"Siqnal" anlayışı müxtəlif cür şərh edilə bilər. Bu, kosmosa ötürülən kod və ya işarə, məlumat daşıyıcısı, fiziki prosesdir. Xəbərdarlıqların xarakteri və onların səs-küylə əlaqəsi onun dizaynına təsir göstərir. Siqnal spektrləri bir neçə şəkildə təsnif edilə bilər, lakin ən əsaslarından biri onların zamanla dəyişməsidir (sabit və dəyişən). İkinci əsas təsnifat kateqoriyası tezliklərdir. Zaman sahəsində siqnalların növlərini daha ətraflı nəzərdən keçirsək, onların arasında aşağıdakıları ayırd edə bilərik: statik, kvazistatik, dövri, təkrarlanan, keçici, təsadüfi və xaotik. Bu siqnalların hər biri müvafiq dizayn qərarlarına təsir edə biləcək spesifik xüsusiyyətlərə malikdir.
Siqnal növləri
Statik, tərifinə görə, çox uzun müddət ərzində dəyişməz qalır. Kvazi-statik DC səviyyəsi ilə müəyyən edilir, ona görə də aşağı sürüşmə gücləndirici dövrələrdə işlənməlidir. Bu tip siqnal radiotezliklərdə baş vermir, çünki bu sxemlərin bəziləri sabit gərginlik səviyyəsini yarada bilər. Məsələn, davamlıdaimi amplituda dalğa xəbərdarlığı.
"Kvazistatik" termini "demək olar ki, dəyişməz" deməkdir və buna görə də uzun müddət ərzində qeyri-adi dərəcədə yavaş dəyişən siqnala istinad edir. O, dinamik siqnallardan daha çox statik xəbərdarlıqlara (daimi) bənzəyir.
Dövri siqnallar
Bunlar müntəzəm olaraq təkrarlananlardır. Dövri dalğa formalarına misal olaraq sinus, kvadrat, mişar dişi, üçbucaqlı dalğalar və s. daxildir. Dövri dalğa formasının təbiəti onun zaman xətti boyunca eyni nöqtələrdə eyni olduğunu göstərir. Başqa sözlə, zaman qrafiki tam olaraq bir dövr (T) irəliləyirsə, dalğa formasının dəyişməsinin gərginliyi, polaritesi və istiqaməti təkrarlanacaq. Gərginlik dalğa forması üçün bunu belə ifadə etmək olar: V (t)=V (t + T).
Təkrarlanan siqnallar
Onlar təbiətcə kvazi-periodikdirlər, ona görə də onlar dövri dalğa formasına bir qədər bənzəyirlər. Onların arasındakı əsas fərq f(t) və f(t + T) nöqtələrindəki siqnalın müqayisəsi ilə tapılır, burada T xəbərdarlıq dövrüdür. Dövri siqnallardan fərqli olaraq, təkrarlanan səslərdə bu nöqtələr eyni olmaya bilər, baxmayaraq ki, onlar ümumi dalğa forması kimi çox oxşar olacaqlar. Sözügedən xəbərdarlıq müvəqqəti və ya daimi göstəricilərdən ibarət ola bilər, bunlar dəyişir.
Keçid siqnalları və impuls siqnalları
Hər iki növ ya birdəfəlik tədbirlərdir, ya dadalğa formasının dövrü ilə müqayisədə müddəti çox qısa olan dövri. Bu o deməkdir ki, t1 <<< t2. Əgər bu siqnallar keçici olsaydı, onlar qəsdən RF dövrələrində impulslar və ya keçici səs-küy kimi yaradılardı. Beləliklə, yuxarıdakı məlumatlardan belə nəticəyə gəlmək olar ki, siqnalın faza spektri sabit və ya dövri ola bilən zaman dalğalanmalarını təmin edir.
Furye seriyası
Bütün davamlı dövri siqnallar əsas tezlikli sinus dalğası və xətti olaraq toplanan kosinus harmonikləri dəsti ilə təmsil oluna bilər. Bu salınımlar qabarma formasının Furye seriyasını ehtiva edir. Elementar sinus dalğası düsturla təsvir edilir: v=Vm sin(_t), burada:
- v – ani amplituda.
- Vm pik amplitudadır.
- "_" – bucaq tezliyi.
- t – saniyələrlə vaxt.
Dövr eyni hadisələrin təkrarlanması arasındakı vaxtdır və ya T=2 _ / _=1 / F, burada F dövrlər tezliyidir.
Dalga formasını təşkil edən Furye seriyası, əgər verilmiş dəyər ya tezlik seçici filtr bankı və ya sürətli çevrilmə adlanan rəqəmsal siqnal emal alqoritmi ilə komponent tezliklərinə parçalandıqda tapıla bilər. Sıfırdan tikinti üsulundan da istifadə etmək olar. İstənilən dalğa forması üçün Furye seriyası aşağıdakı düsturla ifadə edilə bilər: f(t)=ao/2+_ –1 [a cos(n_t) + b sin(n_t). Harada:
- an və bn –komponent sapmaları.
- n tam ədəddir (n=1 əsasdır).
Siqnalın amplitudası və faza spektri
Yazılma əmsalları (an və bn) yazı ilə ifadə olunur: f(t)cos(n_t) dt. Burada an=2/T, bn =2/T, f(t)sin(n_t) dt. Yalnız müəyyən tezliklər, n tam ədədi ilə müəyyən edilən fundamental müsbət harmonikalar mövcud olduğundan, dövri siqnalın spektri diskret adlanır.
Furye seriyası ifadəsindəki ao / 2 termini dalğa formasının bir tam dövrü (bir dövr) üzrə f(t) ortasıdır. Praktikada bu DC komponentidir. Nəzərdən keçirilən dalğa forması yarım dalğa simmetrik olduqda, yəni siqnalın maksimum amplituda spektri sıfırdan yuxarı olduqda, t və ya (+ Vm=_–Vm_) hər nöqtəsində göstərilən dəyərdən aşağı pik sapmaya bərabərdir. onda DC komponenti yoxdur, ona görə də ao=0.
Dalğa forması simmetriyası
Furye siqnallarının spektri haqqında onun meyarlarını, göstəricilərini və dəyişənlərini tədqiq etməklə onun spektri haqqında bəzi postulatlar çıxarmaq olar. Yuxarıdakı tənliklərdən belə nəticəyə gələ bilərik ki, harmoniklər bütün dalğa formalarında sonsuzluğa qədər yayılır. Aydındır ki, praktik sistemlərdə sonsuz bant genişliyi daha azdır. Buna görə də, bu harmoniklərin bəziləri elektron sxemlərin normal işləməsi ilə aradan qaldırılacaqdır. Bundan əlavə, bəzən daha yüksək olanların çox əhəmiyyətli olmaya biləcəyi aşkar edilir, buna görə də onlara məhəl qoyula bilməz. n artdıqca a və bn amplituda əmsalları azalmağa meyllidir. Bəzi nöqtələrdə komponentlər o qədər kiçikdir ki, onların dalğa formasına töhfəsi ya əhəmiyyətsizdirpraktik məqsəd və ya qeyri-mümkün. Bunun baş verdiyi n-nin dəyəri qismən sözügedən kəmiyyətin yüksəlmə vaxtından asılıdır. Yüksəlmə dövrü dalğanın son amplitudasının 10%-dən 90%-ə qədər yüksəlməsi üçün lazım olan vaxt kimi müəyyən edilir.
Kvadrat dalğa xüsusi haldır, çünki onun çox sürətli yüksəlmə vaxtı var. Nəzəri olaraq, o, sonsuz sayda harmonikləri ehtiva edir, lakin mümkün olanların hamısı müəyyən edilə bilməz. Məsələn, kvadrat dalğa vəziyyətində yalnız tək 3, 5, 7 tapılır. Bəzi standartlara görə, kvadrat dalğanın dəqiq bərpası üçün 100 harmonika lazımdır. Digər tədqiqatçılar 1000 lazım olduğunu iddia edirlər.
Fourier seriyası üçün komponentlər
Müəyyən bir dalğa formasının nəzərdən keçirilən sisteminin profilini təyin edən digər amil tək və ya cüt kimi müəyyən ediləcək funksiyadır. İkincisi f (t)=f (–t), birincisi üçün isə f (t)=f (–t) olanıdır. Cüt funksiyada yalnız kosinus harmonikləri var. Buna görə də sinus amplituda əmsalları bn sıfıra bərabərdir. Eyni şəkildə, tək bir funksiyada yalnız sinusoidal harmoniklər mövcuddur. Buna görə də, kosinus amplituda əmsalları sıfırdır.
Həm simmetriya, həm də əksliklər dalğa şəklində bir neçə şəkildə özünü göstərə bilər. Bütün bu amillər şişmə növünün Furye seriyasının təbiətinə təsir göstərə bilər. Və ya tənlik baxımından ao termini sıfırdan fərqlidir. DC komponenti siqnal spektrinin asimmetriya halıdır. Bu ofset qeyri-dəyişən gərginliyə qoşulmuş ölçmə elektronikasına ciddi təsir göstərə bilər.
Saymalarda sabitlik
Sıfır ox simmetriyası dalğanın əsas nöqtəsi əsas olduqda və amplituda sıfır bazadan yuxarı olduqda baş verir. Xətlər əsas xəttdən aşağı olan sapmaya bərabərdir və ya (_ + Vm_=_ –Vm_). Şişkinlik sıfır ox simmetrik olduqda, adətən heç bir cüt harmonik yoxdur, yalnız tək olanlar var. Bu vəziyyət, məsələn, kvadrat dalğalarda baş verir. Bununla belə, sıfır ox simmetriyası sözügedən mişar dişinin dəyəri ilə göstərildiyi kimi yalnız sinusoidal və düzbucaqlı qabarmalarda baş vermir.
Ümumi qayda üçün bir istisna var. Simmetrik formada sıfır ox mövcud olacaq. Cüt harmoniklər əsas sinus dalğası ilə fazada olarsa. Bu şərt DC komponenti yaratmayacaq və sıfır oxun simmetriyasını pozmayacaq. Yarım dalğa dəyişməzliyi hətta harmoniklərin də olmamasını nəzərdə tutur. Bu tip dəyişkənlik ilə dalğa forması sıfır baza xəttinin üstündədir və şişkinliyin güzgü şəklidir.
Digər yazışmaların mahiyyəti
Dörddəbir simmetriya dalğa forması tərəflərinin sol və sağ yarısı sıfır oxunun eyni tərəfində bir-birinin güzgü təsvirləri olduqda mövcuddur. Sıfır oxun üstündə dalğa forması kvadrat dalğaya bənzəyir və həqiqətən də tərəflər eynidir. Bu vəziyyətdə, cüt harmoniklərin tam dəsti var və mövcud olan hər hansı tək olanlar əsas sinusoidal ilə fazadadır.dalğa.
Siqnalların bir çox impuls spektrləri dövr kriteriyasına cavab verir. Riyazi dildə desək, onlar əslində dövridir. Müvəqqəti xəbərdarlıqlar Furye seriyası ilə düzgün şəkildə təmsil olunmur, lakin siqnal spektrində sinus dalğaları ilə təmsil oluna bilər. Fərq ondadır ki, keçid siqnalı diskret deyil, davamlıdır. Ümumi düstur belə ifadə edilir: sin x / x. O, həmçinin təkrarlanan nəbz siqnalları və keçid forması üçün istifadə olunur.
Nümunələnmiş siqnallar
Rəqəmsal kompüter analoq giriş səslərini qəbul edə bilmir, lakin bu siqnalın rəqəmsal təsvirini tələb edir. Analoqdan rəqəmsal çevirici giriş gərginliyini (və ya cərəyanını) təmsilçi ikili sözə çevirir. Əgər cihaz saat əqrəbi istiqamətində işləyirsə və ya asinxron olaraq işə salına bilirsə, o zaman zamandan asılı olaraq fasiləsiz siqnal nümunələri ardıcıllığını alacaq. Onlar birləşdirildikdə ikili formada orijinal analoq siqnalı təmsil edirlər.
Bu halda dalğa forması zaman gərginliyinin, V(t) davamlı funksiyasıdır. Siqnal Fs tezliyi və seçmə müddəti T=1/Fs olan başqa bir siqnal p(t) ilə nümunə götürülür və sonra yenidən qurulur. Bu, dalğa formasını kifayət qədər təmsil etsə də, nümunə sürəti (Fs) artırılarsa, o, daha yüksək dəqiqliklə yenidən qurulacaq.
Belə olur ki, sinus dalğası V (t) bərabər ardıcıllıqdan ibarət olan p (t) impuls siqnalı ilə nümunə götürülür.aralıqlı dar dəyərlər T zamanında ayrılır. Sonra siqnal spektrinin tezliyi Fs 1 / T-dir. Nəticə başqa bir impuls cavabıdır, burada amplitüdlər orijinal sinusoidal siqnalın nümunə versiyasıdır.
Nyquist teoreminə görə seçmə tezliyi Fs tətbiq olunan analoq siqnal V (t)-nin Furye spektrində maksimum tezlikdən (Fm) iki dəfə çox olmalıdır. Nümunə götürdükdən sonra orijinal siqnalı bərpa etmək üçün nümunə götürülmüş dalğa forması bant genişliyini Fs ilə məhdudlaşdıran aşağı keçid filtrindən keçirilməlidir. Praktik RF sistemlərində bir çox mühəndislər minimum Nyquist sürətinin yaxşı nümunə forması reproduksiyası üçün kifayət etmədiyini görürlər, buna görə də sürət artırılmalıdır. Bundan əlavə, səs-küy səviyyəsini kəskin şəkildə az altmaq üçün bəzi həddindən artıq seçmə üsullarından istifadə edilir.
Siqnal spektri analizatoru
Nümunə alma prosesi amplituda modulyasiya formasına bənzəyir, burada V(t) DC-dən Fm-ə qədər spektri olan qurulmuş siqnaldır və p(t) daşıyıcı tezliyidir. Əldə edilən nəticə AM daşıyıcı kəmiyyəti olan ikiqat yan lentə bənzəyir. Modulyasiya siqnallarının spektrləri Fo tezliyi ətrafında görünür. Həqiqi dəyər bir az daha mürəkkəbdir. Filtrlənməmiş AM radio ötürücüsü kimi, o, təkcə daşıyıcının əsas tezliyi (Fs) ətrafında deyil, həm də Fs arasında yuxarı və aşağı olan harmoniklərdə görünür.
Nümunə alma tezliyinin Fs ≧ 2Fm tənliyinə uyğun gəldiyini fərz etsək, orijinal cavab nümunə götürülmüş versiyadan yenidən qurulur,onu dəyişən kəsmə Fc ilə aşağı salınımlı filtrdən keçir. Bu halda, yalnız analoq audio spektri ötürülə bilər.
Fs <2Fm bərabərsizliyi vəziyyətində problem yaranır. Bu o deməkdir ki, tezlik siqnalının spektri əvvəlkinə bənzəyir. Lakin hər bir harmonik ətrafındakı bölmələr üst-üstə düşür ki, bir sistem üçün "-Fm" növbəti aşağı salınım bölgəsi üçün "+Fm"-dən az olsun. Bu üst-üstə düşmə, spektral eni aşağı keçidli süzgəclə bərpa edilən nümunələnmiş siqnalla nəticələnir. O, Fo sinus dalğasının orijinal tezliyini yaratmayacaq, lakin daha aşağı, (Fs - Fo) bərabərdir və dalğa şəklində daşınan məlumat itirilir və ya təhrif olunur.
