Typy signálov, modulácia

Analógová hodnota — hodnota, ktorej hodnoty sa v danom intervale neustále menia. Jeho konkrétna hodnota závisí len od presnosti meracieho zariadenia. Ide napríklad o teplotu.

Diskrétna hodnota - množstvo, ktorého hodnoty sa prudko menia. Napríklad počet žiakov v triede. Measurement signal — signál obsahujúci kvantitatívne informácie o meranej fyzikálnej veličine. Napríklad napätie na výstupe termoelektrického prevodníka, ktorý meria teplotu.

Dátové upozornenie — forma vyjadrenia dátovej správy fyzikálnou veličinou, zmena jedného alebo viacerých parametrov odrážajúca jej zmenu.

V mikroprocesorovej technike sú signály elektrické veličiny (prúd, napätie). Reprezentatívny parameter dátového signálu je parameter dátového signálu, ktorého zmena odráža zmenu v dátovej správe (amplitúda, frekvencia, fáza, trvanie impulzu, trvanie pauzy).

Analógový dátový signál — dátový signál, v ktorom je každý z reprezentujúcich parametrov opísaný funkciou času a súvislým súborom možných hodnôt, t.j.analógové signály sú opísané spojitou (alebo po častiach spojitou) funkciou xа(t) a samotná funkcia a argument t môžu nadobudnúť ľubovoľné hodnoty v určitých intervaloch

Analógový signál f (t) sa nazýva periodický, ak existuje reálne číslo T také, že f (t + T) = f (t) pre každé t, a T sa nazýva perióda signálu.

Diskrétny dátový signál — líši sa od analógov tým, že jeho hodnoty sú známe iba v diskrétnych časoch. Diskrétne signály sú opísané mriežkovými funkciami — postupnosťami — xd (nT), kde T = const je interval vzorkovania (perióda), n = 0, 1, 2,….

Samotná funkcia xd (nT) môže nadobúdať ľubovoľné hodnoty v diskrétnych momentoch v určitom intervale. Tieto funkčné hodnoty sa nazývajú funkčné vzorky alebo vzorky. Iný zápis mriežkovej funkcie x(nT) je x(n) alebo xn. Postupnosť x(n) môže byť konečná alebo nekonečná v závislosti od intervalu definície funkcie.

Kvantovaný dátový signál — líši sa od analógového alebo diskrétneho rozdelením rozsahu hodnôt spojitej alebo diskrétnej hodnoty na konečný počet intervalov. Najjednoduchšou formou kvantovania je delenie celého čísla prirodzeným číslom, ktoré sa nazýva kvantizačný faktor.

Digitálny dátový signál — signál, v ktorom je každý z reprezentujúcich parametrov opísaný funkciou diskrétneho času a konečným súborom možných hodnôt. Digitálne signály sú opísané pomocou kvantovaných mriežkových funkcií x° C(nT). Keď sa digitálny signál získa z analógového signálu, dôjde k vzorkovaniu a kvantovaniu.

Binárny digitálny signál — dátový signál, ktorý využíva spôsob reprezentácie informácií o hodnote parametra vo forme viacbitovej kombinácie dvoch hodnôt – nula a jedna – a zvyčajne sa nazýva binárny kód.

V binárnom kóde sa používajú iba dve číslice: 1 a 0. Každé číslo obsahuje určitý počet číslic, z ktorých každá môže obsahovať iba jednu z týchto číslic. Jedno číslo zodpovedá jednému stavu prvku, napríklad zopnutého kontaktu, a druhé inému stavu prvku – otvorenému kontaktu.

V dvojkovej sústave je jednotka každého bitu dvojnásobkom susedného bitu nižšieho rádu. Pre celé čísla je jednotkou prvého (najmenej významného) bitu 20=1, jednotkou druhej číslice je 2 • 20=21 = 2, tretí — 2 • 21=22= 4, štvrtý 2 • 22=23= 8 atď. Napríklad desiatkové číslo 214 214 = 2 • 102+1•101+0•25+4•100 a v dvojkovej sústave 214 = 1 • 27+1•26+0•25+1•24+0•23 +1• 22+1•21+0•20 a zapíše sa ako 11010110.

Modulácia - proces zmeny jedného alebo viacerých parametrov kmitania vysokofrekvenčnej nosnej podľa zákona nízkofrekvenčného informačného signálu (správy).

V súčasnosti sa binárne digitálne signály používajú v digitálnych elektronických zariadeniach kvôli jednoduchosti kódovania a spracovania. Na prenos digitálneho signálu cez komunikačné kanály (napríklad elektrické alebo rádiové kanály) sa používajú rôzne typy modulácie.

Uvažujme príklady reprezentácie parametrov dátových signálov na príklade rôznych typov modulácie (pozri obr. 1). Okrem uvažovaných typov modulácie existujú aj fáza (PM), časový impulz (VIM), šírka impulzu (PWM) a iné modulácie.

Ryža. 1. Rôzne typy modulácie signálu — rôzne reprezentujúce parametre dátových signálov

Aby ste pochopili podstatu digitálneho signálu, zvážte nasledujúcu klasifikáciu. V digitálnej technike sa rozlišujú signály (obr. 2):

• ľubovoľná veľkosť a spojitá v čase (analóg);

• náhodné vo veľkosti a diskrétne v čase (diskrétne);

• kvantované vo veľkosti a spojité v čase (kvantované);

• kvantované v magnitúde a diskrétne v čase (digitálne).

Ryža. 2. Analógové, diskrétne, kvantované a digitálne signály

Analógové signály sa často používajú na reprezentáciu neustále sa meniacich fyzikálnych veličín. Napríklad analógový elektrický signál zachytený z termočlánku, nesie informácie o zmenách teploty, signál z mikrofónu — o rýchlych zmenách tlaku vo zvukovej vlne atď.

V digitálnej a pulznej technológii nie je terminológia dobre zavedená. Diskrétny signál je teda signál, ktorého reprezentatívne hodnoty parametrov sú známe len v určitých časových okamihoch, a je to tiež signál, na rozdiel od analógového, ktorého reprezentatívny parameter môže nadobúdať iba pevné hodnoty (zvyčajne dve: logické " nula" alebo logická "jednotka").

V druhom prípade by bolo správne nazvať signál kvantovaný, ale priemyselné moduly sa nazývajú „moduly s diskrétnym vstupom signálu“. Okrem použitia rôznych fyzikálnych veličín na prenos informácií sa signály líšia aj svojimi reprezentatívnymi parametrami.