Непериодические сигналы не обладают свойством повторяемости во времени. Разработка методов их фильтрации и обработки является важной задачей современной информатики. Случайные сигналы, напротив, не могут быть точно описаны математическими функциями и характеризуются вероятностными параметрами. Детерминированные сигналы характеризуются предсказуемостью и возможностью точного математического описания их поведения во времени. В информатике они служат основным способом передачи данных между различными устройствами и системами. Расчеты показывают, что импульсы можно уверенно зафиксировать, если для их передачи используется ширина полосы частот, численно равная скорости передачи в бодах.
Представление сигнала и спектр
3.6 показано, какое давление создает звук “а”, произнесенный мужским голосом с частотой основного тона 200 Гц (период основного тона 5 мс). От них колебания воздуха передаются через гортань голосовому аппарату, заканчивающемуся ротовой и носовой полостями (рис. 3.6). Пусть имеется периодический прямоугольный сигнал Где Pmax, Pmin – максимальное и минимальное значения мгновенной мощности. Децибел (русское обознач. ДБ, международное – dB), как показывает приставка “деци”, составляет десятую часть другой, более крупной единицы, названной белом в честь А.Г. Переход к спектральной плотности (г) одиночного прямоугольного импульса а–в см.
Понятие спектра фаз заменяется понятием спектральной плотности фаз. 3.4, а–в, будут выглядеть так, как показано на рис. Спектры амплитуд периодических последовательностей импульсов с разными периодами а–в см.
В качестве исходной синусоиды выберем такую, у которой период колебаний совпадает с периодом T прямоугольных импульсов (рис. 3.2, б) Для непериодического сигнала это условие не выполняется. Все сигналы могут быть подразделены на периодические и непериодические.
Это приводит к расширению спектра факсимильного сигнала до 180 кГц. Это означает, что максимальная частота чередования импульсов равна 500 Гц. Таким образом, перемещая световое пятно, а вслед за ним и фотоэлемент вдоль каждой строки изображения, получаем на выходе фотоэлемента последовательность импульсов (рис. 3.9). Однако в зависимости от требований к качеству воспроизведения ширина спектра сигнала вещания может быть ограничена. Эти частоты приняты Международным союзом электросвязи (МСЭ) в качестве границ эффективного спектра речи.
Классификация сигналов: модели, функции, виды, схемы
Звуки речи различных людей отличаются числом формант и их расположением в частотном спектре. Усиленные области спектра частот называются формантами. Как видно из рисунка, некоторые частотные составляющие речи усилены, а другие ослаблены. Для передачи звука на расстояние он в телефонном аппарате превращается в сигнал. При разговоре частота основного тона меняется в значительных пределах, особенно при переходе от гласных звуков к согласным и наоборот.
ЧТО ТАКОЕ АНАЛОГОВЫЙ СИГНАЛ
- “Детерминированным” называется сигнал, мгновенные значения которого в любой момент времени можно предсказать с вероятностью, равной единице.
- Существует аппаратура передачи данных со скоростями 200, 600, 1200 Бод и более.
- Фазовые соотношения между разными частотами могут существенно влиять на качество передаваемой информации.
- Параконсистентный сигнал — это разновидность сигнала с противоречивыми и неоднозначными данными.
- Помимо приведённого выше энциклопедического определения существует в классической литературе и множество иных вариантов определения термина «сигнал».
Также существенным недостатком является сложность записи без потери качества. Аналог может передавать бесконечно малые изменения параметров, что особенно важно в системах точного измерения и управления. Например, при неправильной фазировке акустических систем может происходить частичное или полное подавление определенных частот, что приводит к искажению звучания. Превышение допустимых значений амплитуды может привести к искажению информации и появлению нежелательных эффектов в системе. В звуковых системах амплитуда непосредственно связана с громкостью воспроизводимого звука. Когда мы говорим о непрерывности, это означает, что между любыми двумя значениями всегда существует еще одно промежуточное.
Процесс преобразования “аналога” в “цифру”
Поскольку сигналы являются электрическими колебаниями, изменяющимися во времени, то их базовой математической моделью должна быть временнАя функция, т.е. Сигналы находят широкое применение для передачи информации на расстояние в телекоммуникациях, радиосвязи, телевидении и радиовещании. Таким образом, можно извлечь передаваемую информацию из высокочастотного сигнала, непригодного для непосредственного восприятия.
Тенденции и перспективы развития технологий
Стохастическая модель сигнала часто формулируется как уравнение, связывающее сигнал с шумом, который как лишить дев в данном случае имитирует множество возможных информационных сообщений и называется формирующим шумом, в отличие от мешающего шума наблюдения. В радиотехнике основным элементом кодирования является модуляция сигнала. Размерность спектральной функции есть размерность сигнала, умноженная на время. Событие, неопознаваемое данной системой логических или технических отношений как значимое, сигналом не является.источник не указан 2058 дней В технике сигнал всегда является событием.источник не указан 2058 дней Другими словами, событие — изменение состояния любого компонента технической системы, опознаваемое логикой системы как значимое, является сигналом.
В измерительной технике также часто используются аналоговые датчики, так как они могут обеспечить более высокую точность измерений в определенных условиях. При трансляции можно использовать системы коррекции ошибок, что делает передачу информации практически безошибочной. Эти значения округляются до ближайшего допустимого уровня – происходит квантование по уровню. Цифровой сигнал кардинально отличается от аналогового тем, что представляет информацию в виде последовательности дискретных значений. Для борьбы с ними применяются различные методы фильтрации, экранирования и кодирования информации. Развиваются новые методы цифровой обработки, включая алгоритмы машинного обучения и искусственного интеллекта.
Ледяной покров океанов и направленность климатических процессов земли
- “Одномерным” называется сигнал, который описывается одной функцией времени.
- Радиоинженерам хорошо знакомы приборы (они называются анализаторами спектров), которые позволяют выделить каждую входящую в сложный сигнал синусоиду.
- Они остаются важными в областях, где требуется высокая точность передачи информации без потерь при дискретизации.
- В отличие от простого сообщения, сигнал может генерироваться, но его прием не обязателен.
- Между формантами лежат менее мощные составляющие звуковых частот.
Функции, описывающие сигналы, могут принимать как вещественные, так и комплексные значения. Зная математические модели сигналов, можно сравнивать эти сигналы между собой устанавливать их тождество и различие, проводить классификацию. Чтобы сделать сигналы объектами теоретического изучения и расчётов, следует указать способ их математического описания или создать математическую модель исследуемого сигнала. Главным преимуществом цифрового сигнала является его устойчивость к помехам и искажениям. Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой называется оцифровкой или дискретизацией.
От звукового сигнала будильника утром до сигналов мобильной связи и интернета – мы постоянно сталкиваемся с передачей и приемом различных сигналов. Б) Импульсными сигналами являются сигналы, отличные от нуля в течение ограниченного времени. Цифровые сигналы – разновидность дискретных сигналов, когда квантованные отсчётные значения представлены в виде цифр. Развитие теории сигналов продолжается, появляются новые методы модуляции, кодирования и обработки сигналов, позволяющие повысить эффективность и надежность информационных систем. Понимание особенностей передачи и обработки информации является ключевым фактором при разработке информационных систем и технологий. При преобразовании непрерывных сигналов в дискретные возникают различные проблемы, такие как эффект наложения спектров (алиасинг) и потеря информации при квантовании.
Эта область активно развивается в связи с растущими потребностями в обработке изображений и видео. Их обработка требует специальных методов и алгоритмов, учитывающих взаимосвязи между различными измерениями. Модуляция представляет собой процесс изменения параметров несущей частоты в соответствии с передаваемой информацией. Примерами являются системы электропитания, силовой электроники и электроприводы. Каждый тип обладает уникальными характеристиками и свойствами, определяющими его применение в конкретных областях информационных технологий.
Аналоговые сигналы (АС) оказывается возможным описать некоторой непрерывной математической функцией времени. «Сигналы в непрерывном времени и с непрерывным диапазоном амплитуд также называются аналоговыми сигналами». Способ записи этой функции, а также способ записи мешающих шумов называют математической моделью сигнала. Сигнал, детерминированный или случайный, описывают математической моделью, функцией, характеризующей изменение параметров сигнала.
Они используются в цифровом телевидении, мобильной связи, компьютерных системах и интернет-коммуникациях. Непрерывные сигналы, в свою очередь, более точно описывают реальные физические процессы и не имеют ограничений по частоте дискретизации. Классическим примером непрерывного сигнала является синусоидальная волна, которая широко используется в электротехнике и радиотехнике. В области радиосвязи аналог продолжает использоваться для передачи информации на большие расстояния. Многие профессиональные музыканты и звукорежиссеры предпочитают аналоговое оборудование за его особое звучание и характер обработки сигнала. Фазовые соотношения между разными частотами могут существенно влиять на качество передаваемой информации.
Источниками звука при передаче программ вещания обычно являются музыкальные инструменты или голос человека. Между формантами лежат менее мощные составляющие звуковых частот. Отдельные звуки могут иметь до шести формант, из которых только одна или две являются определяющими. 3.8 показан спектр речи. При указанной полосе частот сохраняется хорошая разборчивость речи и удовлетворительная натуральность ее звучания. В частности, в современном телефоне используется чувствительный угольный микрофон (рис. 3.7).
Сигнал, описываемый одной функцией времени, принято называть одномерным ( например, напряжение на зажимах какой-нибудь цепи, либо ток в ветви). Магнитная проницаемость, в чем измеряются абсолютные и относительные значения Это развитие стимулируется растущими потребностями в передаче и обработке все больших объемов данных в современном цифровом мире. Если аналоговый более естественен и точен в представлении непрерывных процессов, то цифровой обладает преимуществами в области помехоустойчивости, возможности копирования и обработки. Однако даже в этих случаях часто применяется преобразование в цифровую форму для дальнейшей обработки и хранения.
Телефонные (речевые) сигналы. Сигналы электросвязи и их спектры. Чем выше частота составляющей, тем ниже амплитуда, то составляющими с частотой і fn можно пренебречь. Следовательно, теоретически полоса частот, которую занимает данный сигнал, стремится к Ґ . Число составляющих бесконечно, но чем выше частота, тем меньше амплитуда. Чтобы охарактеризовать эти пределы, вводят понятия динамического диапазона и пик-фактора сигналов.