Rodzaje sygnałów, modulacja

Wartość analogowa — wartość, której wartości zmieniają się w sposób ciągły w danym przedziale. Jego konkretna wartość zależy tylko od dokładności urządzenia pomiarowego. Jest to na przykład temperatura.

Wartość dyskretna — ilość, której wartości zmieniają się gwałtownie. Na przykład liczba uczniów w klasie. Sygnał pomiarowy — sygnał zawierający informację ilościową o mierzonej wielkości fizycznej. Na przykład napięcie na wyjściu przetwornika termoelektrycznego mierzącego temperaturę.

Alert dotyczący danych — forma reprezentacji komunikatu danych za pomocą wielkości fizycznej, zmiana jednego lub kilku parametrów odzwierciedlających jego zmianę.

W technice mikroprocesorowej sygnały to wielkości elektryczne (prąd, napięcie). Parametr reprezentujący sygnał danych jest parametrem sygnału danych, którego zmiana odzwierciedla zmianę komunikatu danych (amplituda, częstotliwość, faza, czas trwania impulsu, czas trwania pauzy).

Analogowy sygnał danych — sygnał danych, w którym każdy z reprezentowanych parametrów jest opisany funkcją czasu i ciągłym zbiorem możliwych wartości, tj.sygnały analogowe opisywane są funkcją ciągłą (lub fragmentarycznie ciągłą) xа(t), a sama funkcja i argument t mogą przyjmować dowolne wartości w pewnych przedziałach

Sygnał analogowy f(t) nazywamy okresowym, jeśli istnieje taka liczba rzeczywista T, że f(t + T) = f(t) dla każdego t, a T nazywamy okresem sygnału.

Dyskretny sygnał danych — różni się od analogów tym, że jego wartości są znane tylko w dyskretnych momentach. Sygnały dyskretne opisywane są funkcjami kratowymi — ciągami — xd (nT), gdzie T = const jest przedziałem (okresem) próbkowania, n = 0, 1, 2,….

Sama funkcja xd (nT) może przyjmować dowolne wartości w dyskretnych momentach w określonym przedziale. Te wartości funkcji nazywane są próbkami funkcji lub próbkami. Innym oznaczeniem funkcji kratowej x(nT) jest x(n) lub xn. Ciąg x(n) może być skończony lub nieskończony, w zależności od przedziału definicji funkcji.

Skwantowany sygnał danych — różni się od analogowego lub dyskretnego, dzieląc zakres wartości wartości ciągłej lub dyskretnej na skończoną liczbę przedziałów. Najprostszą formą kwantyzacji jest dzielenie liczby całkowitej przez liczbę naturalną, zwaną współczynnikiem kwantyzacji.

Cyfrowy sygnał danych — sygnał, w którym każdy z reprezentowanych parametrów jest opisany dyskretną funkcją czasu i skończonym zbiorem możliwych wartości. Sygnały cyfrowe opisywane są skwantowanymi funkcjami kratowymi x° C(nT). Kiedy sygnał cyfrowy jest uzyskiwany z sygnału analogowego, następuje próbkowanie i kwantyzacja.

Cyfrowy sygnał binarny — sygnał danych wykorzystujący metodę reprezentacji informacji o wartości parametru w postaci wielobitowej kombinacji dwóch wartości – zera i jedynki – i jest zwykle nazywany kodem binarnym.

W kodzie binarnym używane są tylko dwie cyfry: 1 i 0. Każda liczba zawiera pewną liczbę cyfr, z których każda może zawierać tylko jedną z tych cyfr. Jedna liczba odpowiada jednemu stanowi elementu, np. zwartemu stykowi, a druga innemu stanowi elementu - zestyk otwarty.

W systemie binarnym jednostką każdego bitu jest dwukrotność sąsiedniego bitu niższego rzędu.Dla liczb całkowitych jednostką pierwszego (najmniej znaczącego) bitu jest 20=1, jednostką drugiej cyfry jest 2 • 20=21 = 2, trzecia — 2 • 21=22= 4, czwarta 2 • 22=23= 8 itd. Np. liczba dziesiętna 214 214 = 2 • 102+1•101+0•25+4•100, aw systemie dwójkowym 214 = 1 • 27+1•26+0•25+1•24+0•23 +1• 22+1•21+0•20 i zostanie zapisany jako 11010110.

Modulacja - proces zmiany jednego lub więcej parametrów oscylacji nośnej o wysokiej częstotliwości zgodnie z prawem sygnału informacyjnego (komunikatu) o niskiej częstotliwości.

Obecnie binarne sygnały cyfrowe są stosowane w cyfrowych urządzeniach elektronicznych ze względu na prostotę kodowania i przetwarzania. Do przesyłania sygnału cyfrowego kanałami komunikacyjnymi (na przykład kanałami elektrycznymi lub radiowymi) stosuje się różne rodzaje modulacji.

Rozważmy przykłady reprezentacji parametrów sygnałów danych na przykładzie różnych typów modulacji (patrz rys. 1). Oprócz rozważanych rodzajów modulacji istnieją również fazy (PM), impuls czasowy (VIM), szerokość impulsu (PWM) i inne modulacje.

Ryż. 1. Różne rodzaje modulacji sygnałów — różne parametry reprezentujące sygnały danych

Aby zrozumieć istotę sygnału cyfrowego, rozważ następującą klasyfikację. W technologii cyfrowej wyróżnia się sygnały (ryc. 2):

• dowolny rozmiar i ciągły w czasie (analogowy);

• losowy pod względem wielkości i dyskretny w czasie (dyskretny);

• skwantowane pod względem wielkości i ciągłe w czasie (kwantowane);

• skwantowane pod względem wielkości i dyskretne w czasie (cyfrowe).

Ryż. 2. Sygnały analogowe, dyskretne, skwantowane i cyfrowe

Sygnały analogowe są często używane do przedstawiania stale zmieniających się wielkości fizycznych. Na przykład analogowy sygnał elektryczny przechwycony przez z termopary, przenosi informacje o zmianach temperatury, sygnał z mikrofonu — o gwałtownych zmianach ciśnienia w fali dźwiękowej itp.

W technologii cyfrowej i impulsowej terminologia nie jest dobrze ugruntowana. Tak więc sygnał dyskretny to sygnał, którego reprezentatywne wartości parametrów są znane tylko w określonych momentach czasu, a także jest to sygnał, w przeciwieństwie do sygnału analogowego, którego reprezentatywny parametr może przyjmować tylko stałe wartości (zwykle dwie: logiczne „ zero” lub logiczna „jednostka”).

W drugim przypadku poprawne byłoby nazywanie sygnału kwantowanym, ale moduły przemysłowe nazywane są „dyskretnymi modułami wejściowymi sygnału”. Oprócz wykorzystania różnych wielkości fizycznych do przekazywania informacji, sygnały różnią się również parametrami reprezentacji.