Виды сигналов и их классификации.

Сигнал – это физическое явление или процесс, несущий информацию, то есть сообщение о каком либо событии или состоянии объекта наблюдения.

По характеру все сигналы можно разделить на 4 группы:

1) Непрерывная функция непрерывного аргумента. Такие сигналы называются непрерывными или аналоговыми. Изменяться такие сигналы могут в произвольный момент времени и принимать могут любые значения из бесконечного множества.

2) Непрерывная функция дискретного аргумента. Функция может принимать произвольные значения, но изменяться только в определенные моменты времени (квантование по времени/дискретизация). Дискретизация позволяет любой непрерывный сигнал представить набором отдельных мгновенных значений.

3) Дискретная функция непрерывного аргумента. Дискретный сигнал может изменяться в произвольный момент времени, но величина сигнала может принимать только разрешенные дискретные уровни.

Процесс замены непрерывной функции ограниченным числом значений по шкале уровней называется квантованием по уровню.

Непрерывное значение сигнала в некоторый момент времени t можно представить ближайшим значением по шкале уровней. Такое квантование приводит к погрешностям (эта погрешность называется шумом квантования). Обычно считают, что шум кантования случайный и подчиняется равномерному закону распределения.

4) Дискретная функция непрерывного аргумента.

Система связи осуществляет перенос сигнала из одной точки пространства в другую.

Передатчик преобразовывает сообщение в некоторый сигнал по строго определенным правилам. Затем этот сигнал на основе некоторого физического носителя передается по каналу связи. Сигнал по каналу связи поступает в приемник, где его необходимо преобразовать в сообщение обратно. Это сообщение отличается от исходного, так как в канале связи бывают помехи. Восстановление переданного сообщения по принятому сигналу осуществляется по некоторому правилу приемником путем выбора из известного множества сообщений одного, которое в идеальном случае полностью совпадает с переданным, а в общем случае было бы близким. Степень соответствия между принятым и переданным сигналом определяет достоверность передачи данных достоверность передачи данных в вычислительной технике характеризуется вероятностью искажения бита(10^-5/10^-6).

Спектральное представление сигналов.

Реальные электромагнитные сигналы представляют совокупность множества частот. Любой периодический сигнал может быть представлен в виде суммы синусоид (ряд Фурье).

Каждая из составляющих синусоид называется гармоникой. W₁ – собственная частота. Все остальные частоты кратны этой собственной частоте. Тогда полученный сигнал будет периодическим.

Если U₀ не равен нулю, то сигнал U_T содержит постоянную составляющую(смещение среднего значение сигнала от нуля). Такое представление сигнала называется синусно-косинусным. Оно удобно для вычисления, но неудобно, что на каждой частоте имеются различные компоненты (sin и cos)

Амплитудно-фазовое представление сигнала.

Диаграмма распределения сигнала по частоте амплитуд и фаз гармонических составляющих называется спектральной диаграммой сигнала.

Структура частотного спектра полностью определяется двумя характеристиками: амплитудой и фазой. Если нас интересует не значение амплитуд и фаз, а только частоты, на которых они присутствуют, то говорят о частотном спектре сигнала:

Все аналоговые и цифровые сигналы состоят из набора гармоник, принадлежащих некоторому диапазону частот (спектру). Так же у сигнала выделяется такое понятие, как ширина полосы. Абсолютной шириной полосы сигнала называют ширину его спектра. Большая часть энергии таких сигналов в общем случае ширины бесконечна, но большая часть сигнала находится в узкой полосе частот (фиктивная полоса сигнала).

Искажающие факторы.

1) Затухание —относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передаче по каналу связи (Р—выходная и входная мощность сигнала).

2) Ограниченность полосы пропускания —характеристика, определяющая диапазон частот, которые передаются по каналу связи без значительных искажений.

3) Задержка.

4) Шумы.

5) Пропускная способность линий (бит/сек.) характеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи. Пропускная способность зависит от АЧХ (амплитудно-частотная характеристика).

Передача данных: