คำถามสำหรับการสอบของรัฐ

หลักสูตร "การประมวลผลสัญญาณดิจิทัลและตัวประมวลผลสัญญาณ"

(คอร์นีฟ ดี.เอ.)

การศึกษาสารบรรณ

การจำแนกประเภทของสัญญาณ พลังงาน และกำลังของสัญญาณ อนุกรมฟูริเยร์ รูปไซน์-โคไซน์ รูปจริง รูปเชิงซ้อน

การจำแนกประเภทของสัญญาณที่ใช้ในวิศวกรรมวิทยุ

จากมุมมองข้อมูล สัญญาณสามารถแบ่งออกเป็น กำหนดไว้และ สุ่ม

กำหนดไว้เรียกสัญญาณใด ๆ ที่สามารถทำนายค่าทันทีได้ตลอดเวลาด้วยความน่าจะเป็น ตัวอย่างของสัญญาณที่กำหนด ได้แก่ พัลส์หรือการแตกของพัลส์ รูปร่าง แอมพลิจูด และตำแหน่งเวลาที่ทราบ เช่นเดียวกับสัญญาณต่อเนื่องที่มีความสัมพันธ์ระหว่างแอมพลิจูดและเฟสที่ระบุภายในสเปกตรัม

ถึง สุ่มหมายถึงสัญญาณที่ไม่ทราบค่าทันทีล่วงหน้าและสามารถทำนายได้ด้วยความน่าจะเป็นที่แน่นอนน้อยกว่าหนึ่งเท่านั้น สัญญาณดังกล่าว เช่น แรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกับคำพูด เพลง ลำดับของอักขระรหัสโทรเลขเมื่อส่งข้อความที่ไม่ซ้ำ สัญญาณสุ่มยังรวมถึงลำดับของพัลส์วิทยุที่อินพุตของเครื่องรับเรดาร์ เมื่อแอมพลิจูดของพัลส์และเฟสของการเติมความถี่สูงมีความผันผวนเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในเงื่อนไขการแพร่กระจาย ตำแหน่งเป้าหมาย และเหตุผลอื่น ๆ มีตัวอย่างสัญญาณสุ่มอื่นๆ อีกมากมายที่สามารถให้ได้ โดยพื้นฐานแล้ว สัญญาณใด ๆ ที่มีข้อมูลควรถือเป็นการสุ่ม

สัญญาณที่กำหนดที่ระบุไว้ข้างต้น “ทราบโดยสมบูรณ์” ไม่มีข้อมูลอีกต่อไป ต่อไปนี้ สัญญาณดังกล่าวมักเรียกว่าการแกว่ง

นอกจากสัญญาณสุ่มที่มีประโยชน์แล้ว ในทางทฤษฎีและปฏิบัติแล้ว เรายังต้องจัดการกับสัญญาณรบกวนแบบสุ่ม - สัญญาณรบกวนอีกด้วย ระดับเสียงรบกวนเป็นปัจจัยหลักที่จำกัดความเร็วของการส่งข้อมูลสำหรับสัญญาณที่กำหนด

สัญญาณอะนาล็อก สัญญาณแยก

สัญญาณเชิงปริมาณ สัญญาณดิจิตอล

ข้าว. 1.2. สัญญาณตามขนาดและเวลาโดยพลการ (a) สัญญาณตามขนาดและไม่ต่อเนื่องในเวลา (b) ปริมาณตามขนาดและต่อเนื่องในเวลา (c) ปริมาณตามขนาดและไม่ต่อเนื่องในเวลา (d)

ในขณะเดียวกัน สัญญาณจากแหล่งข้อความอาจเป็นแบบต่อเนื่องหรือแบบแยกส่วน (ดิจิทัล) ทั้งนี้ สัญญาณที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์วิทยุสมัยใหม่สามารถแบ่งออกได้เป็นประเภทต่างๆ ดังนี้

มูลค่าตามอำเภอใจและต่อเนื่องตามเวลา (รูปที่ 1.2, a);

มีมูลค่าตามอำเภอใจและไม่ต่อเนื่องตามเวลา (รูปที่ 1.2, b)

วัดปริมาณด้วยขนาดและต่อเนื่องตามเวลา (รูปที่ 1.2, c)

วัดปริมาณตามขนาดและไม่ต่อเนื่องตามเวลา (รูปที่ 1.2, d)

สัญญาณชั้นหนึ่ง (รูปที่ 1.2, a) บางครั้งเรียกว่า อนาล็อกเนื่องจากสามารถตีความได้ว่าเป็นแบบจำลองทางไฟฟ้าของปริมาณทางกายภาพหรือต่อเนื่อง เนื่องจากมีการระบุไว้ตามแกนเวลาในเซตของจุดนับไม่ได้ เซตดังกล่าวเรียกว่าความต่อเนื่อง ในกรณีนี้ ตามแกนกำหนด สัญญาณสามารถรับค่าใดก็ได้ภายในช่วงเวลาที่กำหนด เนื่องจากสัญญาณเหล่านี้อาจมีความไม่ต่อเนื่องดังในรูป 1.2 จากนั้น เพื่อหลีกเลี่ยงความผิดพลาดในคำอธิบาย ควรระบุสัญญาณดังกล่าวด้วยคำว่าต่อเนื่องจะดีกว่า

ดังนั้น สัญญาณต่อเนื่อง s(t) จึงเป็นฟังก์ชันของตัวแปรต่อเนื่อง t และสัญญาณแยก s(x) จึงเป็นฟังก์ชันของตัวแปรแยก x ซึ่งรับเฉพาะค่าคงที่เท่านั้น สัญญาณแยกสามารถสร้างขึ้นได้โดยตรงจากแหล่งข้อมูล (เช่น เซ็นเซอร์แยกในระบบควบคุมหรือระบบโทรมาตร) หรือเกิดขึ้นจากการสุ่มตัวอย่างสัญญาณต่อเนื่อง

ในรูป 1.2, b แสดงสัญญาณที่ระบุด้วยค่าที่ไม่ต่อเนื่องของเวลา t (ที่ชุดจุดที่นับได้) ขนาดของสัญญาณที่จุดเหล่านี้สามารถรับค่าใดก็ได้ในช่วงเวลาหนึ่งตามแนวแกนกำหนด (ดังรูปที่ 1.2, a) ดังนั้นคำว่า discrete จึงไม่ใช่ลักษณะของสัญญาณ แต่เป็นวิธีการระบุบนแกนเวลา

สัญญาณในรูป 1.2 ถูกระบุบนแกนเวลาทั้งหมด แต่ค่าของมันสามารถรับเฉพาะค่าที่ไม่ต่อเนื่องเท่านั้น ในกรณีเช่นนี้ เราพูดถึงสัญญาณที่วัดปริมาณตามระดับ

ต่อไปนี้ คำว่า discrete จะใช้เฉพาะกับการสุ่มตัวอย่างเวลาเท่านั้น ความรอบคอบในระดับจะถูกกำหนดโดยคำว่าปริมาณ

การหาปริมาณจะใช้เมื่อแสดงสัญญาณในรูปแบบดิจิทัลโดยใช้การเข้ารหัสดิจิทัล เนื่องจากระดับสามารถกำหนดหมายเลขด้วยตัวเลขโดยมีจำนวนหลักจำกัด ดังนั้นสัญญาณที่แยกตามเวลาและปริมาณในระดับ (รูปที่ 1.2, d) ต่อจากนี้ไปจะเรียกว่าสัญญาณดิจิทัล

ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะแยกแยะระหว่างสัญญาณต่อเนื่อง (รูปที่ 1.2, a), แยก (รูปที่ 1.2, b), ปริมาณ (รูปที่ 1.2, c) และสัญญาณดิจิทัล (รูปที่ 1.2, d)

แต่ละคลาสสัญญาณเหล่านี้สามารถเชื่อมโยงกับวงจรแอนะล็อก แยก หรือดิจิทัลได้ ความสัมพันธ์ระหว่างประเภทของสัญญาณและประเภทของวงจรแสดงในแผนภาพการทำงาน (รูปที่ 1.3)

เมื่อประมวลผลสัญญาณต่อเนื่องโดยใช้ วงจรอนาล็อกไม่จำเป็นต้องแปลงสัญญาณเพิ่มเติม เมื่อประมวลผลสัญญาณต่อเนื่องโดยใช้วงจรแยก จำเป็นต้องมีการแปลงสองครั้ง: การสุ่มตัวอย่างสัญญาณในเวลาที่อินพุตของวงจรแยกและการแปลงผกผัน เช่น การคืนค่าโครงสร้างต่อเนื่องของสัญญาณที่เอาต์พุตของวงจรแยก .

สำหรับสัญญาณตามอำเภอใจ ส(เสื้อ) = ก(เสื้อ)+เจบี(เสื้อ)โดยที่ a(t) และ b(t) เป็นฟังก์ชันจริง กำลังของสัญญาณที่เกิดขึ้นทันที (ความหนาแน่นของการกระจายพลังงาน) จะถูกกำหนดโดยนิพจน์:

w(t) = s(t)s*(t) = a 2 (t)+b 2 (t) = |s(t)| 2.

พลังงานของสัญญาณเท่ากับอินทิกรัลของกำลังตลอดช่วงของการมีอยู่ของสัญญาณ ในขีดจำกัด:

อี เอส = w(t)dt = |s(t)| 2 วัน

โดยพื้นฐานแล้ว กำลังที่เกิดขึ้นทันทีคือความหนาแน่นของกำลังของสัญญาณ เนื่องจากการวัดกำลังทำได้ผ่านพลังงานที่ปล่อยออกมาในช่วงเวลาหนึ่งที่มีความยาวไม่เป็นศูนย์เท่านั้น:

w(t) = (1/Dt) |s(t)| 2 วัน

ตามกฎแล้วจะมีการศึกษาสัญญาณ s(t) ในช่วงเวลาหนึ่ง T (สำหรับสัญญาณเป็นระยะ - ภายในช่วงหนึ่ง T) โดยมีกำลังสัญญาณเฉลี่ย:

W T (t) = (1/T) w(t) dt = (1/T) |s(t)| 2 วัน

แนวคิด กำลังปานกลางสามารถขยายไปสู่สัญญาณต่อเนื่องซึ่งมีพลังงานมหาศาลอย่างไม่สิ้นสุด ในกรณีของช่วงเวลาไม่จำกัด T การกำหนดกำลังสัญญาณเฉลี่ยที่ถูกต้องอย่างเคร่งครัดจะทำโดยใช้สูตร:

Ws = w(t) dt.

แนวคิดที่ว่าฟังก์ชันคาบใดๆ สามารถแสดงเป็นชุดของไซน์และโคไซน์ที่เกี่ยวข้องกันได้รับการเสนอโดยบารอน Jean Baptiste Joseph Fourier (1768−1830)

อนุกรมฟูริเยร์ฟังก์ชัน f(x) แสดงเป็น

การสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง (คลื่นวิทยุ) ในช่วงที่เหมาะสม ซึ่งสามารถแพร่กระจายในระยะทางไกล ถูกใช้เป็นตัวพาข้อความ

การสั่นของความถี่พาหะที่ปล่อยออกมาจากเครื่องส่งสัญญาณมีลักษณะเฉพาะคือ แอมพลิจูด ความถี่ และเฟสเริ่มต้น โดยทั่วไปจะแสดงเป็น:

ฉัน = ฉันเป็นบาป(ω 0 t + Ψ 0),

ที่ไหน: ฉัน– ค่าปัจจุบันของกระแสพาหะ

ฉัน– แอมพลิจูดของกระแสพาหะ

ω 0 – ความถี่เชิงมุมของการสั่นของตัวพา

Ψ 0 – ระยะเริ่มต้นของการสั่นสะเทือนของตัวพา

สัญญาณหลัก (ข้อความที่ส่งแปลงเป็นรูปแบบไฟฟ้า) ที่ควบคุมการทำงานของเครื่องส่งสามารถเปลี่ยนพารามิเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งเหล่านี้ได้

กระบวนการควบคุมพารามิเตอร์กระแสความถี่สูงโดยใช้สัญญาณหลักเรียกว่าการมอดูเลต (แอมพลิจูด, ความถี่, เฟส) สำหรับประเภทของการส่งสัญญาณโทรเลข จะใช้คำว่า "การจัดการ"

ในการสื่อสารทางวิทยุ สัญญาณวิทยุใช้ในการส่งข้อมูล:

วิทยุโทรเลข;

วิทยุโทรศัพท์;

โทรเลข;

เทเลโค้ด;

สัญญาณประเภทที่ซับซ้อน

การสื่อสารด้วยวิทยุโทรเลขมีความแตกต่างกัน: ตามวิธีการโทรเลข โดยวิธีการยักย้าย; เกี่ยวกับการใช้รหัสโทรเลข ตามวิธีการใช้ช่องสัญญาณวิทยุ

ขึ้นอยู่กับวิธีการและความเร็วในการส่งสัญญาณ การสื่อสารด้วยวิทยุโทรเลขจะแบ่งออกเป็นแบบแมนนวลและแบบอัตโนมัติ ในระหว่างการส่งด้วยตนเอง การจัดการจะดำเนินการโดยใช้ปุ่มโทรเลขโดยใช้รหัส MORSE ความเร็วในการส่งข้อมูล (สำหรับการรับสัญญาณ) คือ 60–100 ตัวอักษรต่อนาที

ด้วยระบบเกียร์อัตโนมัติ การจัดการจะดำเนินการโดยอุปกรณ์ไฟฟ้าเครื่องกลและการรับสัญญาณจะดำเนินการโดยใช้เครื่องพิมพ์ ความเร็วในการส่งข้อมูล 900–1200 ตัวอักษรต่อนาที

ตามวิธีการใช้ช่องสัญญาณวิทยุ การส่งสัญญาณโทรเลขจะแบ่งออกเป็นช่องสัญญาณเดียวและหลายช่องสัญญาณ

ตามวิธีการจัดการ สัญญาณโทรเลขที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ สัญญาณที่มีการคีย์แอมพลิจูด (AT - โทรเลขแอมพลิจูด - A1) พร้อมคีย์การเปลี่ยนความถี่ (FT และ DChT - โทรเลขความถี่และโทรเลขความถี่คู่ - F1 และ F6) พร้อมเฟสสัมพัทธ์ การกดปุ่ม Shift (RPT - โทรเลขเฟส – F9)

ในการใช้รหัสโทรเลข จะใช้ระบบโทรเลขที่มีรหัสมอร์ส ระบบสตาร์ท-ดับเครื่องด้วยเลข 5 และ 6 รหัสหลักและอื่น ๆ

สัญญาณโทรเลขคือลำดับของพัลส์สี่เหลี่ยม (พาร์เซล) ที่มีระยะเวลาเท่ากันหรือต่างกัน ข้อความที่มีระยะเวลาสั้นที่สุดเรียกว่าข้อความพื้นฐาน

พารามิเตอร์พื้นฐานของสัญญาณโทรเลข: ความเร็วโทรเลข (วี)- ความถี่ในการจัดการ (ฉ); ความกว้างสเปกตรัม (2Df).

ความเร็วในการเดินสายไฟ วีเท่ากับจำนวนชิปที่ส่งในหนึ่งวินาที โดยวัดเป็นบอด ที่ความเร็วโทรเลข 1 บอด พัสดุพื้นฐานหนึ่งชิ้นจะถูกส่งต่อ 1 วินาที

ความถี่ในการคีย์ เอฟตัวเลขเท่ากับครึ่งหนึ่งของความเร็วโทรเลข วีและวัดเป็นเฮิรตซ์: เอฟ=วี/2 .

สัญญาณโทรเลขแบบคีย์กะความกว้างมีสเปกตรัม (รูปที่ 2.2.1.1) ซึ่งนอกเหนือจากความถี่พาหะแล้ว ยังมีส่วนประกอบความถี่จำนวนอนันต์ที่อยู่ทั้งสองด้านของมัน ในช่วงเวลาเท่ากับความถี่การจัดการ F ในทางปฏิบัติ เพื่อสร้างซ้ำได้อย่างน่าเชื่อถือ สัญญาณวิทยุโทรเลข ก็เพียงพอที่จะยอมรับ นอกเหนือจากสัญญาณความถี่พาหะแล้ว ส่วนประกอบสามส่วนของสเปกตรัมที่อยู่ด้านใดด้านหนึ่งของคลื่นพาหะก็เพียงพอที่จะยอมรับได้ ดังนั้น ความกว้างสเปกตรัมของสัญญาณโทรเลข RF แบบคีย์แอมพลิจูดชิฟต์คือ 6F ยิ่งความถี่ในการจัดการสูง คลื่นความถี่ของสัญญาณโทรเลข HF ก็จะยิ่งกว้างขึ้น

ข้าว. 2.2.1.1. การแสดงสัญญาณ AT ชั่วคราวและสเปกตรัม

ที่ การคีย์การเปลี่ยนความถี่กระแสในเสาอากาศไม่เปลี่ยนแปลงในแอมพลิจูด แต่จะมีเพียงความถี่เท่านั้นที่เปลี่ยนแปลงตามการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณที่ควบคุม สเปกตรัมของสัญญาณ FT (DFT) (รูปที่ 2.2.1.2) เปรียบเสมือนสเปกตรัมของการแกว่งที่ควบคุมแอมพลิจูดอิสระสอง (สี่) ครั้งด้วยความถี่พาหะของตัวเอง ความแตกต่างระหว่างความถี่ของการ "กด" และความถี่ของการ "กด" เรียกว่าการเว้นวรรคความถี่และถูกกำหนดไว้ ∆ฉและสามารถอยู่ในช่วง 50 – 2000 Hz (ส่วนใหญ่มักจะ 400 – 900 Hz) ความกว้างสเปกตรัมของสัญญาณ CT คือ 2∆f+3F

รูปที่.2.2.1.2. การแสดงเวลาและสเปกตรัมของสัญญาณ CT

เพื่อเพิ่ม แบนด์วิธลิงค์วิทยุใช้ระบบวิทยุโทรเลขหลายช่องสัญญาณ ในความถี่พาหะเดียวกันของเครื่องส่งสัญญาณวิทยุสามารถส่งโปรแกรมโทรเลขสองรายการขึ้นไปพร้อมกันได้ มีระบบที่มีมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่, มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา และระบบรวม

ระบบสองช่องสัญญาณที่ง่ายที่สุดคือระบบโทรเลขความถี่คู่ (DFT) สัญญาณที่ควบคุมความถี่ในระบบ DCT จะถูกส่งโดยการเปลี่ยนความถี่พาหะของเครื่องส่ง เนื่องจากอิทธิพลของสัญญาณจากอุปกรณ์โทรเลขสองตัวที่อยู่พร้อมกัน สิ่งนี้ใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่าสัญญาณของอุปกรณ์สองตัวที่ทำงานพร้อมกันสามารถมีข้อความที่ส่งรวมกันได้เพียงสี่ชุดเท่านั้น ด้วยวิธีนี้ ในเวลาใดๆ ก็ตาม สัญญาณความถี่หนึ่งจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งสอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าที่ถูกควบคุมร่วมกัน อุปกรณ์รับสัญญาณมีตัวถอดรหัสด้วยความช่วยเหลือของข้อความโทรเลขที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่เกิดขึ้นผ่านสองช่องทาง มัลติเพล็กซ์ความถี่หมายความว่าความถี่ของแต่ละช่องสัญญาณจะถูกวางไว้ในส่วนต่างๆ ของช่วงความถี่โดยรวม และช่องสัญญาณทั้งหมดจะถูกส่งพร้อมกัน

ด้วยการแบ่งช่องเวลา สายวิทยุจะถูกจัดเตรียมให้กับอุปกรณ์โทรเลขแต่ละเครื่องตามลำดับโดยใช้ผู้จัดจำหน่าย (รูปที่ 2.2.1.3)

รูปที่.2.2.1.3. ระบบแบ่งเวลาแบบหลายช่องสัญญาณ

ในการส่งข้อความวิทยุโทรศัพท์ ส่วนใหญ่จะใช้สัญญาณความถี่สูงแบบมอดูเลตแบบแอมพลิจูดและแบบมอดูเลตความถี่ สัญญาณมอดูเลต LF คือการรวมกันของสัญญาณจำนวนมากที่มีความถี่ต่างกันซึ่งอยู่ในแบนด์หนึ่ง ความกว้างสเปกตรัมของสัญญาณโทรศัพท์ LF มาตรฐาน โดยทั่วไปจะใช้ย่านความถี่ 0.3–3.4 kHz

ก่อนที่จะเริ่มศึกษาปรากฏการณ์ กระบวนการ หรือวัตถุใด ๆ วิทยาศาสตร์มักจะพยายามจำแนกสิ่งเหล่านั้นตามลักษณะเฉพาะให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ให้เราพยายามคล้ายกันเกี่ยวกับสัญญาณวิทยุและการรบกวน

แนวคิดพื้นฐานข้อกำหนดและคำจำกัดความในด้านสัญญาณวิทยุกำหนดโดยมาตรฐานของรัฐ "สัญญาณวิทยุ" ข้อกำหนดและคำจำกัดความ” สัญญาณวิทยุมีความหลากหลายมาก สามารถจำแนกได้ตามลักษณะหลายประการ

1. สะดวกในการพิจารณาสัญญาณวิทยุในรูปแบบของฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่ระบุในเวลาและพิกัดทางกายภาพ จากมุมมองนี้ สัญญาณจะถูกแบ่งออกเป็น มิติเดียวและ หลายมิติ- ในทางปฏิบัติ สัญญาณมิติเดียวเป็นเรื่องปกติมากที่สุด พวกมันมักจะเป็นฟังก์ชันของเวลา สัญญาณหลายมิติประกอบด้วยสัญญาณหนึ่งมิติจำนวนมาก และนอกจากนี้ ยังสะท้อนตำแหน่งในนั้นด้วย ไม่มีพื้นที่มิติ ตัวอย่างเช่น สัญญาณที่นำข้อมูลเกี่ยวกับภาพของวัตถุ ธรรมชาติ บุคคล หรือสัตว์ เป็นหน้าที่ของทั้งเวลาและตำแหน่งบนเครื่องบิน

2. ตามลักษณะเฉพาะของโครงสร้างการเป็นตัวแทนชั่วคราว สัญญาณวิทยุทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็น อนาล็อก, ไม่ต่อเนื่องและ ดิจิตอล- การบรรยายครั้งที่ 1 ได้กล่าวถึงคุณสมบัติหลักและความแตกต่างระหว่างกันไปแล้ว

3. ตามระดับความพร้อมใช้งานของข้อมูลนิรนัย โดยทั่วไปสัญญาณวิทยุที่หลากหลายทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก: กำหนดไว้(ปกติ) และ สุ่มสัญญาณ กำหนดคือสัญญาณวิทยุซึ่งทราบค่าทันทีได้อย่างน่าเชื่อถือตลอดเวลา ตัวอย่างของสัญญาณวิทยุที่กำหนดได้คือการสั่นแบบฮาร์มอนิก (ไซน์ซอยด์) ลำดับหรือการแตกของพัลส์ รูปร่าง แอมพลิจูด และตำแหน่งชั่วคราว ซึ่งทราบล่วงหน้า ในความเป็นจริง สัญญาณที่กำหนดไม่ได้ส่งข้อมูลใด ๆ และพารามิเตอร์เกือบทั้งหมดสามารถส่งผ่านช่องทางการสื่อสารทางวิทยุโดยใช้ค่ารหัสตั้งแต่หนึ่งค่าขึ้นไป กล่าวอีกนัยหนึ่ง สัญญาณที่กำหนด (ข้อความ) โดยพื้นฐานแล้วไม่มีข้อมูล และไม่มีประโยชน์ในการส่งสัญญาณเหล่านั้น โดยปกติจะใช้เพื่อทดสอบระบบการสื่อสาร ลิงก์วิทยุ หรืออุปกรณ์แต่ละชิ้น

สัญญาณกำหนดแบ่งออกเป็น เป็นระยะๆและ ไม่ใช่เป็นระยะ (ชีพจร- สัญญาณพัลส์เป็นสัญญาณของพลังงานจำกัด แตกต่างอย่างมากจากศูนย์ในช่วงเวลาจำกัด ซึ่งสมกับเวลาที่เสร็จสิ้นกระบวนการชั่วคราวในระบบซึ่งสัญญาณนี้มุ่งหมายให้มีอิทธิพล มีสัญญาณเป็นระยะๆ ฮาร์มอนิกนั่นคือมีฮาร์มอนิกเพียงอันเดียวและ โพลีฮาร์โมนิกสเปกตรัมซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบฮาร์มอนิกมากมาย ถึง สัญญาณฮาร์มอนิกหมายถึงสัญญาณที่อธิบายโดยฟังก์ชันไซน์หรือโคไซน์ สัญญาณอื่นๆ ทั้งหมดเรียกว่าโพลีฮาร์โมนิก

สัญญาณสุ่ม– สิ่งเหล่านี้เป็นสัญญาณที่ไม่ทราบค่าปัจจุบัน ณ เวลาใดเวลาหนึ่งและไม่สามารถคาดการณ์ได้ด้วยความน่าจะเป็นเท่ากับหนึ่ง ความขัดแย้งที่อาจดูเหมือนเมื่อมองแวบแรกสัญญาณที่มีข้อมูลที่เป็นประโยชน์สามารถทำได้เท่านั้น สัญญาณสุ่ม- ข้อมูลในนั้นประกอบด้วยแอมพลิจูด ความถี่ (เฟส) หรือการเปลี่ยนแปลงรหัสที่หลากหลาย สัญญาณที่ส่ง- ในทางปฏิบัติสัญญาณวิทยุใดๆก็ตามที่มี ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ควรพิจารณาแบบสุ่ม

4. ในกระบวนการส่งข้อมูลสัญญาณสามารถถูกแปลงอย่างใดอย่างหนึ่งได้ ซึ่งมักจะสะท้อนให้เห็นในชื่อของพวกเขา: สัญญาณ ปรับ, ดีมอดูเลต(ตรวจพบ), รหัส (ถอดรหัสแล้ว), เสริม, ผู้ต้องขัง, สุ่มตัวอย่าง, เชิงปริมาณฯลฯ

5. ตามวัตถุประสงค์ที่สัญญาณมีในระหว่างกระบวนการมอดูเลชั่นสามารถแบ่งได้เป็น การมอดูเลต(สัญญาณหลักที่ปรับคลื่นพาหะ) หรือ ปรับ(การสั่นสะเทือนของผู้ให้บริการ)

6. พวกเขาแยกแยะความแตกต่างตามระบบการส่งข้อมูลประเภทใดประเภทหนึ่ง โทรศัพท์, โทรเลข, ออกอากาศ, โทรทัศน์, เรดาร์, ผู้จัดการ, วัดและสัญญาณอื่นๆ

ให้เราพิจารณาการจำแนกประเภทของสัญญาณรบกวนทางวิทยุ ภายใต้ การรบกวนทางวิทยุเข้าใจสัญญาณสุ่มที่เป็นเนื้อเดียวกันกับสัญญาณที่มีประโยชน์และทำหน้าที่พร้อมกัน สำหรับระบบสื่อสารทางวิทยุ การรบกวนเป็นผลโดยไม่ได้ตั้งใจต่อสัญญาณที่มีประโยชน์ ซึ่งทำให้คุณภาพในการส่งข้อความที่ส่งลดลง การจำแนกประเภทของสัญญาณรบกวนทางวิทยุยังสามารถทำได้ตามเกณฑ์หลายประการ

1. ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่เกิด การรบกวนจะแบ่งออกเป็น ภายนอกและ ภายใน- ประเภทหลักของพวกเขาได้ถูกกล่าวถึงแล้วในการบรรยายครั้งที่ 1

2. ขึ้นอยู่กับลักษณะของปฏิสัมพันธ์ของการรบกวนกับสัญญาณ สารเติมแต่งและ การคูณการรบกวน สารเติมแต่งคือการรบกวนที่เพิ่มเข้าไปในสัญญาณ การคูณคือสัญญาณรบกวนที่ถูกคูณด้วยสัญญาณ ในช่องทางการสื่อสารจริง มักเกิดการรบกวนทั้งแบบบวกและแบบทวีคูณ

3. ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติพื้นฐาน การรบกวนแบบเพิ่มเติมสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: เข้มข้นตามสเปกตรัม(การรบกวนย่านความถี่แคบ) เสียงแรงกระตุ้น(เน้นตรงต่อเวลา) และ เสียงความผันผวน(เสียงผันผวน) ไม่จำกัดทั้งเรื่องเวลาหรือคลื่นความถี่ การรบกวนที่มีความเข้มข้นของสเปกตรัมคือเมื่อพลังงานส่วนใหญ่อยู่ในบางส่วนของช่วงความถี่ที่เล็กกว่าแบนด์วิดท์ของระบบวิทยุ การรบกวนของพัลส์เป็นลำดับปกติหรือวุ่นวายของสัญญาณพัลส์ที่เป็นเนื้อเดียวกันกับสัญญาณที่มีประโยชน์ แหล่งที่มาของการรบกวนดังกล่าวคือองค์ประกอบดิจิทัลและสวิตช์ วงจรวิทยุหรืออุปกรณ์ที่ทำงานอยู่ใกล้ๆ มักเรียกว่าการรบกวนแบบพัลส์และแบบเข้มข้น เคล็ดลับ.

ไม่มีความแตกต่างพื้นฐานระหว่างสัญญาณและเสียงรบกวน ยิ่งกว่านั้นพวกมันดำรงอยู่เป็นเอกภาพแม้ว่าพวกมันจะตรงกันข้ามกับการกระทำก็ตาม

กระบวนการสุ่ม

ตามที่ระบุไว้ข้างต้น คุณลักษณะเด่นข้อดีของสัญญาณสุ่มคือค่าที่เกิดขึ้นทันทีนั้นไม่สามารถคาดเดาล่วงหน้าได้ สัญญาณและเสียงสุ่มจริงเกือบทั้งหมดเป็นฟังก์ชันที่วุ่นวายของเวลา แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ซึ่งเป็นกระบวนการสุ่มที่ศึกษาในสาขาวิชาวิศวกรรมวิทยุเชิงสถิติ โดยกระบวนการสุ่มเป็นเรื่องปกติที่จะเรียกใช้ฟังก์ชันอาร์กิวเมนต์แบบสุ่ม ที, ที่ไหน ที เวลาปัจจุบัน- กระบวนการสุ่มแสดงด้วยอักษรตัวใหญ่ของอักษรกรีก , . การกำหนดอื่นเป็นที่ยอมรับได้หากได้รับการตกลงล่วงหน้า เรียกว่ากระบวนการสุ่มประเภทเฉพาะที่สังเกตได้ในระหว่างการทดลอง เช่น บนออสซิลโลสโคป การดำเนินการกระบวนการสุ่มนี้ ประเภทของการดำเนินการเฉพาะ เอ็กซ์(ที)สามารถระบุได้โดยการพึ่งพาฟังก์ชันบางอย่างของอาร์กิวเมนต์ ทีหรือกำหนดการ

ขึ้นอยู่กับว่าค่าต่อเนื่องหรือค่าไม่ต่อเนื่องรับอาร์กิวเมนต์ ทีและการนำไปปฏิบัติ เอ็กซ์กระบวนการสุ่มมีห้าประเภทหลัก ให้เราอธิบายประเภทเหล่านี้พร้อมตัวอย่าง

ต่อเนื่อง กระบวนการสุ่มโดดเด่นด้วยความจริงที่ว่า ทีและ เอ็กซ์เป็นปริมาณต่อเนื่อง (รูปที่ 2.1,a) ตัวอย่างเช่น กระบวนการดังกล่าวคือเสียงรบกวนที่เอาต์พุตของเครื่องรับวิทยุ

กระบวนการสุ่มแบบไม่ต่อเนื่องมีลักษณะเฉพาะคือข้อเท็จจริงที่ว่า ทีเป็นปริมาณต่อเนื่อง และ เอ็กซ์- ไม่ต่อเนื่อง (รูปที่ 2.1,b) การเปลี่ยนแปลงจากเป็นเกิดขึ้น ณ จุดใดเวลาหนึ่ง ตัวอย่างของกระบวนการดังกล่าวคือกระบวนการที่กำหนดลักษณะของระบบคิวเมื่อระบบกระโดดตามเวลาที่กำหนด ทีผ่านจากรัฐหนึ่งไปอีกรัฐหนึ่ง อีกตัวอย่างหนึ่งคือผลลัพธ์ของการหาปริมาณกระบวนการต่อเนื่องตามระดับเท่านั้น

ลำดับสุ่มมีลักษณะเฉพาะคือข้อเท็จจริงที่ว่า ทีเป็นแบบแยกส่วน และ เอ็กซ์- ปริมาณต่อเนื่อง (รูปที่ 2.1, c) ตัวอย่างจะเป็นตัวอย่างเวลา ณ จุดใดจุดหนึ่งจากกระบวนการต่อเนื่อง

ลำดับสุ่มแบบไม่ต่อเนื่องมีลักษณะเฉพาะคือข้อเท็จจริงที่ว่า ทีและ เอ็กซ์เป็นปริมาณที่ไม่ต่อเนื่อง (รูปที่ 2.1,ง) กระบวนการดังกล่าวสามารถได้มาจากการหาปริมาณระดับและการสุ่มตัวอย่างเวลา เหล่านี้คือสัญญาณเข้า ระบบดิจิทัลการสื่อสาร

การไหลแบบสุ่มคือลำดับของจุด ฟังก์ชันเดลต้า หรือเหตุการณ์ (รูปที่ 2.1, e, g) ใน ช่วงเวลาที่สุ่มเวลา. กระบวนการนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในทฤษฎีความน่าเชื่อถือ เมื่อการไหลของข้อผิดพลาดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ถือเป็นกระบวนการสุ่ม

การใช้คำว่าสัญญาณ "แบบง่าย" เป็นพัลส์วิทยุที่มีรูปร่างห่อหุ้มอย่างง่ายและความถี่สูงที่เติมด้วยการสั่นความถี่คงที่ เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไป สำหรับสัญญาณอย่างง่าย ผลคูณของความกว้างสเปกตรัม A/ และระยะเวลา ที่,เหล่านั้น. ฐานของสัญญาณ B เท่ากับผลคูณของแบนด์วิธที่สัญญาณครอบครองและระยะเวลาคือค่าใกล้กับ "1":

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พัลส์สี่เหลี่ยมที่มีความถี่การเติมคงที่อยู่ในคลาสของสัญญาณอย่างง่าย เนื่องจากสำหรับมัน A/*« /x และ; ที่ = tb,จึงเป็นไปตามเงื่อนไข (4.11)

สัญญาณที่ผลคูณของระยะเวลาและความกว้างของสเปกตรัมเช่น ฐานเกินเอกภาพอย่างมีนัยสำคัญ (B >> 1) เรียกว่า “ซับซ้อน” (สัญญาณที่มีรูปร่างซับซ้อน)

เพื่อเพิ่มความแม่นยำของระยะในเรดาร์ จำเป็นต้องใช้สัญญาณที่มีสเปกตรัมกว้าง เมื่อจำกัดกำลังพัลส์สูงสุดเพื่อรักษาช่วงของ RTS แนะนำให้ขยายสเปกตรัมของสัญญาณโพรบไม่ใช่โดยการทำให้สั้นลง แต่โดยการแนะนำเฟสภายในพัลส์หรือการมอดูเลตความถี่ เช่น เนื่องจากการเปลี่ยนไปใช้สัญญาณที่ซับซ้อน

พัลส์วิทยุพร้อมการปรับความถี่เชิงเส้น

ในเรดาร์ สัญญาณพัลส์แบบมอดูเลตความถี่เชิงเส้น (เจี๊ยบ) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยความถี่พาหะสามารถแสดงเป็น:

โดยที่ / 0 - ค่าความถี่เริ่มต้น; D/d - ส่วนเบี่ยงเบนความถี่ t และ - ระยะเวลาชีพจร กฎเชิงเส้นของการเปลี่ยนแปลงความถี่ (4.12) สอดคล้องกับกฎกำลังสองของการเปลี่ยนแปลงในเฟสของสัญญาณเจี๊ยบ:

สำหรับเสียงร้องเจี๊ยก ๆ ที่มีซองสี่เหลี่ยม ดังแสดงในรูปที่. 4.9 ซองที่ซับซ้อนมีรูปแบบ:

ข้าว. 4.9.

ฟังก์ชันที่ไม่ตรงกันแบบมาตรฐานมีรูปแบบ:

ฟังก์ชันนี้อธิบายการผ่อนปรนของส่วนความไม่แน่นอนของพัลส์เสียงร้องสี่เหลี่ยม ซึ่งหน้าตัดของระนาบแนวตั้ง Q = 0 คือขอบเขตของพัลส์เสียงร้องที่เอาท์พุตของตัวกรองที่ตรงกันในกรณีที่ไม่มีการลดความถี่ กราฟของมันถูกแสดงในรูปที่. 4.10 มีเส้นทึบ สำหรับการเปรียบเทียบ เส้นตรงจะแสดงขอบเขตของพัลส์วิทยุรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าซึ่งมีความถี่และระยะเวลาในการเติมคงที่ tnที่ทางออกของ SF ดังที่เห็นได้จากรูปนี้ เมื่อพัลส์เจี๊ยบผ่าน SF ก็จะถูกบีบอัดทันเวลา หากที่อินพุตตัวกรอง พัลส์มีระยะเวลา t,„ = t u ดังนั้นที่เอาต์พุต ระยะเวลาพัลส์คือ โอเค= t (1 ถึง d 2.47g (ที่ระดับ 0.5) แล้วอัตราส่วนกำลังอัด

ข้าว. 4.10.

อัตราส่วนการบีบอัดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับส่วนเบี่ยงเบนความถี่ เนื่องจากสามารถตั้งค่าระยะเวลาพัลส์และการเบี่ยงเบนความถี่แยกจากกัน จึงสามารถรับรู้อัตราส่วนการบีบอัดขนาดใหญ่ได้

เนื่องจาก DO l « DO, DO คือความกว้างของสเปกตรัมพัลส์เสียงร้องเจี๊ยก ๆ ปัจจัยการบีบอัด (15.15) กลายเป็นเกือบเท่ากับฐานสัญญาณ เค เอส แอนด์ บี(สิ่งนี้ใช้กับสัญญาณที่ซับซ้อนทั้งหมด) เมื่อใช้ SF สัญญาณที่ซับซ้อนสามารถบีบอัดได้ในระยะเวลาเท่ากับจำนวนฐานสัญญาณ

ให้เราอธิบายการบีบอัดสัญญาณเจี๊ยบใน SF สัญญาณจิ๊บดังแสดงในรูปที่. ในรูปที่ 4.9 สอดคล้องกับตัวกรองที่มีคุณสมบัติอิมพัลส์ที่ตรงกัน (รูปที่ 4.11) คุณลักษณะแรงกระตุ้นอธิบายการตอบสนองของระบบต่ออิทธิพลของพัลส์เดลต้า ที่เอาต์พุตตัวกรอง ตามขั้นตอนการบิดตอบสนองแบบอิมพัลส์ ส่วนประกอบที่มีความถี่สูงกว่าจะปรากฏก่อน จากนั้นจึงแสดงส่วนประกอบที่ต่ำกว่า เช่น ส่วนประกอบความถี่สูงจะยังคงอยู่ในตัวกรองในระดับที่น้อยกว่าส่วนประกอบความถี่ต่ำ ความถี่ต่ำกว่าของพัลส์เจี๊ยบจะมาถึงอินพุตของ SF ก่อนหน้านี้ (ดูรูปที่ 4.9) แต่จะล่าช้าในระดับที่มากขึ้น ความถี่สูงดำเนินการในภายหลังแต่ล่าช้าน้อยกว่า เป็นผลให้กลุ่มความถี่ที่แตกต่างกันมารวมกันและทำให้พัลส์สั้นลง

ข้าว. 4.11.

เส้นหน่วงเวลา (DL) บนคลื่นเสียงพื้นผิว (SAW) ถูกใช้เป็นตัวกรอง ที่อินพุตและเอาต์พุตของ LZ พินคอนเวอร์เตอร์ (IDT) ในตัวจะแปลงพลังงานของสนามไฟฟ้าเป็นพลังงานกลและในทางกลับกัน สำหรับความถี่ที่แตกต่างกัน ความยาวที่มีประสิทธิภาพของท่อเสียงจะแตกต่างกัน และส่วนประกอบที่มีความถี่สูงจะไล่ตามชิ้นส่วนที่มีความถี่ต่ำ สิ่งนี้ใช้การบีบอัดพัลส์เสียงร้องเจี๊ยก ๆ

ความละเอียดร่วมกันของพัลส์เสียงร้องในเวลาและความถี่นั้นยากต่อการดำเนินการมากกว่าความละเอียดของพัลส์เดียวกันในพารามิเตอร์ตัวใดตัวหนึ่ง (โดยทราบค่าของพารามิเตอร์อื่น) สิ่งนี้ตามมาจากแผนภาพความไม่แน่นอนของพัลส์วิทยุเจี๊ยบ (รูปที่ 4.12) มะเดื่อ - 41 2. ไดอะแกรม

^ ความไม่แน่นอน

ความละเอียดร่วมของสัญญาณโดยเวลาและความถี่การหน่วงพัลส์ของเสียงร้องเจี๊ยก ๆ เป็นไปได้หากพารามิเตอร์อยู่นอกพื้นที่ที่เลือก

ก่อนที่จะเริ่มศึกษาปรากฏการณ์ กระบวนการ หรือวัตถุใหม่ๆ วิทยาศาสตร์มักจะพยายามจำแนกสิ่งเหล่านั้นตามเกณฑ์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเสมอไป เพื่อพิจารณาและวิเคราะห์สัญญาณ เราจะเน้นคลาสหลักของพวกเขา นี่เป็นสิ่งจำเป็นด้วยเหตุผลสองประการ ขั้นแรก การตรวจสอบว่าสัญญาณอยู่ในคลาสใดคลาสหนึ่งหรือไม่นั้นเป็นขั้นตอนการวิเคราะห์ ประการที่สอง ในการนำเสนอและวิเคราะห์สัญญาณของประเภทต่างๆ มักจะจำเป็นต้องใช้เครื่องมือและแนวทางที่แตกต่างกัน แนวคิดพื้นฐาน คำศัพท์ และคำจำกัดความในด้านสัญญาณวิทยุได้รับการกำหนดโดยมาตรฐานแห่งชาติ (เดิมชื่อรัฐ) “สัญญาณวิทยุ” ข้อกำหนดและคำจำกัดความ” สัญญาณวิทยุมีความหลากหลายมาก ส่วนหนึ่งของการจำแนกสัญญาณโดยย่อตามคุณลักษณะจำนวนหนึ่งแสดงไว้ในรูปที่ 1 1. ข้อมูลโดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแนวคิดจำนวนหนึ่งแสดงอยู่ด้านล่างนี้ สะดวกในการพิจารณาสัญญาณวิทยุในรูปแบบของฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่ระบุในเวลาและพิกัดทางกายภาพ จากมุมมองนี้ สัญญาณมักจะอธิบายด้วยหนึ่ง (สัญญาณหนึ่งมิติ n = 1) สอง

(สัญญาณสองมิติ; n = 2) หรือมากกว่า (สัญญาณหลายตัวแปร n > 2) ตัวแปรอิสระ สัญญาณมิติเดียวเป็นฟังก์ชันของเวลาเท่านั้น ในขณะที่สัญญาณหลายมิติยังสะท้อนตำแหน่งในพื้นที่ n มิติด้วย

รูปที่ 1. การจำแนกประเภทของสัญญาณวิทยุ

เพื่อความแน่นอนและความเรียบง่าย เราจะพิจารณาสัญญาณที่ขึ้นอยู่กับเวลาในมิติเดียวเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม เนื้อหาในตำราเรียนสามารถสรุปเป็นกรณีหลายมิติได้ เมื่อสัญญาณถูกแสดงเป็นจุดรวมที่มีขอบเขตหรือไม่มีที่สิ้นสุด เช่น ในอวกาศ ตำแหน่งซึ่งขึ้นอยู่กับเวลา ในระบบโทรทัศน์ สัญญาณภาพขาวดำถือได้ว่าเป็นฟังก์ชัน f(x, y, f) ของพิกัดเชิงพื้นที่และเวลาสองพิกัด ซึ่งแสดงถึงความเข้มของการแผ่รังสีที่จุด (x, y) ณ เวลา t ที่แคโทด เมื่อส่งสัญญาณโทรทัศน์สี เรามีฟังก์ชันสามฟังก์ชัน f(x, y, t), g(x, y, t), h(x, y, t) ซึ่งกำหนดไว้บนเซตสามมิติ (เราสามารถพิจารณาได้เช่นกัน ทั้งสามทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบของสนามเวกเตอร์สามมิติ) นอกจากนี้ สัญญาณโทรทัศน์ประเภทต่างๆ อาจเกิดขึ้นเมื่อภาพโทรทัศน์ถูกส่งไปพร้อมกับเสียง

สัญญาณหลายมิติคือชุดคำสั่งของสัญญาณหนึ่งมิติ ตัวอย่างเช่นสัญญาณหลายมิติถูกสร้างขึ้นโดยระบบแรงดันไฟฟ้าที่เทอร์มินัลของเครือข่ายหลายเทอร์มินัล (รูปที่ 2) สัญญาณหลายมิติอธิบายได้ด้วยฟังก์ชันที่ซับซ้อน และการประมวลผลมักเกิดขึ้นได้ในรูปแบบดิจิทัล ดังนั้นแบบจำลองสัญญาณหลายมิติจึงมีประโยชน์อย่างยิ่งในกรณีที่วิเคราะห์การทำงานของระบบที่ซับซ้อนโดยใช้คอมพิวเตอร์ ดังนั้น สัญญาณหลายมิติหรือเวกเตอร์จึงประกอบด้วยสัญญาณหนึ่งมิติจำนวนมาก

โดยที่ n คือจำนวนเต็ม ซึ่งเป็นขนาดของสัญญาณ

ร
เป็น. 2. ระบบแรงดันไฟฟ้าหลายพอร์ต

ตามลักษณะเฉพาะของโครงสร้างการแสดงเวลา (รูปที่ 3) สัญญาณวิทยุทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นแอนะล็อก (แอนะล็อก), แยก (เวลาไม่ต่อเนื่อง; จากภาษาละติน discretus - แบ่ง, ไม่สม่ำเสมอ) และดิจิทัล (ดิจิทัล)

หากกระบวนการทางกายภาพที่สร้างสัญญาณหนึ่งมิติสามารถแสดงเป็นฟังก์ชันต่อเนื่องของเวลา u(t) (รูปที่ 3, a) สัญญาณดังกล่าวจะเรียกว่าอะนาล็อก (ต่อเนื่อง) หรือโดยทั่วไปเรียกว่าต่อเนื่อง (ต่อเนื่อง) - หลายขั้นตอน) หากส่วนหลังมีการกระโดด ความไม่ต่อเนื่องตามแกนแอมพลิจูด โปรดทราบว่าโดยทั่วไปแล้วคำว่า "แอนะล็อก" ใช้เพื่ออธิบายสัญญาณที่ต่อเนื่องตามเวลา สัญญาณต่อเนื่องสามารถถือเป็นการสั่นของเวลาจริงหรือเชิงซ้อน u(t) ซึ่งเป็นฟังก์ชันของตัวแปรเรียลไทม์ต่อเนื่อง แนวคิดของสัญญาณ "แอนะล็อก" เกิดจากการที่ค่าใด ๆ ที่เกิดขึ้นทันทีนั้นคล้ายคลึงกับกฎแห่งการเปลี่ยนแปลงของปริมาณทางกายภาพที่สอดคล้องกันเมื่อเวลาผ่านไป ตัวอย่างของสัญญาณแอนะล็อกคือแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับอินพุตของออสซิลโลสโคป ส่งผลให้รูปคลื่นต่อเนื่องปรากฏบนหน้าจอตามฟังก์ชันของเวลา เนื่องจากการประมวลผลสัญญาณคลื่นต่อเนื่องสมัยใหม่โดยใช้ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ออปแอมป์ ฯลฯ มีความเหมือนกันเพียงเล็กน้อยกับคอมพิวเตอร์แอนะล็อก คำว่า "แอนะล็อก" ในปัจจุบันจึงดูเหมือนจะไม่โชคร้ายเสียทีเดียว คงจะถูกต้องมากกว่าหากเรียกการประมวลผลสัญญาณต่อเนื่องที่เรียกว่าการประมวลผลสัญญาณอะนาล็อกในปัจจุบัน

ในเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์วิทยุและการสื่อสารนั้นมีการใช้ระบบพัลซิ่งอุปกรณ์และวงจรอย่างกว้างขวางซึ่งการทำงานนั้นขึ้นอยู่กับการใช้สัญญาณแยก ตัวอย่างเช่น สัญญาณไฟฟ้าที่สะท้อนคำพูดมีความต่อเนื่องทั้งในระดับและเวลา และเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่สร้างค่าทุกๆ 10 นาที ทำหน้าที่เป็นแหล่งสัญญาณที่มีค่าต่อเนื่องแต่ไม่ต่อเนื่องกันของเวลา

สัญญาณแยกได้มาจากสัญญาณอะนาล็อกผ่านการแปลงพิเศษ กระบวนการแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นลำดับตัวอย่างเรียกว่าการสุ่มตัวอย่าง และผลลัพธ์ของการแปลงดังกล่าวคือสัญญาณแยกหรืออนุกรมแยก

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ง่ายที่สุดของสัญญาณแยก
- ลำดับของจุดบนแกนเวลา ตามกฎ ในช่วงเวลาเท่ากัน
เรียกว่าช่วงเวลาการสุ่มตัวอย่าง (หรือช่วงเวลาขั้นตอนการสุ่มตัวอย่างเวลาตัวอย่าง) และในแต่ละค่าของสัญญาณต่อเนื่องที่สอดคล้องกันจะถูกระบุ (รูปที่ 3, b) ส่วนกลับของระยะเวลาการสุ่มตัวอย่างเรียกว่าความถี่ในการสุ่มตัวอย่าง:
(อีกชื่อหนึ่ง
- ความถี่เชิงมุม (วงกลม) ที่สอดคล้องกันถูกกำหนดดังนี้:
.

แหล่งที่มาของข้อมูลสามารถสร้างสัญญาณแยกได้โดยตรง (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ตัวอย่างสัญญาณเซ็นเซอร์ในระบบควบคุม) ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของสัญญาณแยกคือข้อมูลอุณหภูมิที่ส่งในรายการข่าววิทยุและโทรทัศน์ แต่ในช่วงหยุดชั่วคราวระหว่างการส่งสัญญาณดังกล่าว มักจะไม่มีข้อมูลสภาพอากาศ ไม่ควรสันนิษฐานว่าจำเป็นต้องแปลงข้อความแยกเป็น สัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องและข้อความต่อเนื่องเป็นสัญญาณต่อเนื่อง ส่วนใหญ่แล้ว สัญญาณต่อเนื่องจะใช้ในการส่งข้อความแยกกัน (ในฐานะผู้ให้บริการ เช่น ผู้ให้บริการ) สัญญาณแยกสามารถใช้เพื่อส่งข้อความต่อเนื่องได้

เห็นได้ชัดว่าในกรณีทั่วไป การแสดงสัญญาณต่อเนื่องโดยชุดตัวอย่างที่แยกจากกันทำให้เกิดการสูญเสียข้อมูลที่เป็นประโยชน์ เนื่องจากเราไม่รู้อะไรเกี่ยวกับพฤติกรรมของสัญญาณในช่วงเวลาระหว่างตัวอย่าง อย่างไรก็ตามมีสัญญาณอะนาล็อกระดับหนึ่งซึ่งการสูญเสียข้อมูลดังกล่าวไม่ได้เกิดขึ้นจริงดังนั้นจึงสามารถสร้างใหม่ได้ด้วยความแม่นยำระดับสูงจากค่าของตัวอย่างที่ไม่ต่อเนื่อง

สัญญาณแยกประเภทหนึ่งคือสัญญาณดิจิทัล ในกระบวนการแปลงตัวอย่างสัญญาณแยกเป็นรูปแบบดิจิทัล (โดยปกติจะเป็นเลขฐานสอง) สัญญาณดังกล่าวจะถูกวัดปริมาณตามระดับแรงดันไฟฟ้า - ในกรณีนี้ค่าของระดับสัญญาณสามารถกำหนดหมายเลขด้วยเลขฐานสองพร้อมจำนวนหลักที่กำหนดและจำกัด สัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องในเวลาและปริมาณในระดับเรียกว่าสัญญาณดิจิทัล อย่างไรก็ตาม สัญญาณที่มีการวัดปริมาณในระดับแต่ต่อเนื่องของเวลานั้นหาได้ยากในทางปฏิบัติ ในสัญญาณดิจิทัล ค่าสัญญาณแยก
ก่อนอื่นพวกเขาหาปริมาณตามระดับ (รูปที่ 3, c) จากนั้นตัวอย่างเชิงปริมาณของสัญญาณแยกจะถูกแทนที่ด้วยตัวเลข
ส่วนใหญ่มักใช้ในรหัสไบนารี่ซึ่งแสดงด้วยศักย์ไฟฟ้าระดับสูง (หนึ่ง) และต่ำ (ศูนย์) - พัลส์สั้น ๆ ของระยะเวลา (รูปที่ 3, ง). รหัสดังกล่าวเรียกว่ายูนิโพลาร์ เนื่องจากการอ่านค่าสามารถใช้กับชุดค่าระดับแรงดันไฟฟ้าที่มีจำกัด (ดูตัวอย่าง การอ่านค่าครั้งที่สองในรูปที่ 3, d ซึ่งในรูปแบบดิจิทัลสามารถเขียนได้ทั้งตัวเลข 5 - 0101 และ หมายเลข 4 - 0100) จากนั้นเมื่อนำเสนอสัญญาณจะปัดเศษอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ข้อผิดพลาดในการปัดเศษที่เกิดขึ้นในกรณีนี้เรียกว่าข้อผิดพลาดเชิงปริมาณ (หรือสัญญาณรบกวนเชิงปริมาณ)

ลำดับตัวเลขที่แสดงถึงสัญญาณในการประมวลผลแบบดิจิทัลนั้นเป็นอนุกรมที่ไม่ต่อเนื่องกัน ตัวเลขที่ประกอบเป็นลำดับคือค่าของสัญญาณในช่วงเวลาที่แยกจากกัน (ไม่ต่อเนื่อง) และเรียกว่าตัวอย่างสัญญาณดิจิทัล ถัดไป ค่าเชิงปริมาณของสัญญาณจะแสดงเป็นชุดของพัลส์ที่มีลักษณะเป็นศูนย์ (“0”) และค่า (“1”) เมื่อแสดงค่านี้ใน ระบบไบนารี่การคำนวณที่ตายแล้ว (รูปที่ 3, d) ชุดพัลส์ใช้เพื่อปรับแอมพลิจูดคลื่นพาหะและรับสัญญาณวิทยุที่มีรหัสพัลส์

จากการประมวลผลแบบดิจิทัล ไม่ได้รับ "ฟิสิคัล" เลย มีเพียงตัวเลขเท่านั้น และตัวเลขถือเป็นนามธรรมซึ่งเป็นวิธีการอธิบายข้อมูลที่มีอยู่ในข้อความ ดังนั้นเราจึงต้องมีบางสิ่งทางกายภาพที่จะแทนตัวเลขหรือ "พกพา" ตัวเลข ดังนั้น สาระสำคัญของการประมวลผลแบบดิจิทัลก็คือสัญญาณทางกายภาพ (แรงดัน กระแส ฯลฯ) จะถูกแปลงเป็นลำดับตัวเลข ซึ่งจากนั้นจะต้องได้รับการแปลงทางคณิตศาสตร์ในอุปกรณ์คอมพิวเตอร์

สัญญาณดิจิทัลที่ถูกแปลง (ลำดับของตัวเลข) สามารถแปลงกลับเป็นแรงดันหรือกระแสได้หากจำเป็น

การประมวลผลสัญญาณดิจิตอลให้โอกาสมากมายสำหรับการส่ง รับ และแปลงข้อมูล รวมถึงข้อมูลที่ไม่สามารถรับรู้ได้โดยใช้เทคโนโลยีแอนะล็อก ในทางปฏิบัติ เมื่อวิเคราะห์และประมวลผลสัญญาณ สัญญาณดิจิทัลมักถูกแทนที่ด้วยสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่อง และความแตกต่างจากสัญญาณดิจิทัลจะถูกตีความว่าเป็นสัญญาณรบกวนเชิงปริมาณ ในเรื่องนี้ ผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับการหาปริมาณระดับและการแปลงสัญญาณเป็นดิจิทัลในกรณีส่วนใหญ่จะไม่นำมาพิจารณา เราสามารถพูดได้ว่าทั้งวงจรแยกและวงจรดิจิทัล (โดยเฉพาะตัวกรองดิจิทัล) ประมวลผลสัญญาณแยกกัน เฉพาะภายในโครงสร้างของวงจรดิจิทัลสัญญาณเหล่านี้จะแสดงด้วยตัวเลขเท่านั้น

อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ออกแบบมาสำหรับการประมวลผลสัญญาณสามารถทำงานด้วยสัญญาณดิจิทัลได้ นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นจากวงจรแอนะล็อกเป็นหลักซึ่งทำงานด้วยสัญญาณแยกที่แสดงในรูปแบบของพัลส์ที่มีแอมพลิจูด ระยะเวลา หรืออัตราการเกิดซ้ำต่างๆ

ลักษณะสำคัญอย่างหนึ่งที่ทำให้สัญญาณแตกต่างกันคือความสามารถในการคาดเดาของสัญญาณ (ค่าของมัน) เมื่อเวลาผ่านไป

ร
เป็น. 3. สัญญาณวิทยุ:

เอ - อะนาล็อก; ข - ไม่ต่อเนื่อง; c - ปริมาณ; ก. - ดิจิตอล

ตามแนวคิดทางคณิตศาสตร์ (ตามระดับของความพร้อมของนิรนัยจากภาษาละตินนิรนัย - จากก่อนหน้าคือข้อมูลก่อนการทดลอง) สัญญาณวิทยุทั้งหมดมักจะแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก: กำหนด (ปกติ; กำหนด) และ สัญญาณสุ่ม (ไม่เป็นทางการ) (รูปที่ 4)

กำหนดคือสัญญาณวิทยุซึ่งทราบค่าทันที ณ เวลาใด ๆ ได้อย่างน่าเชื่อถือนั่นคือสามารถคาดเดาได้ด้วยความน่าจะเป็นเท่ากับหนึ่ง สัญญาณที่กำหนดจะถูกอธิบายโดยฟังก์ชันเวลาที่กำหนดไว้ล่วงหน้า อย่างไรก็ตาม ค่าทันทีของสัญญาณคือการวัดว่าตัวแปรเบี่ยงเบนไปจากศูนย์มากน้อยเพียงใดและไปในทิศทางใด ดังนั้นค่าสัญญาณทันทีอาจเป็นได้ทั้งค่าบวกและค่าลบ (รูปที่ 4, a) ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของสัญญาณที่กำหนด ได้แก่ การสั่นแบบฮาร์มอนิกที่มีเฟสเริ่มต้นที่ทราบ การสั่นความถี่สูงที่ถูกมอดูเลตตามกฎที่ทราบ ลำดับหรือการแตกของพัลส์ รูปร่าง แอมพลิจูด และตำแหน่งชั่วคราวซึ่งทราบล่วงหน้า

หากข้อความที่ส่งผ่านช่องทางการสื่อสารถูกกำหนดไว้นั่นคือรู้ล่วงหน้าและเชื่อถือได้อย่างสมบูรณ์ การส่งผ่านก็จะไม่มีความหมาย ข้อความที่กำหนดขึ้นดังกล่าวไม่มีข้อมูลใหม่ใดๆ เป็นหลัก ดังนั้น ข้อความควรถือเป็นเหตุการณ์สุ่ม (หรือฟังก์ชันสุ่ม ตัวแปรสุ่ม) กล่าวอีกนัยหนึ่งจะต้องมีชุดตัวเลือกข้อความบางชุด (เช่นชุดของค่าความดันที่แตกต่างกันที่เซ็นเซอร์สร้างขึ้น) ซึ่งจะมีการรับรู้ด้วยความน่าจะเป็นที่แน่นอน ในเรื่องนี้สัญญาณจะเป็นฟังก์ชันสุ่ม สัญญาณกำหนดไม่สามารถเป็นผู้ส่งข้อมูลได้ สามารถใช้เพื่อทดสอบระบบส่งข้อมูลทางวิศวกรรมวิทยุหรือทดสอบอุปกรณ์แต่ละตัวเท่านั้น ธรรมชาติของข้อความแบบสุ่ม เช่นเดียวกับการรบกวน ได้กำหนดความสำคัญที่สำคัญของทฤษฎีความน่าจะเป็นในการสร้างทฤษฎีการส่งข้อมูล

ข้าว. 4. สัญญาณ:

เอ - กำหนดไว้; ข - สุ่ม

สัญญาณที่กำหนดจะแบ่งออกเป็นแบบเป็นงวดและแบบไม่เป็นงวด (พัลส์) สัญญาณของพลังงานสุดท้าย แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากศูนย์ในช่วงเวลาจำกัดซึ่งสมกับเวลาที่เสร็จสิ้นกระบวนการชั่วคราวในระบบที่ตั้งใจจะมีอิทธิพล เรียกว่าสัญญาณพัลส์

สัญญาณสุ่มคือสัญญาณที่ไม่ทราบค่าปัจจุบัน ณ เวลาใดเวลาหนึ่งและไม่สามารถคาดเดาได้ด้วยความน่าจะเป็นเท่ากับหนึ่ง ที่จริงแล้ว สำหรับสัญญาณสุ่ม คุณสามารถรู้ได้เฉพาะความน่าจะเป็นที่สัญญาณจะใช้กับค่าบางอย่างเท่านั้น

อาจดูเหมือนว่าแนวคิดเรื่อง "สัญญาณสุ่ม" อาจไม่ถูกต้องทั้งหมด

แต่นั่นไม่เป็นความจริง ตัวอย่างเช่น แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตของตัวรับภาพความร้อนซึ่งมุ่งเป้าไปที่แหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดแสดงถึงการสั่นที่ไม่เป็นระเบียบซึ่งนำพาข้อมูลที่หลากหลายเกี่ยวกับวัตถุที่วิเคราะห์ พูดอย่างเคร่งครัด สัญญาณทั้งหมดที่พบในการปฏิบัตินั้นเป็นแบบสุ่ม และสัญญาณส่วนใหญ่แสดงถึงฟังก์ชันที่วุ่นวายของเวลา (รูปที่ 4, b) อาจดูขัดแย้งกันเมื่อมองแวบแรก มีเพียงสัญญาณสุ่มเท่านั้นที่สามารถเป็นสัญญาณที่มีข้อมูลที่เป็นประโยชน์ได้ ข้อมูลในสัญญาณดังกล่าวมีอยู่ในการเปลี่ยนแปลงของแอมพลิจูด ความถี่ (เฟส) หรือรหัสต่างๆ ในสัญญาณที่ส่ง สัญญาณการสื่อสารเปลี่ยนค่าทันทีเมื่อเวลาผ่านไปและการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถคาดการณ์ได้เฉพาะกับความน่าจะเป็นที่น้อยกว่าหนึ่งเท่านั้น ดังนั้นสัญญาณการสื่อสารจึงเป็นกระบวนการสุ่มดังนั้นคำอธิบายจึงดำเนินการโดยใช้วิธีการที่คล้ายกับวิธีการอธิบายกระบวนการสุ่ม

ในกระบวนการส่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์ สัญญาณวิทยุสามารถถูกแปลงอย่างใดอย่างหนึ่งได้ สิ่งนี้มักจะสะท้อนให้เห็นในชื่อของพวกเขา: สัญญาณมอดูเลต, ดีมอดูเลต (ตรวจพบ), เข้ารหัส (ถอดรหัส), ขยาย, ล่าช้า, สุ่มตัวอย่าง, เชิงปริมาณ ฯลฯ

ตามวัตถุประสงค์ที่สัญญาณมีในระหว่างกระบวนการมอดูเลชั่น สามารถแบ่งออกเป็นมอดูเลต (สัญญาณหลักที่มอดูเลตคลื่นพาหะ) หรือมอดูเลต (คลื่นพาหะ)

ตามที่เป็นของระบบวิศวกรรมวิทยุประเภทใดประเภทหนึ่ง และโดยเฉพาะระบบการส่งข้อมูล พวกเขาแยกแยะระหว่าง "การสื่อสาร" โทรศัพท์ โทรเลข วิทยุกระจายเสียง โทรทัศน์ เรดาร์ วิทยุนำทาง การวัด การควบคุม การบริการ (รวมถึงนักบิน สัญญาณ) และสัญญาณอื่นๆ

การจำแนกประเภทสัญญาณวิทยุโดยย่อไม่ครอบคลุมความหลากหลายทั้งหมด