Koncepti i "sinjalit" mund të interpretohet në mënyra të ndryshme. Ky është një kod ose një shenjë e transferuar në hapësirë, një bartës informacioni, një proces fizik. Natyra e sinjalizimeve dhe lidhja e tyre me zhurmën ndikojnë në hartimin e tij. Spektrat e sinjalit mund të klasifikohen në disa mënyra, por një nga më themeloret është ndryshimi i tyre me kalimin e kohës (konstante dhe e ndryshueshme). Kategoria e dytë kryesore e klasifikimit janë frekuencat. Nëse i konsiderojmë më në detaje llojet e sinjaleve në domenin kohor, ndër to dallojmë: statik, pothuajse statik, periodik, përsëritës, kalimtar, rastësor dhe kaotik. Secili prej këtyre sinjaleve ka veti specifike që mund të ndikojnë në vendimet përkatëse të projektimit.
Llojet e sinjalit
Static, sipas përkufizimit, është i pandryshuar për një periudhë shumë të gjatë kohore. Kuazi-statike përcaktohet nga niveli DC, kështu që duhet të trajtohet në qarqet e amplifikatorit me lëvizje të ulët. Ky lloj sinjali nuk ndodh në frekuencat radio, sepse disa prej këtyre qarqeve mund të prodhojnë një nivel të qëndrueshëm të tensionit. Për shembull, e vazhdueshmealarmi i valës me amplitudë konstante.
Termi "kuazi-statik" do të thotë "pothuajse i pandryshuar" dhe për këtë arsye i referohet një sinjali që ndryshon jashtëzakonisht ngadalë për një kohë të gjatë. Ka karakteristika që janë më shumë si sinjalizime statike (të përhershme) sesa sinjalizime dinamike.
Sinjale periodike
Këto janë ato që përsëriten saktësisht në baza të rregullta. Shembuj të formave të valëve periodike përfshijnë sinus, katror, sharrë, valë trekëndore, etj. Natyra e formës periodike të valës tregon se është identike në të njëjtat pika përgjatë vijës kohore. Me fjalë të tjera, nëse afati kohor përparon saktësisht një periudhë (T), atëherë voltazhi, polariteti dhe drejtimi i ndryshimit të formës së valës do të përsëriten. Për formën e valës së tensionit, kjo mund të shprehet si: V (t)=V (t + T).
Sinjale të përsëritura
Kanë natyrë thuajse periodike, kështu që kanë njëfarë ngjashmërie me një formë vale periodike. Dallimi kryesor midis tyre gjendet duke krahasuar sinjalin në f(t) dhe f(t + T), ku T është periudha e alarmit. Ndryshe nga sinjalizimet periodike, në tingujt e përsëritur këto pika mund të mos jenë identike, megjithëse do të jenë shumë të ngjashme, si dhe forma e përgjithshme e valës. Alarmi në fjalë mund të përmbajë tregues të përkohshëm ose të përhershëm, të cilët ndryshojnë.
Sinjale kalimtare dhe sinjale impulse
Të dy llojet janë ose ngjarje një herë oseperiodike, në të cilën kohëzgjatja është shumë e shkurtër në krahasim me periudhën e formës valore. Kjo do të thotë se t1 <<< t2. Nëse këto sinjale do të ishin kalimtare, ato do të gjeneroheshin qëllimisht në qarqet RF si impulse ose zhurmë kalimtare. Kështu, nga informacioni i mësipërm, mund të konkludojmë se spektri fazor i sinjalit ofron luhatje në kohë, të cilat mund të jenë konstante ose periodike.
Seri Fourier
Të gjitha sinjalet periodike të vazhdueshme mund të përfaqësohen nga një valë sinusale e frekuencës themelore dhe një grup harmonish kosinus që mblidhen në mënyrë lineare. Këto lëkundje përmbajnë serinë Fourier të formës së fryrjes. Një valë sinusale elementare përshkruhet me formulën: v=Vm sin(_t), ku:
- v – amplituda e menjëhershme.
- Vm është amplituda e pikut.
- "_" – frekuencë këndore.
- t – koha në sekonda.
Periudha është koha ndërmjet përsëritjes së ngjarjeve identike ose T=2 _ / _=1 / F, ku F është frekuenca në cikle.
Seria Fourier që përbën një formë valore mund të gjendet nëse një vlerë e caktuar zbërthehet në frekuencat përbërëse të saj ose nga një bankë filtri selektiv me frekuencë ose nga një algoritëm dixhital i përpunimit të sinjalit të quajtur transformim i shpejtë. Mund të përdoret gjithashtu metoda e ndërtimit nga e para. Seria Fourier për çdo formë valore mund të shprehet me formulën: f(t)=ao/2+_ –1 [a cos(n_t) + b mëkat(n_t). Ku:
- an dhe bn -devijimet e komponentëve.
- n është një numër i plotë (n=1 është themelor).
Amplituda dhe spektri fazor i sinjalit
Koeficientët devijues (an dhe bn) shprehen duke shkruar: f(t)cos(n_t) dt. Këtu an=2/T, bn =2/T, f(t)sin(n_t) dt. Meqenëse vetëm frekuenca të caktuara janë të pranishme, harmonike pozitive themelore, të përcaktuara nga një numër i plotë n, spektri i një sinjali periodik quhet diskret.
Termi ao / 2 në shprehjen e serisë Fourier është mesatarja e f(t) për një cikël të plotë (një cikël) të formës valore. Në praktikë, ky është një komponent DC. Kur forma e valës në shqyrtim është simetrike gjysmëvale, d.m.th., spektri maksimal i amplitudës së sinjalit është mbi zero, ai është i barabartë me devijimin e pikut nën vlerën e specifikuar në çdo pikë në t ose (+ Vm=_–Vm_), atëherë nuk ka asnjë komponent DC, kështu që ao=0.
Simetria e formës valore
Është e mundur të nxirren disa postulate në lidhje me spektrin e sinjaleve Furier duke shqyrtuar kriteret, treguesit dhe variablat e tij. Nga ekuacionet e mësipërme, mund të konkludojmë se harmonikat përhapen deri në pafundësi në të gjitha format e valëve. Është e qartë se ka shumë më pak gjerësi bande pafund në sistemet praktike. Prandaj, disa nga këto harmonikë do të hiqen nga funksionimi normal i qarqeve elektronike. Për më tepër, ndonjëherë zbulohet se ato më të lartat mund të mos jenë shumë domethënëse, kështu që ato mund të injorohen. Ndërsa n rritet, koeficientët e amplitudës an dhe bn priren të ulen. Në një moment, komponentët janë aq të vegjël sa që kontributi i tyre në formën e valës është ose i papërfillshëmqëllim praktik, ose i pamundur. Vlera e n në të cilën ndodh kjo varet pjesërisht nga koha e rritjes së sasisë në fjalë. Periudha e rritjes përcaktohet si sasia e kohës që nevojitet që një valë të rritet nga 10% në 90% të amplitudës së saj përfundimtare.
Vala katrore është një rast i veçantë sepse ka një kohë ngritjeje jashtëzakonisht të shpejtë. Teorikisht, ai përmban një numër të pafund harmonish, por jo të gjitha të mundshmet janë të përcaktueshme. Për shembull, në rastin e një valë katrore, gjenden vetëm tek 3, 5, 7. Sipas disa standardeve, riprodhimi i saktë i një valë katrore kërkon 100 harmonikë. Studiues të tjerë pohojnë se u duhen 1000.
Përbërësit për serinë Fourier
Një faktor tjetër që përcakton profilin e sistemit të konsideruar të një forme valore të caktuar është funksioni që duhet identifikuar si tek ose çift. E dyta është ajo në të cilën f (t)=f (–t), dhe për të parën – f (t)=f (–t). Në një funksion të barabartë, ka vetëm harmonikë kosinus. Prandaj, koeficientët e amplitudës së sinusit bn janë të barabartë me zero. Po kështu, vetëm harmonikat sinusoidale janë të pranishme në një funksion tek. Prandaj, koeficientët e amplitudës së kosinusit janë zero.
Simetria dhe të kundërtat mund të shfaqen në disa mënyra në një formë vale. Të gjithë këta faktorë mund të ndikojnë në natyrën e serisë Fourier të llojit të fryrjes. Ose, për sa i përket ekuacionit, termi ao është jo zero. Komponenti DC është një rast i asimetrisë së spektrit të sinjalit. Ky kompensim mund të ndikojë rëndë elektronikën e matjes që është e lidhur me një tension jo të ndryshueshëm.
Stabilitet në devijime
Simetria e boshtit zero ndodh kur pika bazë e valës bazohet dhe amplituda është mbi bazën zero. Vijat janë të barabarta me devijimin nën vijën bazë, ose (_ + Vm_=_ –Vm_). Kur një fryrje është simetrike me bosht zero, zakonisht nuk përmban harmonikë çift, por vetëm tek. Kjo situatë ndodh, për shembull, në valë katrore. Megjithatë, simetria me bosht zero nuk ndodh vetëm në fryrjet sinusoidale dhe drejtkëndore, siç tregohet nga vlera e dhëmbit sharrë në fjalë.
Ka një përjashtim nga rregulli i përgjithshëm. Në një formë simetrike, boshti zero do të jetë i pranishëm. Nëse harmonikët çift janë në fazë me valën sinusore themelore. Kjo gjendje nuk do të krijojë një komponent DC dhe nuk do të prishë simetrinë e boshtit zero. Pandryshueshmëria e gjysmëvalës nënkupton gjithashtu mungesën e harmonikëve. Me këtë lloj pandryshueshmërie, forma e valës është mbi vijën bazë zero dhe është një imazh pasqyrë i fryrjes.
Esenca e korrespondencave të tjera
Simetria çerek ekziston kur gjysma e majtë dhe e djathtë e anëve të formës valore janë imazhe pasqyre të njëra-tjetrës në të njëjtën anë të boshtit zero. Mbi boshtin zero, forma e valës duket si një valë katrore, dhe në të vërtetë anët janë identike. Në këtë rast, ekziston një grup i plotë i harmonikëve çift, dhe çdo tek që është e pranishme është në fazë me sinusoidalin themelor.valë.
Shumë spektra të impulseve të sinjaleve plotësojnë kriterin e periodës. Duke folur matematikisht, ato janë në fakt periodike. Alarmet kohore nuk përfaqësohen siç duhet nga seritë Fourier, por mund të përfaqësohen nga valët sinus në spektrin e sinjalit. Dallimi është se alarmi kalimtar është i vazhdueshëm dhe jo diskret. Formula e përgjithshme shprehet si: sin x / x. Përdoret gjithashtu për sinjalizime të përsëritura të pulsit dhe për forma kalimtare.
Sinjalet e kampionuara
Një kompjuter dixhital nuk është në gjendje të marrë tinguj të hyrjes analoge, por kërkon një paraqitje të dixhitalizuar të këtij sinjali. Një konvertues analog në dixhital ndryshon tensionin e hyrjes (ose rrymën) në një fjalë përfaqësuese binare. Nëse pajisja funksionon në drejtim të akrepave të orës ose mund të niset në mënyrë asinkrone, atëherë do të duhet një sekuencë e vazhdueshme e mostrave të sinjalit, në varësi të kohës. Kur kombinohen, ato përfaqësojnë sinjalin analog origjinal në formë binare.
Forma e valës në këtë rast është një funksion i vazhdueshëm i tensionit kohor, V(t). Sinjali merret nga një sinjal tjetër p(t) me frekuencë Fs dhe periudhë kampionimi T=1/Fs dhe më pas rindërtohet. Ndërsa kjo mund të jetë mjaft përfaqësuese e formës së valës, ajo do të rindërtohet me saktësi më të madhe nëse rritet shpejtësia e mostrës (Fs).
Ndodh që një valë sinusale V (t) të merret kampion nga sinjalizimi i pulsit të kampionimit p (t), i cili përbëhet nga një sekuencë e barabartëvlerat e ngushta të distancuara të ndara në kohën T. Më pas, frekuenca e spektrit të sinjalit Fs është 1 / T. Rezultati është një përgjigje tjetër impulse, ku amplitudat janë një version i kampionuar i alarmit sinusoidal origjinal.
Frekuenca e kampionimit Fs sipas teoremës së Nyquist duhet të jetë dyfishi i frekuencës maksimale (Fm) në spektrin Fourier të sinjalit analog të aplikuar V (t). Për të rikuperuar sinjalin origjinal pas kampionimit, forma e valës së mostrës duhet të kalohet përmes një filtri me kalim të ulët që kufizon gjerësinë e brezit në Fs. Në sistemet praktike RF, shumë inxhinierë zbulojnë se shpejtësia minimale e Nyquist nuk është e mjaftueshme për riprodhime të mira të formës së mostrës, kështu që shpejtësia e rritur duhet të specifikohet. Përveç kësaj, përdoren disa teknika të marrjes së mostrave për të reduktuar në mënyrë drastike nivelin e zhurmës.
Analizuesi i spektrit të sinjalit
Procesi i kampionimit është i ngjashëm me një formë të modulimit të amplitudës në të cilën V(t) është alarmi i ndërtuar me një spektër nga DC në Fm dhe p(t) është frekuenca bartëse. Rezultati i marrë i ngjan një brezi anësor të dyfishtë me një sasi bartëse AM. Spektrat e sinjaleve të modulimit shfaqen rreth frekuencës Fo. Vlera aktuale është pak më e ndërlikuar. Ashtu si një radio transmetues AM i pafiltruar, ai shfaqet jo vetëm rreth frekuencës themelore (Fs) të bartësit, por edhe në harmonikë të ndarë në Fs lart e poshtë.
Duke supozuar se frekuenca e kampionimit korrespondon me ekuacionin Fs ≧ 2Fm, përgjigja origjinale rindërtohet nga versioni i mostrës,duke e kaluar atë përmes një filtri me lëkundje të ulët me një ndërprerje të ndryshueshme Fc. Në këtë rast, vetëm spektri analog audio mund të transmetohet.
Në rastin e pabarazisë Fs <2Fm, lind një problem. Kjo do të thotë që spektri i sinjalit të frekuencës është i ngjashëm me atë të mëparshëm. Por seksionet rreth secilit harmonik mbivendosen në mënyrë që "-Fm" për një sistem të jetë më pak se "+Fm" për rajonin tjetër më të ulët të lëkundjes. Kjo mbivendosje rezulton në një sinjal të mostrës, gjerësia spektrale e të cilit rikthehet nga filtrimi me kalim të ulët. Nuk do të gjenerojë frekuencën origjinale të valës sinus Fo, por më të ulët, të barabartë me (Fs - Fo), dhe informacioni i bartur në formën e valës humbet ose shtrembërohet.
