اطلاعات کلی در مورد سیگنال های رادیویی

هنگام انتقال اطلاعات از راه دور با استفاده از سیستم های رادیویی، از انواع سیگنال های رادیویی (الکتریکی) استفاده می شود. به طور سنتی مهندسی رادیوسیگنال ها به طور کلی به هر سیگنال الکتریکی مربوط به برد رادیویی در نظر گرفته می شوند. از نقطه نظر ریاضی، هر سیگنال رادیویی را می توان با تابعی از زمان نشان داد u(t ) که تغییر مقادیر آنی ولتاژ (اغلب)، جریان یا قدرت را مشخص می کند. با توجه به نمایش ریاضی، کل انواع سیگنال های رادیویی معمولاً به دو گروه اصلی تقسیم می شوند: سیگنال های قطعی (منظم) و سیگنال های تصادفی.

قطعیسیگنال های رادیویی نامیده می شوند که مقادیر لحظه ای آنها در هر لحظه از زمان به طور قابل اعتماد شناخته شده است ، یعنی با احتمالی برابر با یک /1 / قابل پیش بینی است. نمونه ای از سیگنال های رادیویی قطعی یک نوسان هارمونیک است. لازم به ذکر است که در اصل، یک سیگنال قطعی هیچ اطلاعاتی را حمل نمی کند و تقریباً تمام پارامترهای آن را می توان با استفاده از یک یا چند مقدار کد از طریق یک کانال ارتباطی رادیویی منتقل کرد. به عبارت دیگر، سیگنال‌های قطعی (پیام‌ها) اساساً حاوی اطلاعات نیستند و انتقال آنها فایده‌ای ندارد.

سیگنال های تصادفی- اینها سیگنال هایی هستند که مقادیر لحظه ای آنها در هر زمان ناشناخته است و با احتمال برابر با یک /1/ قابل پیش بینی نیست. تقریباً همه سیگنال‌های تصادفی واقعی، یا بیشتر آنها، توابع آشفته زمان هستند.

با توجه به ویژگی های ساختار نمایش زمان، تمام سیگنال های رادیویی به پیوسته و گسسته تقسیم می شوند.و بر اساس نوع اطلاعات ارسالی: آنالوگ و دیجیتال.در مهندسی رادیو از سیستم های پالسی به طور گسترده استفاده می شود که عملکرد آنها بر اساس استفاده از سیگنال های گسسته است. یکی از انواع سیگنال های گسسته است دیجیتالسیگنال /1/. در آن، مقادیر سیگنال گسسته با اعداد جایگزین می شوند، که اغلب در کد باینری پیاده سازی می شوند، که با نشان داده می شوند. بالا (واحد) و کم (صفر) سطوح پتانسیل ولتاژ.

توابعی که سیگنال ها را توصیف می کنند می توانند هم مقادیر واقعی و هم مقادیر پیچیده را بگیرند. بنابراین، در مهندسی رادیو در مورد سیگنال های واقعی و پیچیده صحبت می کنند. استفاده از یک یا شکل دیگری از توصیف سیگنال یک موضوع راحتی ریاضی است.

مفهوم طیف

تجزیه و تحلیل مستقیم تاثیر سیگنال های اشکال پیچیده بر مدارهای رادیویی بسیار دشوار است و همیشه امکان پذیر نیست. بنابراین، منطقی است که سیگنال های پیچیده را به عنوان مجموع برخی از سیگنال های ابتدایی ساده نشان دهیم. اصل برهم نهی امکان چنین نمایشی را توجیه می کند و بیان می کند که در مدارهای خطی اثر سیگنال کل معادل مجموع اثرات سیگنال های مربوطه به طور جداگانه است.

هارمونیک ها اغلب به عنوان سیگنال های ابتدایی استفاده می شوند. این انتخاب چندین مزیت دارد:

الف) تجزیه به هارمونیک به راحتی با استفاده از تبدیل فوریه انجام می شود.

ب) هنگامی که یک سیگنال هارمونیک بر روی هر مدار خطی عمل می کند، شکل آن تغییر نمی کند (هارمونیک می ماند). فرکانس سیگنال نیز ذخیره می شود. دامنه و فاز، البته، تغییر می کند. آنها را می توان نسبتاً ساده با استفاده از روش دامنه پیچیده محاسبه کرد.

ج) در فناوری، سیستم های تشدید به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند، که امکان جداسازی تجربی یک هارمونیک از یک سیگنال پیچیده را فراهم می کند.

نمایش یک سیگنال با مجموع هارمونیک های مشخص شده توسط فرکانس، دامنه و فاز را تجزیه سیگنال به یک طیف می گویند.

هارمونیک های تشکیل دهنده سیگنال به صورت مثلثاتی یا نمایی خیالی مشخص می شوند.

2.1.1.سیگنال های قطعی و تصادفی

سیگنال قطعیسیگنالی است که مقدار آنی آن را در هر زمان می توان با احتمال برابر یک پیش بینی کرد.

مثالی از یک سیگنال قطعی (شکل 10) می تواند: دنباله ای از پالس ها (شکل، دامنه و موقعیت زمانی آنها مشخص است)، سیگنال های پیوسته با روابط دامنه-فاز معین.

روش های تعیین سیگنال MM: بیان تحلیلی (فرمول)، اسیلوگرام، نمایش طیفی.

مثالی از یک MM از یک سیگنال قطعی.

s(t)=S m ·Sin(w 0 t+j 0)

سیگنال تصادفی- سیگنالی که مقدار لحظه ای آن در هر زمان از قبل ناشناخته است، اما می توان آن را با احتمال معینی کمتر از واحد پیش بینی کرد.

نمونه ای از سیگنال تصادفی (شکل 11) می تواند ولتاژ مربوط به گفتار یا موسیقی انسان باشد. توالی پالس های رادیویی در ورودی گیرنده رادار. تداخل، نویز

2.1.2. سیگنال های مورد استفاده در الکترونیک رادیویی

سیگنال های پیوسته در قدر (سطح) و پیوسته در زمان (پیوسته یا آنالوگ)- هر مقدار s(t) را بگیرید و در هر لحظه در یک بازه زمانی معین وجود داشته باشد (شکل 12).

پیوسته در قدر و گسسته در سیگنال های زمانیدر مقادیر زمانی گسسته (روی مجموعه ای از نقاط قابل شمارش) مشخص می شوند، بزرگی سیگنال s(t) در این نقاط هر مقدار را در یک بازه معین در امتداد محور ارتین می گیرد.

اصطلاح "گسسته" روش تعیین یک سیگنال در محور زمان را مشخص می کند (شکل 13).

سیگنال های قدر کوانتیزه و پیوسته زماندر کل محور زمان مشخص می شوند، اما مقدار s(t) فقط می تواند مقادیر گسسته (کوانتیزه) را بگیرد (شکل 14).

سیگنال های قدر کوانتیزه و گسسته زمان (دیجیتال).- مقادیر سطوح سیگنال به شکل دیجیتال منتقل می شود (شکل 15).

2.1.3. سیگنال های پالس

نبض- نوسانی که فقط در یک دوره زمانی محدود وجود دارد. در شکل 16 و 17 یک پالس تصویری و یک پالس رادیویی را نشان می دهد.

برای یک پالس ویدئویی ذوزنقه ای، پارامترهای زیر را وارد کنید:

الف - دامنه؛

t و - مدت زمان پالس ویدئو؛

t f - مدت زمان جلو؛

t cf - مدت زمان برش.

S р (t)=S در (t)Sin(w 0 t+j 0)

S در (t) -پالس ویدئویی - پاکت برای یک پالس رادیویی.

Sin(w 0 t+j 0) -پر کردن پالس رادیویی

2.1.4. سیگنال های ویژه

عملکرد سوئیچینگ (تک عملکرد(شکل 18) یا تابع Heaviside)فرآیند انتقال یک شیء فیزیکی از حالت "صفر" به "واحد" را توصیف می کند، و این انتقال فورا اتفاق می افتد.

تابع دلتا (تابع دیراک)پالسی است که مدت زمان آن به صفر می رسد، در حالی که ارتفاع پالس به طور نامحدود افزایش می یابد. مرسوم است که بگوییم تابع در این نقطه متمرکز است.

	(2)
	(3)

طبقه بندی سیگنال

طیف رادیویی سیگنال مدولاتور

سیگنال های رادیویی طبقه بندی می شوند:

با توجه به ماهیت فیزیکی حامل اطلاعات:

برقی

الکترومغناطیسی؛

نوری؛

آکوستیک و غیره؛

از طریق تنظیم سیگنال:

منظم (تعیین کننده)، مشخص شده توسط یک تابع تحلیلی؛

نامنظم (تصادفی)، گرفتن مقادیر دلخواه در هر زمان. برای توصیف چنین سیگنال هایی، از دستگاه تئوری احتمال استفاده می شود.

بسته به عملکردی که پارامترهای سیگنال را توصیف می کند، سیگنال های آنالوگ، گسسته، کوانتیزه و دیجیتال متمایز می شوند:

پیوسته (آنالوگ)، توصیف شده توسط یک تابع پیوسته.

گسسته، توصیف شده توسط تابعی از نمونه های گرفته شده در مقاطع خاصی از زمان؛

کوانتیزه شده بر اساس سطح؛

سیگنال های گسسته بر اساس سطح (دیجیتال) کوانتیزه می شوند.

انواع سیگنال ها

سیگنال آنالوگ:

بیشتر سیگنال ها ماهیت آنالوگ دارند، یعنی به طور مداوم در طول زمان تغییر می کنند و می توانند هر مقداری را در یک بازه زمانی مشخص دریافت کنند. سیگنال های آنالوگ با برخی تابع ریاضی زمان توصیف می شوند.

مثال AC - سیگنال هارمونیک - s(t) = A·cos (w·t + c).

سیگنال های آنالوگ در تلفن، پخش رادیو و تلویزیون استفاده می شود. ورود چنین سیگنالی به رایانه و پردازش آن غیرممکن است، زیرا در هر بازه زمانی دارای تعداد بی نهایتی از مقادیر است و برای نمایش دقیق (بدون خطا) مقدار آن، اعدادی با عمق بی نهایت مورد نیاز است. بنابراین، تبدیل سیگنال آنالوگ به گونه ای ضروری است که بتوان آن را به صورت دنباله ای از اعداد با عمق بیت معین نشان داد.

سیگنال گسسته:

نمونه برداری از یک سیگنال آنالوگ شامل نمایش سیگنال به عنوان دنباله ای از مقادیر است که در لحظات گسسته از زمان گرفته می شود. این مقادیر را شمارش می نامند. Dt فاصله نمونه برداری نامیده می شود.

سیگنال کوانتیزه:

در طول کوانتیزاسیون، کل محدوده مقادیر سیگنال به سطوح تقسیم می شود که تعداد آنها باید در اعداد یک عمق بیت معین نشان داده شود. فاصله بین این سطوح را مرحله کوانتیزاسیون D می نامند. تعداد این سطوح N (از 0 تا N_1) است. به هر سطح یک عدد اختصاص داده می شود. نمونه‌های سیگنال با سطوح کوانتیزاسیون مقایسه می‌شوند و عددی مربوط به یک سطح کوانتیزه‌سازی مشخص به عنوان سیگنال انتخاب می‌شود. هر سطح کوانتیزاسیون به صورت یک عدد باینری با n بیت کدگذاری می شود. تعداد سطوح کوانتیزاسیون N و تعداد بیت های n از اعداد باینری که این سطوح را کد می کنند با رابطه n مرتبط هستند؟ log2 (N).

سیگنال دیجیتال:

برای نشان دادن یک سیگنال آنالوگ به عنوان دنباله ای از اعداد بیت محدود، ابتدا باید به یک سیگنال گسسته تبدیل شود و سپس تحت کوانتیزه شدن قرار گیرد. کوانتیزاسیون یک مورد خاص از گسسته سازی است، زمانی که گسسته سازی با همان مقداری به نام کوانتوم اتفاق می افتد. در نتیجه، سیگنال به گونه ای ارائه می شود که در هر بازه زمانی معین مقدار تقریبی (کوانتیزه) سیگنال مشخص می شود که می تواند به صورت یک عدد صحیح نوشته شود. اگر این اعداد صحیح را در سیستم باینری بنویسید، دنباله ای از صفر و یک به دست می آورید که یک سیگنال دیجیتال خواهد بود.

از نوسانات الکترومغناطیسی با فرکانس بالا (امواج رادیویی) با برد مناسب که قابلیت انتشار در فواصل طولانی را دارند، به عنوان حامل پیام استفاده می شود.

نوسان فرکانس حامل منتشر شده توسط فرستنده با: دامنه، فرکانس و فاز اولیه مشخص می شود. به طور کلی به صورت زیر نمایش داده می شود:

i = I m sin(ω 0 t + Ψ 0),

جایی که: من- مقدار لحظه ای جریان حامل؛

من هستم- دامنه جریان حامل؛

ω 0 - فرکانس زاویه ای ارتعاش حامل؛

Ψ 0 – فاز اولیه ارتعاش حامل

سیگنال های اولیه (پیام ارسالی که به شکل الکتریکی تبدیل می شود) که عملکرد فرستنده را کنترل می کند می تواند یکی از این پارامترها را تغییر دهد.

فرآیند کنترل پارامترهای جریان فرکانس بالا با استفاده از سیگنال اولیه مدولاسیون (دامنه، فرکانس، فاز) نامیده می شود. برای انواع ارسال های تلگراف، از اصطلاح "دستکاری" استفاده می شود.

در ارتباطات رادیویی از سیگنال های رادیویی برای انتقال اطلاعات استفاده می شود:

رادیو تلگراف;

تلفن رادیویی؛

عکس تلگراف

تله کد؛

انواع پیچیده سیگنال ها

ارتباط رادیو تلگراف متفاوت است: با توجه به روش تلگراف. با روش دستکاری؛ در مورد استفاده از کدهای تلگراف؛ با توجه به روش استفاده از کانال رادیویی.

بسته به روش و سرعت انتقال، ارتباطات رادیو تلگراف به دستی و اتوماتیک تقسیم می شوند. در هنگام انتقال دستی، دستکاری توسط کلید تلگراف با استفاده از کد MORSE انجام می شود. سرعت انتقال (برای دریافت شنیداری) 60-100 کاراکتر در دقیقه است.

با گیربکس اتوماتیک، دستکاری توسط دستگاه های الکترومکانیکی انجام می شود و دریافت با استفاده از ماشین های چاپ انجام می شود. سرعت انتقال 900-1200 کاراکتر در دقیقه.

بر اساس روش استفاده از کانال رادیویی، ارسال های تلگراف به دو کانال تک کاناله و چند کاناله تقسیم می شوند.

با توجه به روش دستکاری، رایج ترین سیگنال های تلگراف شامل سیگنال هایی با کلیدگذاری دامنه (AT - تلگراف دامنه - A1)، با کلید زدن تغییر فرکانس (FT و DChT - تلگراف فرکانس و تلگراف دو فرکانس - F1 و F6)، با فاز نسبی است. کلید شیفت (RPT - تلگراف فاز - F9).

برای استفاده از کدهای تلگراف از سیستم های تلگراف با کد مورس استفاده می شود. سیستم های استارت استاپ با کدهای 5 و 6 رقمی و غیره.

سیگنال‌های تلگراف دنباله‌ای از پالس‌های مستطیل شکل با مدت زمان یکسان یا متفاوت هستند. پیامی که کمترین مدت زمان را داشته باشد ابتدایی نامیده می شود.

پارامترهای اساسی سیگنال های تلگراف: سرعت تلگراف (V); فرکانس دستکاری (F)؛ عرض طیف (2 بعدی f).

سرعت سیم کشی Vبرابر با تعداد تراشه های ارسال شده در یک ثانیه، اندازه گیری شده در باود. با سرعت تلگراف 1 باود، یک بسته اولیه در هر 1 ثانیه ارسال می شود.

فرکانس کلید زدن افعددی برابر با نصف سرعت تلگراف است Vو با هرتز اندازه گیری می شود: F= V/2 .

سیگنال تلگراف کلیددار با تغییر دامنهدارای یک طیف (شکل 2.2.1.1) است که علاوه بر فرکانس حامل، شامل تعداد نامتناهی از اجزای فرکانس واقع در دو طرف آن، در فواصل زمانی برابر با فرکانس دستکاری F است. در عمل، برای بازتولید قابل اعتماد یک سیگنال رادیویی تلگراف، کافی است علاوه بر سیگنال فرکانس حامل، سه جزء از طیف واقع در دو طرف حامل را نیز بپذیرید. بنابراین، عرض طیفی یک سیگنال تلگراف RF کلیددار با تغییر دامنه 6F است. هرچه فرکانس دستکاری بیشتر باشد، طیف سیگنال تلگراف HF گسترده تر است.

برنج. 2.2.1.1. نمایش زمانی و طیفی سیگنال AT

در کلید زدن تغییر فرکانسجریان در آنتن در دامنه تغییر نمی کند، بلکه فقط فرکانس مطابق با تغییر در سیگنال دستکاری تغییر می کند. طیف سیگنال FT (DFT) (شکل 2.2.1.2) مانند طیفی از دو (چهار) نوسان دستکاری شده با دامنه مستقل با فرکانس های حامل خود است. تفاوت بین فرکانس "فشار دادن" و فرکانس "فشار دادن" را جداسازی فرکانس می گویند. ∆fو می تواند در محدوده 50 تا 2000 هرتز (اغلب 400 تا 900 هرتز) باشد. عرض طیف سیگنال CT 2∆f+3F است.

شکل 2.2.1.2. نمایش زمانی و طیفی سیگنال CT

برای افزایش ظرفیت یک لینک رادیویی، از سیستم های رادیو تلگراف چند کاناله استفاده می شود. در آنها، روی همان فرکانس حامل فرستنده رادیویی، دو یا چند برنامه تلگراف به طور همزمان قابل انتقال هستند. سیستم هایی با مالتی پلکس تقسیم فرکانس، مالتی پلکس تقسیم زمان و سیستم های ترکیبی وجود دارد.

ساده ترین سیستم دو کاناله، سیستم تلگراف دو فرکانس (DFT) است. سیگنال های دستکاری فرکانس در سیستم DCT با تغییر فرکانس حامل فرستنده به دلیل تأثیر همزمان سیگنال های دو دستگاه تلگراف بر روی آن منتقل می شوند. این از این واقعیت بهره می برد که سیگنال های دو دستگاه که به طور همزمان کار می کنند می توانند تنها چهار ترکیب از پیام های ارسال شده را داشته باشند. با این روش، در هر زمان معین، سیگنالی با یک فرکانس منتشر می شود که مربوط به ترکیب خاصی از ولتاژهای دستکاری شده است. دستگاه گیرنده دارای یک رمزگشا است که به کمک آن پیام های تلگراف با ولتاژ ثابت از طریق دو کانال تولید می شود. مالتی پلکس فرکانس به این معنی است که فرکانس های کانال های جداگانه در قسمت های مختلف محدوده فرکانس کلی قرار می گیرند و همه کانال ها به طور همزمان ارسال می شوند.

با تقسیم زمانی کانال ها، یک خط رادیویی برای هر دستگاه تلگراف به صورت متوالی با استفاده از توزیع کننده ها ارائه می شود (شکل 2.2.1.3).

شکل 2.2.1.3. سیستم تقسیم زمان چند کاناله

برای انتقال پیام های تلفن رادیویی، عمدتاً از سیگنال های فرکانس بالا مدوله شده با دامنه و مدوله فرکانس استفاده می شود. سیگنال تعدیل کننده LF ترکیبی از تعداد زیادی سیگنال با فرکانس های مختلف است که در یک باند مشخص قرار دارند. پهنای طیف یک سیگنال تلفن استاندارد LF معمولاً باند 0.3-3.4 کیلوهرتز را اشغال می کند.

از نقطه نظر اطلاعات، سیگنال ها را می توان به قطعی و تصادفی تقسیم کرد.

قطعی به هر سیگنالی گفته می شود که مقدار آنی آن در هر زمان با احتمال یک قابل پیش بینی باشد. نمونه‌هایی از سیگنال‌های قطعی شامل پالس‌ها یا انفجارهای پالس‌هایی است که شکل، دامنه و موقعیت زمانی آن‌ها مشخص است، و همچنین یک سیگنال پیوسته با روابط دامنه و فاز مشخص در طیف آن.

سیگنال‌های تصادفی شامل سیگنال‌هایی هستند که مقادیر آنی آن‌ها از قبل ناشناخته است و فقط با احتمال معینی کمتر از یک قابل پیش‌بینی است. چنین سیگنال هایی به عنوان مثال، ولتاژ الکتریکی مربوط به گفتار، موسیقی، دنباله ای از کاراکترهای کد تلگراف هنگام ارسال متن غیر تکراری هستند. سیگنال‌های تصادفی همچنین شامل دنباله‌ای از پالس‌های رادیویی در ورودی گیرنده رادار هستند، زمانی که دامنه پالس‌ها و مراحل پر شدن فرکانس بالا به دلیل تغییر در شرایط انتشار، موقعیت هدف و برخی دلایل دیگر در نوسان است. نمونه های بسیار دیگری از سیگنال های تصادفی وجود دارد که می توان ارائه داد. اساساً هر سیگنالی که حامل اطلاعات باشد باید تصادفی در نظر گرفته شود.

سیگنال های قطعی ذکر شده در بالا، "کاملا شناخته شده"، دیگر حاوی اطلاعات نیستند. در ادامه، چنین سیگنال هایی اغلب به عنوان نوسانات نامیده می شوند.

در کنار سیگنال های تصادفی مفید، در تئوری و عمل باید با تداخل تصادفی - نویز مقابله کنیم. سطح نویز عامل اصلی محدود کننده سرعت انتقال اطلاعات برای یک سیگنال معین است.

برنج. 1.2. سیگنال‌های دلخواه در قدر و زمان (a)، از نظر بزرگی و گسسته در زمان (b)، از نظر قدر و پیوسته در زمان (c)، از نظر قدر و گسسته در زمان (d)

بنابراین، مطالعه سیگنال های تصادفی از مطالعه نویز جدایی ناپذیر است. سیگنال های تصادفی مفید، و همچنین نویز، اغلب تحت عنوان نوسانات تصادفی یا فرآیندهای تصادفی ترکیب می شوند.

تقسیم بندی بیشتر سیگنال ها را می توان با ماهیت آنها مرتبط کرد: می توانیم در مورد سیگنال به عنوان یک فرآیند فیزیکی یا به عنوان اعداد رمزگذاری شده، به عنوان مثال در کد باینری صحبت کنیم.

در حالت اول، یک سیگنال به عنوان هر مقدار الکتریکی متغیر با زمان (ولتاژ، جریان، شارژ و غیره) که به روشی خاص با پیام ارسال شده مرتبط است، درک می شود.

در مورد دوم، همان پیام در دنباله ای از اعداد باینری کدگذاری شده است.

سیگنال‌هایی که در دستگاه‌های فرستنده رادیویی تولید می‌شوند و به فضا گسیل می‌شوند و همچنین وارد دستگاه گیرنده می‌شوند، جایی که تحت تقویت و برخی تغییرات قرار می‌گیرند، فرآیندهای فیزیکی هستند.

پاراگراف قبلی نشان داد که از نوسانات مدوله شده برای انتقال پیام ها از فاصله دور استفاده می شود. در این راستا، سیگنال ها در یک کانال ارتباطی رادیویی اغلب به سیگنال های کنترلی و سیگنال های رادیویی تقسیم می شوند. اولی به عنوان تعدیل کننده درک می شود و دومی به عنوان نوسانات مدوله شده.

پردازش سیگنال در قالب فرآیندهای فیزیکی با استفاده از مدارهای الکترونیکی آنالوگ (تقویت کننده ها، فیلترها و غیره) انجام می شود.

پردازش سیگنال های رمزگذاری شده دیجیتالی با استفاده از فناوری رایانه انجام می شود.

در شکل نشان داده شده است. 1.1 و بلوک دیاگرام کانال ارتباطی شرح داده شده در § 1.2 حاوی دستورالعمل هایی در مورد نوع سیگنال مورد استفاده برای انتقال پیام و ساختار دستگاه های جداگانه نیست.

در همین حال، سیگنال‌ها از منبع پیام‌ها و همچنین پس از آشکارساز (شکل 1.1) می‌توانند پیوسته یا گسسته (دیجیتال) باشند. در این راستا، سیگنال های مورد استفاده در الکترونیک رادیویی مدرن را می توان به کلاس های زیر تقسیم کرد:

از نظر ارزش دلخواه و از نظر زمان پیوسته (شکل 1.2، a);

دلخواه از نظر ارزش و گسسته در زمان (شکل 1.2، ب).

از نظر قدر و پیوسته در زمان (شکل 1.2، ج).

از نظر قدر و گسسته در زمان (شکل 1.2، د).

سیگنال های کلاس اول (شکل 1.2، الف) گاهی اوقات آنالوگ نامیده می شوند، زیرا می توانند به عنوان مدل های الکتریکی مقادیر فیزیکی یا پیوسته تفسیر شوند، زیرا در امتداد محور زمان در مجموعه ای از نقاط غیرقابل شمارش مشخص می شوند. بنابراین؟ مجموعه ها را پیوسته می نامند. در این حالت، در امتداد محور ارتین، سیگنال‌ها می‌توانند هر مقداری را در یک بازه زمانی مشخص به خود بگیرند. از آنجایی که این سیگنال ها ممکن است ناپیوستگی داشته باشند، همانطور که در شکل. 1.2 و سپس برای جلوگیری از نادرستی در توضیحات، بهتر است چنین سیگنال هایی را با عبارت Continuum تعیین کنید.

بنابراین، سیگنال پیوسته s(t) تابعی از متغیر پیوسته t است و سیگنال گسسته s(x) تابعی از متغیر گسسته x است که فقط مقادیر ثابتی را می گیرد. سیگنال های گسسته می توانند مستقیماً توسط منبع اطلاعات ایجاد شوند (مثلاً حسگرهای گسسته در سیستم های کنترل یا تله متری) یا در نتیجه نمونه برداری از سیگنال های پیوسته تشکیل شوند.

در شکل 1.2، b سیگنالی را نشان می دهد که در مقادیر گسسته زمان t (در مجموعه ای از نقاط قابل شمارش) مشخص شده است. بزرگی سیگنال در این نقاط می تواند هر مقداری را در یک بازه معین در امتداد محور ارتین به خود بگیرد (مانند شکل 1.2، a). بنابراین، اصطلاح گسسته نه خود سیگنال، بلکه نحوه مشخص شدن آن در محور زمان را مشخص می کند.

سیگنال در شکل 1.2، در کل محور زمانی مشخص شده است، اما مقدار آن فقط می تواند مقادیر گسسته را بگیرد. در چنین مواردی، ما از یک سیگنال کوانتیزه شده توسط سطح صحبت می کنیم.

در ادامه، واژه گسسته فقط در رابطه با نمونه گیری زمانی به کار می رود. گسستگی در سطح با عبارت کوانتیزاسیون مشخص خواهد شد.

کوانتیزاسیون هنگام نمایش سیگنال‌ها به شکل دیجیتال با استفاده از رمزگذاری دیجیتال استفاده می‌شود، زیرا سطوح را می‌توان با اعداد با تعداد رقم محدود شماره‌گذاری کرد. بنابراین، سیگنال گسسته در زمان و در سطح کوانتیزه شده (شکل 1.2، د) از این پس دیجیتال نامیده می شود.

بنابراین، می توان بین سیگنال های پیوسته (شکل 1.2، الف)، گسسته (شکل 1.2، ب)، کوانتیزه (شکل 1.2، ج) و دیجیتال (شکل 1.2، د) تمایز قائل شد.

هر یک از این کلاس های سیگنال می تواند با یک مدار آنالوگ، گسسته یا دیجیتال مرتبط باشد. رابطه بین نوع سیگنال و نوع مدار در نمودار عملکردی نشان داده شده است (شکل 1.3).

هنگام پردازش سیگنال پیوسته با استفاده از مدار آنالوگ، نیازی به تبدیل سیگنال اضافی نیست. هنگام پردازش یک سیگنال پیوسته با استفاده از یک مدار گسسته، دو تبدیل لازم است: نمونه برداری سیگنال به موقع در ورودی مدار گسسته و تبدیل معکوس، یعنی بازیابی ساختار پیوسته سیگنال در خروجی مدار گسسته. .

برنج. 1.3. انواع سیگنال و مدارهای مربوطه

در نهایت، هنگام پردازش دیجیتالی یک سیگنال پیوسته، دو تبدیل اضافی مورد نیاز است: آنالوگ به دیجیتال، یعنی کوانتیزاسیون و رمزگذاری دیجیتال در ورودی مدار دیجیتال، و تبدیل معکوس دیجیتال به آنالوگ، یعنی رمزگشایی در مدار دیجیتال. خروجی مدار دیجیتال

روش نمونه‌برداری سیگنال و به‌ویژه تبدیل آنالوگ به دیجیتال نیازمند عملکرد بسیار بالای دستگاه‌های الکترونیکی مربوطه است. این الزامات با افزایش فرکانس سیگنال پیوسته افزایش می یابد. بنابراین، فناوری دیجیتال هنگام پردازش سیگنال‌ها در فرکانس‌های نسبتاً پایین (فرکانس‌های صوتی و تصویری) بسیار گسترده شده است. با این حال، پیشرفت در میکروالکترونیک به سرعت در حال افزایش حد بالایی فرکانس های پردازش شده است.