однако эта абстракция позволяет выявить и понять важные закономерности.

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 414; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ