Сообщение и управляющий сигнал

Обновлено: 04.07.2024

1. “МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)”

Информацией называют совокупность сведений или
данных о каких-либо событиях, явлениях или предметах,
которые являются объектом передачи, распределения,
преобразования, хранения и использования.

Информацией называют совокупность сведений или
данных о каких-либо событиях, явлениях или предметах,
которые являются объектом передачи, распределения,
преобразования, хранения и использования.
Каким образом один абонент
информацию другому абоненту?
может
передать

Информацией называют совокупность сведений или
данных о каких-либо событиях, явлениях или предметах,
которые являются объектом передачи, распределения,
преобразования, хранения и использования.
Для хранения, обработки и преобразования
информации используют условные символы (буквы,
математические знаки, рисунки, формы колебаний, слова),
позволяющие представить информацию в той или иной
форме.

12. Классификация сигналов

13. Классификация сигналов

Сигналы
Детерминированные
Детерминированный сигнал - это такой сигнал, все параметры
которого (амплитуда, мгновенная частота, фаза, длительность, период
повторения, форма) в заданный момент времени известны со 100%-ной
вероятностью.

14. Классификация сигналов

Сигналы
Случайные
(шумовые)
Детерминированные
Параметры случайного сигнала изменяются по случайному закону и в
заданный момент времени не могут быть определены со 100%-ной
вероятностью. Пример – белый шум.

15. Классификация сигналов

Сигналы
Случайные
(шумовые)
Детерминированные
Управляющие
(модулирующие)
Управляющие (модулирующие) сигналы – это сравнительно
низкочастотные колебания, которые содержат полезную информацию, но
непригодны для непосредственной передачи в эфир с помощью радиоволн.

16. Классификация сигналов

Сигналы
Случайные
(шумовые)
Управляющие
(модулирующие)
Детерминированные
Немодулированные
ВЧ колебания
(несущая)
Немодулированные высокочастотные (ВЧ) колебания способны
распространяться на большие расстояния, но не несут полезной информации.

17. Классификация сигналов

Сигналы
Случайные
(шумовые)
Управляющие
(модулирующие)
Детерминированные
Немодулированные
ВЧ колебания
(несущая)
Модулированные
колебания
(радиосигналы)
Модулированные сигналы – это высокочастотные колебания, один
или несколько параметров которых изменяются по закону управляющего
сигнала. ВЧ-колебания, в отличие от низкочастотных сигналов, иногда
называют радиосигналами.
Общий вид модулированного колебания
где U – амплитуда сигнала, – мгновенная частота, – начальная фаза

18. Классификация сигналов

Сигналы
Случайные
(шумовые)
Управляющие
(модулирующие)
Детерминированные
Немодулированные
ВЧ колебания
(несущая)
Модулированные
колебания
(радиосигналы)
АМК
Амплитудно-модулированное колебание
(АМК) – изменяется амплитуда

19. Классификация сигналов

Сигналы
Случайные
(шумовые)
Управляющие
(модулирующие)
Детерминированные
Немодулированные
ВЧ колебания
(несущая)
Модулированные
колебания
(радиосигналы)
АМК
ЧМК
Частотно-модулированное колебание
(ЧМК) – изменяется мгновенная частота

20. Классификация сигналов

Сигналы
Случайные
(шумовые)
Управляющие
(модулирующие)
Детерминированные
Немодулированные
ВЧ колебания
(несущая)
Модулированные
колебания
(радиосигналы)
АМК
Фазомодулированное колебание (ФМК) –
изменение полной фазы по закону
управляющего сигнала
ФМК
ЧМК

21. Классификация сигналов

Сигналы
Случайные
(шумовые)
Управляющие
(модулирующие)
Детерминированные
Немодулированные
ВЧ колебания
(несущая)
Если меняется несколько параметров,
говорят о колебаниях с комбинированной
модуляцией (КМК)
Модулированные
колебания
(радиосигналы)
АМК
ЧМК
ФМК
КМК

22. Классификация сигналов

Сигналы
Случайные
(шумовые)
Управляющие
(модулирующие)
Детерминированные
Немодулированные
ВЧ колебания
(несущая)
Отдельную группу составляют
импульсно-модулированные колебания
(ИМК).
Модулированные
колебания
(радиосигналы)
АМК
ЧМК
ФМК
КМК
ИМК

23. Классификация сигналов

24. Классификация сигналов

Сигналы
Случайные
(шумовые)
Управляющие
(модулирующие)
Детерминированные
Немодулированные
ВЧ колебания
(несущая)
Модулированные
колебания
(радиосигналы)
АМК
ЧМК
ФМК
КМК
ИМК
Типы управляющих сигналов?

25. Классификация сигналов

Сигналы
Случайные
(шумовые)
Управляющие
(модулирующие)
Аналоговые
Детерминированные
Немодулированные
ВЧ колебания
(несущая)
Модулированные
колебания
(радиосигналы)
АМК
ЧМК
ФМК
КМК
ИМК
Аналоговый сигнал непрерывный как по времени, так и по уровню, он существует
в каждый момент времени в течение заданного интервала и принимает любое
значение из определенного диапазона.

26. Классификация сигналов

Сигналы
Случайные
(шумовые)
Управляющие
(модулирующие)
Детерминированные
Немодулированные
ВЧ колебания
(несущая)
Модулированные
колебания
(радиосигналы)
Аналоговые
АМК
ЧМК
Дискретные
(квантованные)
ФМК
КМК
ИМК
Дискретный сигнал (дискретизированный) непрерывен по уровню и дискретен по
времени, т.е. он существует только в определенные моменты времени, число
которых ограничено (счетное множество).

27. Классификация сигналов

Сигналы
Случайные
(шумовые)
Управляющие
(модулирующие)
Детерминированные
Немодулированные
ВЧ колебания
(несущая)
Модулированные
колебания
(радиосигналы)
Аналоговые
АМК
ЧМК
Дискретные
(квантованные)
ФМК
КМК
Цифровые
ИМК
Цифровой сигнал - квантованный по времени и уровню закодированный
дискретный сигнал

28. Управляющие (модулирующие) сигналы

Аналоговый сигнал
Дискретный сигнал (квантованный
по времени)
Теорема Котельникова:
Tд=1/(2∙Fmax)
Квантованный сигнал
(квантованный и по времени, и по
уровню)
Цифровой сигнал

30. Классификация РЭС

32. Радиосистемы передачи информации

33. Обобщенная схема передачи информации

34. Структурная схема передающей части канала связи

35. Структурная схема приемной части канала связи

36. Классификация помех

Помехи
Внутренние
Внешние
тепловые и дробовые
шумы в радиоэлементах
Естественные
Искусственные
1) атмосферные помехи;
2) помехи, обусловленные
прохождением
электромагнитных волн
через слои атмосферы.
1) помехи от соседних
радиопередатчиков;
2) помехи от промышленных
установок.

38. Радиосистемы разрушения информации

Назначение - радиопротиводействие:
создание преднамеренных помех нормальной работе
конкурирующей
радиосистемы
путем
излучения
мешающего сигнала;
умышленное искажение сигналов линий передачи
информации.
Разновидности преднамеренных помех:
маскирующие (подавляющие) активные;
имитирующие (дезинформирующие) активные;
маскирующие пассивные и активно-пассивные;
имитирующие пассивные и активно-пассивные;
комбинированные помехи.

Радиосистемы разрушения информации.
Маскирующие активные помехи.
Активными маскирующими помехами называют
прямые радиоизлучения, нарушающие работу РЭС путем
маскировки принимаемых полезных сигналов на их фоне.

Радиосистемы разрушения информации.
Имитирующие активные помехи.
Имитирующими активными помехами называют
радиопомехи, трудно отличимые от полезных сигналов
РЭС, но несущие дезинформацию.
Исходный сигнал
Искаженный сигнал

Радиосистемы разрушения информации.
Маскирующие пассивные помехи.
Пассивные помехи – сигналы от мешающих
отражателей,
вторичное
излучение
которых
преднамеренно создает маскирующий эффект.
Типичные преднамеренные
пассивные помехи –
полуволновые дипольные
отражатели из
металлизированного
материала.

Радиосистемы разрушения информации.
Имитирующие пассивные помехи.
Имитирующие пассивные помехи создаются путем
запуска ложных целей, чтобы предотвратить локационное
наведение на реальные цели.
Например:
выстреливание патронов с пачками пассивных диполей
либо диполей с ретрансляторами;
запуск
беспилотных
летательных
аппаратов
с
уголковыми отражателями либо с ретрансляторами,
буксируемых или оснащенных собственными двигателями;
сбрасывание на парашютах или установка на
поверхности отражателей или ретрансляторов;
запуск тяжелых космических ложных целей без
двигателей.

44. Радиосистемы управления

Назначение

обеспечение
дистанционного
управления различными техническими средствами и
системами, а также контроль их состояния.
Типовая структура
управления
объектом

49. Радиосистемы извлечения информации

50. Радиосистемы извлечения информации. Радионавигационные системы.

Радионавигация
определение
местоположения
движущегося объекта (морских и воздушных судов,
наземного транспорта и космических аппаратов) с
помощью радиотехнических устройств, расположенных
на объекте и в окружающем пространстве в точках с
известными координатами.
Современные РНС можно классифицировать по
следующим основным признакам:
1) по типу измеряемого навигационного параметра;
2) по способам определения местоположения объектов;
3) по назначению;
4) по дальности действия и др.

51. Радиосистемы извлечения информации. Радионавигационные системы.

52. Глобальные спутниковые навигационные системы

53. Радиосистемы извлечения информации. Радиолокационные системы.

Радиолокация – область науки и техники, предмет
которой – получение информации о положении в
пространстве, движении, а также других характеристиках
объектов путем анализа поступающих от них радиоволн.
Основные задачи радиолокации:
1) обнаружение целей;
2) измерение координат целей и параметров их
движения;
3) разрешение нескольких целей - возможность
раздельного обнаружения и измерения координат
нескольких близко расположенных целей;
4) распознавание целей - определение класса или типа
цели.

54. Радиосистемы извлечения информации. Радиолокационные системы.

Измеряемые координаты
r – наклонная дальность до цели;
β – азимут;
ε – угол места.
Производные от координат – скорость, ускорение.

55. Радиосистемы извлечения информации. Результат работы РЛС на индикаторе.

56. Радиосистемы извлечения информации. Радиолокационные системы.

Активные РЛС - передающая часть РЛС облучает цель, а
приемная часть принимает отраженные сигналы. Сама
цель не излучает
радиоволн, а только рассеивает
(отражает) падающие на нее радиоволны.

57. Радиосистемы извлечения информации. Радиолокационные системы.

58. Радиосистемы извлечения информации. Радиолокационные системы.

Пассивные РЛС – Основано на приеме собственного
излучения целей (излучение бортовых РЛС или средств
связи, а также излучение устройств, создающих активные).
РЛС содержит только приемные позиции.

59. Структурная схема импульсной РЛС

60. Измерение дальности в импульсной РЛС

61. Измерение угловых координат

62. Измерение радиальной скорости

Эффект Доплера
Эффект Доплера – изменение частоты и длины волны,
регистрируемых приемников, вызванное движение их
источника и/или движением приемника (1842 г.)
Кристиан Андреас
Доплер (29 ноября
1803— 17 марта 1853)
— австрийский
математик и физик.

65. Радиолокация - вчера

66. Радиолокация - вчера

67. Радиолокация - вчера

68. Радиолокация - вчера

69. Радиолокация - вчера

70. Радиолокация - вчера

71. Радиолокация – сегодня

72. Радиолокация – сегодня

73. Радиолокация – сегодня

74. Радиолокация – сегодня

75. Радиолокация – сегодня

76. Радиолокация – сегодня

77. Радиолокация – сегодня

78. Радиолокация – сегодня

79. Радиолокация – сегодня

80. Радиолокация – сегодня

84. Радиолокация - завтра

Сверхширокополосная радиолокация
Области применения
сверхширокополосных радаров:
• медицина (биометрические измерения
человека и животных);
• охранные системы;
• системы безопасности;
• системы спасения людей в завалах;
• обнаружение людей за препятствиями;
• контроль железнодорожного транспорта
на сортировочных станциях;
• контроль воздушного транспорта в
ущельях;
• СШП радиолокаторов для исследования
эмоционального состояния человека по
вариабельности сердечного ритма.
1.
2.
3.
В сверхширокополосной (СШП)
радиолокации для повышения
информативности радара
используются зондирующие сигналы
очень короткой длительности или со
сверхширокой полосой частот.
Благодаря высокой разрешающей
способности сигналов, применяемых
в СШП радиолокации, точность
получаемой пространственной
информации о целях достигает
единиц сантиметров.
Возрастание разрешающей
способности СШП радара позволяет
увеличить количество информации о
цели и перейти к получению ее
радиоизображения.

85. Радиолокация - завтра

89. Введение в профессию. Домашнее задание.

90. Введение в профессию. Домашнее задание.

Совокупность гармонических колебаний, на которые можно разложить сложный сигнал, назыв. спектром этого сигнала, различают амплитудно-частотный (АЧС) и фазо-частотный спектр (ФЧС).

Спектры однотонального и многотонального сигнала имеют вид


Спектр сложного многотонального сигнала богаче однотонального и занимает полосу частот. Ширина этой полосы (ширина спектра ∆fC), позволяет сравнивать различные виды управляющих сигналов, которые подразделяются на широкополосные и узкополосные.

Для различных сигналов величина ∆fC определяется по-разному. Если спектр сигнала ограничен частотой тона fmax и fmin, то ∆fC находится по формуле ∆fC= fmax – fmin

Если спектр сигнала имеет неограниченную ширину, то в этом случае пользуются понятием активной ширины спектра – полоса частот, охватывающая наиболее интенсивные гармоники, в пределах которых содержится 95% энергии всего сигнала. Ширина спектра является важной характеристикой сигнала, она определяет полосу пропускания цепей, по которым передается сигнал.

Звуковой многоканальный сигнал, восприним. ухом чела имеет полосу частот 16 Гц ÷ 20 кГц и считается узкополосным. ТВ сигнал имеет частоты от 10-ов Гц до 4-5 МГц и явл. широкополосным.

ИУС применяются в р/связи для управления сигналами ВЧ, для кодирования и преобразования информации. По форме различают импульсы прямоугольной, трапецеидальной, пилообразной и экспоненциальной формы.

Осн. параметрами импульсов и их последовательностей явл. амплитуда Um, длительность tИ, длительности фронта и среза tФ и tC, период повторения ТП, частота повторения FП=1/ТП, скважность Q=ТП/tИ, коэф. заполнения γ=1/Q.

ИУС явл. широкополосными, в их состав входят множество гармоник, для которых трудно указать граничную частоту.


Рассмотрим спектры ИУС. Спектры одиночных импульсов сплошные, а последовательностей - линейчатые. Эти спектральные характеристики имеют особенности: 1) симметричны относительно начала отсчета частоты; 2) ширина спектра зависит от длительности импульсов ΔfC=1/tИ.

(2) имеет оч. важное значение в р/связи, т.к. полоса пропускания р/технич. устройства должна соответствовать ширине спектра обрабатываемого сигнала, иначе сигналы искажаются.

Согласно теор. Котельникова непрерывный сигнал U(t) с гармонич. составляющими от fmin до fmax полностью определяется его дискр. значениями, взятыми через интервалы времени Δt=1/(2fmax), т.о. происходить дискретизация сигнала или его квантование по времени (а можно по уровню или вместе).

Дискретизация существенно сокращает объем передаваемой информации. ИУС явл. основными видами сигналов в цифр. сигналах широкое использ. в совр. в системах связи.

9. Р/сигналы, их параметры и спектры. Непрерывные р/сигналы

Р/сигналы представляют собой модулированные ВЧ колебания, описываемые функцией: U(t)=Um∙cos(ωt-φ). Такая функция характеризуется тремя независимыми параметрами – амплитудой Um, частотой ω и начальной фазой φ. Следовательно, модулирование гармонических колебаний можно осуществить изменением во времени любой из 3 величин.

Процесс, при котором амплитуда ВЧ колебания изменяется по закону управляющего сигнала, наз. амплитудной модуляцией (АМ). Если по закону управляющего сигнала меняется начальная фаза ил частота, то модуляции соответственно называется фазовой или частотной. Р/сигналы, м.б. непрерывные (НРС) и импульсные (ИРС).


НРС. При АМ одним тоном р/сигнал представляет собой ВЧ сигнал несущей частоты fH, амплитуда которого изменяется по гармоническому закону с непрерывной частотой F


10. Р/сигналы, их параметры и спектры. Импульсные р/сигналы

Р/сигналы представляют собой модулированные ВЧ колебания, описываемые функцией: U(t)=Um∙cos(ωt-φ). Такая функция характеризуется тремя независимыми параметрами – амплитудой Um, частотой ω и начальной фазой φ. Следовательно, модулирование гармонических колебаний можно осуществить изменением во времени любой из 3 величин.

Процесс, при котором амплитуда ВЧ колебания изменяется по закону управляющего сигнала, наз. амплитудной модуляцией (АМ). Если по закону управляющего сигнала меняется начальная фаза ил частота, то модуляции соответственно называется фазовой или частотной. Р/сигналы, м.б. непрерывные (НРС) и импульсные (ИРС).

ИРС получаются при АМ колебаний ВЧ импульсными управляющими сигналами и имеют вид:


Спектр последовательности прямоуг. импульсов содержит ∞ множество составляющих частоты, которые распространяются до ∞. В энергетическом отношении осн. роль играют составляющие, находящиеся в пределах активной ширины спектра, которая содержит 95% всей энергии.

Амплитудно-частотный спектр р/импульса образуется смещением спектра управляющего импульса по оси частот на расстояние несущей частоты от начала координат.


Помехи радиоприему

Помехи - посторонние ЭМ возмущения, которые накладываются на сигналы и мешают их приему. Различают внешние и внутренние помехи.

Внешние помехи образуются вне приемного и передающего устройств. Их источниками являются посторонние р/станции, полоса частот которых перекрывает полосу частот данного р/канала, а также различные промышленные установки, линии эл. передач , эл. транспорт, ЭМ излучение которых образуют т.н. "промышленные помехи" (ПП), атмосферные помехи, ЭМ излучение космич. объектов, кроме того помехи м.б. преднамеренно созданы с помощью спец. аппаратуры.

Гл. метод борьбы с ПП – их снижение в месте возникновения.

Для борьбы с внутренними помехами во входных цепях применяют малошумящие элементы и использ. разл. методы обработки сигналов.

Проблема ЭМ–совместимости возникает из-за большого числа р/электронной аппаратуры. Для исключения посторонних сигналов применяются фильтры для их подавления, селекция сигналов по направлению с использованием направленных антенн и др. меры. Борьба с преднамеренными помехами ведется применением различных технических методов обработки сигналов и выбором режима работы РЭА.

Рассмотрим эти понятия, использовав рекомендации сборника научно-технической терминологии в области теории передачи информации, разработанного Академией наук СССР.

Что такое информация?

Аналогично информация передается в любой организации, где совместно трудится множество людей, в виде приказов, распоряжений и других указаний, т. е. без чего невозможна деятельность большого коллектива. Перечень подобных примеров можно продолжать и дальше. Однако и так ясно, что задачи сбора, передачи, преобразования информации очень важны в различных областях человеческой деятельности, в том числе в системах электросвязи (телекоммуникаций).

В целом информацию можно трактовать как совокупность знаний человека об окружающем его мире.

  • акустических или звуковых сигналов (телефония, радиовещание);
  • текста (телеграфия) и данных от ЭВМ;
  • неподвижных изображений (факсимильная связь);
  • подвижных изображений (телевидение);
  • данных телеметрии, контроля (например, системы охранной, пожарной сигнализации и др.).

Что такое сигнал?

ui (t, A, ω, φ), t1 ≤ t ≤ t2,

где i — номер сигнала; t2 — t1= T — интервал определения сигнала во времени; Α, ω, φ — параметры, т.е. соответственно амплитуда, частота и фаза сигнала.

В зависимости от множества возможных значений параметров и области определения во времени различают следующие виды сигналов:

  • непрерывный и по уровню, и во времени (аналоговый);
  • непрерывный по уровню, но дискретный во времени;
  • дискретный (квантованный) по уровню, но непрерывный во времени;
  • цифровой, т.е. дискретный и по уровню, и во времени.

Примеры различных видов сигналов представлены на рис. 1.1.

Так, речевой сигнал является непрерывным и во времени, и по уровню, а датчик, определяющий значение температуры через каждые 5 мин, выдает сигналы непрерывные по значению (амплитуде), но дискретные во времени.

Рис. 1.1. Примеры основных видов сигналов:
а — непрерывный и по уровню, и во времени; б — непрерывный по уровню, но дискретный во времени; в — дискретный по уровню, но непрерывный во времени; г — дискретный и по уровню, и во времени

В теории электрической связи сигнал принято отождествлять с объектом транспортирования. Следовательно, аппаратура связи по существу является техникой транспортирования или передачи сигналов по каналам телекоммуникаций.

Определим параметры сигнала, которые являются основными при его передаче. К числу таких параметров обычно относятся: длительность, динамический диапазон, ширина спектра.

Так, при телефонной связи речевой сигнал передают в полосе частот от 300 до 3 400 Гц, т. е. ширина спектра сигнала в этом случае F = 3,1 кГц. Этого диапазона частот оказывается вполне достаточно для обеспечения разборчивости речи и узнаваемости абонентов по голосу.

При передаче телевизионного сигнала важнейшим требованием является четкость принимаемого изображения. При стандарте в 625 строк верхняя частота сигнала составляет примерно 6 МГц, т. е. спектр сигнала видеоизображения занимает значительно более широкую полосу частот, чем спектр сигнала звукового сопровождения.

При телеграфной связи ширина спектра сигнала, определяемая скоростью его передачи (телеграфирования), составляет (1,5… 3,0) v, где v — скорость передачи, измеряемая в бодах и равная числу электрических посылок, передаваемых в 1 с. Обычно v = 50 Бод, тогда F ≈ 75 Гц.

Аналоговые, дискретные и цифровые сигналы

Любая физическая величина по характеру изменения ее значения может быть постоянной (если она имеет только одно фиксированное значение), дискретной (если она может иметь два или более фиксированных значений), или аналоговой (если она может иметь бесчисленное множество значений). Все эти величины могут быть преобразованы в цифровую форму.

Автоматизированная котельная

Аналоговые сигналы

Аналоговым называется такой сигнал, который может быть представлен непрерывной линией из множества значений, определенных в каждый момент времени относительно временной оси.

Значения аналогового сигнала произвольны в каждый момент времени, поэтому он может быть в принципе представлен как некая непрерывная функция (зависящая от времени как от переменной) либо как кусочно-непрерывная функция времени.

Аналоговым сигналом можно назвать, например, звуковой сигнал, генерируемый обмоткой электромагнитного микрофона или ламповым акустическим усилителем, поскольку такой сигнал непрерывен и его значения (напряжение или ток) сильно отличаются друг от друга в каждый момент времени.

На приведенном ниже рисунке изображен пример подобного рода аналогового сигнала.

Аналоговый сигнал

Аналоговые величины могу иметь бесконечное множество значений в определенных пределах. Они непрерывны и их значения не могут изменяться скачками.

Пример аналогового сигнала: термопара передает в аналоговом виде значение температуры в программируемый логический контроллер, который управляет с помощью твердотельного реле температурой в электрической печи.

Пример аналогового сигнала

Дискретные сигналы

Если некий сигнал принимает произвольные значения лишь в отдельные моменты времени, то такой сигнал называют дискретным. Чаще всего на практике применяются дискретные сигналы, распределенные по равномерной временной решетке, шаг которой называется интервалом дискретизации.

Дискретный сигнал принимает определенные не нулевые значения лишь в моменты дискретизации, то есть он является не непрерывным в отличие от аналогового сигнала. Если из звукового сигнала вырезать небольшие кусочки определенного размера через равные интервалы, такой сигнал можно будет назвать дискретным.

Ниже приведен пример формирования подобного дискретного сигнала с интервалом дискретизации Т. Обратите внимание, что квантуется лишь интервал дискретизации, но не сами значения сигнала.

Дискретный сигнал

Дискретные сигналы имеют два и более фиксированных значений (количество их значений всегда выражается целыми числами).

Пример простого дискретного сигнала на два значения: срабатывание путевого выключателя (переключение контактов выключателя в определенном положении механизма). Сигнал с путевого выключателя может быть получен только в двух вариантах - контакт разомкнут (нет действия, нет напряжения) и контакт замкнут (есть действие, есть напряжение).

Пример дискретного сигнала

Цифровые сигналы

Когда дискретный сигнал принимает только какие-то фиксированные значения (которые могут быть расположены по сетке с определенным шагом), такие что они могут быть представлены как количество квантовых величин, такой дискретный сигнал называется цифровым. То есть цифровой сигнал — это такой дискретный сигнал, который квантован не только по промежуткам времени, но и по уровню.

Практически дискретные и цифровые сигналы в ряде задач отождествляются, и могут быть легко заданы в форме отсчетов с помощью вычислительного устройства.

На рисунке приведен пример формирования цифрового сигнала на базе аналогового. Обратите внимание, что значения цифрового сигнала не могут принимать промежуточных значений, а только определенные — целое количество вертикальных шагов сетки.

Цифровой сигнал

Цифровой сигнал легко записывается и перезаписывается в память вычислительных устройств, просто считывается и копируется без потери точности, тогда как перезапись аналогового сигнала всегда сопряжена с утратой некоторой, пусть и незначительной, части информации.

Обработка цифровых сигналов позволяет получать устройства с очень высокими характеристиками благодаря выполнению вычислительных операций совершенно без потерь качества, либо с пренебрежимо малыми потерями.

В силу этих достоинств, именно цифровые сигналы повсеместно распространены сегодня в системах хранения и обработки данных. Вся современная память — цифровая. Аналоговые носители информации (такие как пленочные кассеты и т.д.) давно ушли в прошлое.

Аналоговый и цифровой приборы для измерения напряжения:

Аналоговый и цифровой прибор для измерения напряжения

Но даже у цифровых сигналов есть свои недостатки. Их невозможно передать напрямую как есть, ибо передача обычно реализуется посредством непрерывных электромагнитных волн. Поэтому при передаче и приеме цифровых сигналов необходимо прибегать к дополнительной модуляции и аналого-цифровому преобразованию. Меньший динамический диапазон цифровых сигналов (отношение наибольшего значения к наименьшему), обусловленный квантованностью значений по сетке, является еще одним их недостатком.

Существуют и такие области, где аналоговые сигналы незаменимы. Например аналоговый звук никогда не сравнится с цифровым, поэтому ламповые усилители и пластинки до сих пор не выходят из моды, несмотря на обилие цифровых форматов записи звука с самой высокой частотой дискретизации.

Читайте также: