2-дәріс. Электрлік сигналдар және олардың сипаттамалары
Ақпарат теориясында қабылданған анықтамаға сәйкес, сигнал-ақпараттың материалдық тасымалдағышы, ол таратылатын хабарды бейнелейді. Байланыс жүйесінде сигнал уақыт бойынша өзгеретін процесс және кеңстікке таратылатын хабарды сипаттаушы физикалық шама болып табылады. Қашықтықта хабарды тасымалдау үшін таңдалынатын электрлік сигнал мынау шартқа сай болуы тиіс:оның таратылу жылдамдығы жарық жылдамдығымен 3.108м/с сай болуы тиіс.
Электробайланыстағы сигнал-параметрлері берілетін ақпаратқа сай өзгеретін, электомагниттік процесс.
Электрлык сигналдар, хабарлар сияқты ұздіксіз және дикретті болуы мүмкін. Дискретсіз сигналдан үздіксіз сигналдың айырмашылығы мынада: үздіксіз сигналдың ақпараттық параметрі мысалы кернеу, тоқ электрлік және магниттік өрістің кернеу, уақыт өтуіне байланысты кез келген мағынаны анықталған шегінде қабылдай алады. Үздіксіз сигналды басқаша аналогты депте атайды. Дискретті сигнал ақпараттық параметрдің ақырғы мәнімен сипатталынады. Әдетте ол көбінесе 2 мағынаны (2 жағдайды) қабылдайды, дискретті сигнал әртүрлі 2 элементтен құралады,-яғни импульстер (пауза «тоқсыз импульс» ретінде қарастырылады)
Кез келген сигнал уақыт бойынша өзгеретін электрлік шаманы құрайды, бұл дегеніміз уақыттың кейбір функциясын бейнелейді. Ең қарапайым сигнал болып, синус заңы бойынша өзгеретін синусоидалы және гармоникалық сигналдар болып табылады.
Синусоидалы сигналдың ең көп қолданысқа иесі, синус заңы бойынша уақыт бойынша өзгеретін крнеу υ болып табылады (2.1 сурет), яғни U= Umsin2πƒt, мұнда Um- кернеудің амплитудалық мәні, ƒ-сигнал жиілігі, t-уақыт. Ескерту, көбіне сигналдың бұрыштық жиілігін сиппаттайтын ω=2πƒ шамасы алынды.
(1/ω)
2.1- сурет.
Синусоидалы сигнал сызықты тізбектердің қасиеттері мен көптеген физикалық процесстердің ақпарат тасушы болып табылады. Егер сызықтық тізбектің кірісінде синусоидалы сигнал болса, онда оның шығысында да синусоидалы сигнал болады, бірақ оның амплитудасы мен фазасы басқаша болады. Бұл тек қана синусоидалы сигнал үшін ғана дұрыс келеді. Синусоидалы сигнал аналогты сигналға жатады.
Импульстық сигналдар бірлік немесе сериялы импульстер түрінде берілуі мүмкін, және 2.2 суретте көрсетілген өзгермелі тікбұрышты кернеу түрінде (мендром) берілуі мүмкін. Мұндай тікбұрышты сигналдың эффективті мағынасы оның амплитудасына тең. Нақты тікбұрышты сигналдың формасы үнемі идеалды тікбұрыштан ерекшеленеді. Әдетте кернеудің төмендеуі лезде болмайды, олар электронды тізбектер мен құрылғылардың әртүрлі инерционды процесстермен анықталады.
– сурет.
Тікбұрышты импульстар және кернеу түсуі сандық электроника мен сандық байланыста қолданылады.
Электробайланыстың нақты сигналдары қиын, бірақ оларды гармоникалық құраушылардың реті сияқты көрсетуге болады. Құраушылардың ұқсастығы, бір сигналға сай келетін, сол сигналдың спектрі ретінде атау қабылданған. Барлық сигналдарды қамтитын жиіліктер интервалы, сигнал спектрінің кеңдігі деп аталады. Синусоидалы сигналдан сигнал формасы неғұрлым ерекшелінсе, онда оның құраушылары соғұрлым спектрге ие болады және ол кең болады.
Электробайланыс жүйелерінде негізгі рөлді біріншілік түрленгіштер атқарады, олар хабар көзін электрлік сигналға түрлендіреді.
Телефондық хабарларды және дыбыстық хабар таратуды тарату кезінде, біріншілік түрлендіргіш рөлін микрофон атқарады, ол телеграфияда-телеграфтық аппараттар, факсты таратуда және теледидарда-электро оптикалық анализ құрылғысы атқарады. Біріншілік түрлендіргішпен формоланған сигналдар, біріншілік сигналдар деп аталады.
Сигналды сипаттау үшін энергетикалық спектр және кейбір сандық сипаттамалар қолданылады, олар:
жиіліктер жолағы, рұқсат етілген бұрмалаумен сигналды тарату үшін қажет, ∆ƒ (эффективті жолақ)
сигнал қуаты (максимальды немесе ең биік Рмакс, орташа Рорт және минималды Рмин)
Электрбайланыстағы сигнал қуаты уақыт бойынша тұрақты емес , сондықтан орта мәнді қабылдайды. Сигналдың орта қуаты Рорт, үлкен уақыт аралығындағы өлшеулердің орта мәнін анықтау арқылы алынады, мысалы 1 сағат ішінде. Электробайланыстағы сигнал қуатының сандық мәнін бағалау үшін арнаның әртүрлі нүктелерінде және осы мағыналарды бағалағанда, байланыс техникасында децибелмен белгіленетін тарату деңгейі қолданылады.
Арнаның берілген х нүктесіндегі қуаттың абсолюттік деңгейі (дБм) - Рх осы қуатты 1 мВт қуатымен салыстырып анықтайды:
р=10 lg (Px / 1 мВт)=10 lg Px (мВт)
Таратудағы қатысты деңгейі берілген канал нүктесінде және теңестіру нүктесі деп аталған нүктеде абсолютты қуат деңгейлерінің әртүрлілігімен анықталады.
Сигналдың энергетикалық сипаттамасы ретінде, әдетте динамикалық ауқым ұғымы қолданылады.
Сигналдың динамикалық диапазоны сигнал қуатының арнаның тек қана бір нұктеде шашырауын ғана қарастыруға мүмкіндік береді.
Оптикалық талшықта қолданылатын ең басты шама электроникадағы сияқты жүйеде бүтіндей өшу мен күшейтуді және оның компоненттерін көрсету үшін децибел (дБ) болып табылады. Бұл шаманы Александр Грэхем Белл енгізген. Бұл бірлік «Бел» атауын алды. Беллдің оннан бірі децибел (дБ) деп аталады. Ол бұл шаманы дыбыс күшін өлшеуге егізді. Бұл шама қазіргі кезде қуат деңгейлерінің қатыстылығын, кернеуін және басқа да физикалық шамаларды өлшеу үшін қолданылады.
Децибелді анықтайтын негізгі теңдеулер, мыналар болып табылады:
dBU=20lg 10 (U1/U2); dBI=20lg 10 (I1/I2); dBP=20lg 10 (P1/P2)
мұнда, U - кернеу, I – ток, P – қуат.
Сонымен децибел, кернеу, тақ немесе қуаттың екі арақатынасын сипаттайды.
Телефондық (мәтіндік) сигналдар. Дыбыстар өздерімен күрделі дыбыстық тербелістерді сипатталатын мәтіндік дыбыстар спектрі.70-80 мен 8000-20000 Гц-ке дейін жиіліктер тербелістерін қамтиды. Бірақта, мәтіндік сигналдардың негізгі қуаты 150 ден 1500-2000 Гц-ке дейінгі жиіліктер жолағында таратылады. Форманттың облыстардың негізгі бөлігі 300 ден 3000 Гц-ке дейінгі жиіліктер диапозонда орналасқан.
Эксперименталды зерттеулер көрсеткендей, қанағаттардыратын дыбыс сапасы 250-300 ден 3300-3500 Гц-ке жиіліктер жолағында алынады.
Сондықтан 300-3400Гц жиіліктер жолағы орналасу үндік жиілігінің стандарты деген атау алады.
Дыбыстық таратуларды сигналы. Хабар тарату бағдарламаларын тарату кезінде дыбыс көзі алып музыкалық құрамдар мен адам дыбысы болып табылады. Дыбыстық сигналдарды тарату мен қабылдаудың қалыптасуы сонымен қатар телефондық сигналдарға сияқты жүзеге асырылады. Тек қана микрофондардың басқа түрлері ғана қолданылады. Дыбыстық сигналдар спектрі 20...20000Гц жиіліктер жасағын алады, бірақ дыбысталу сапасына қойылатын талапқа сай сигнал спектрының кеңдігі шектеулі болуы мүмкін. Жеткілікті жоғары сапаға қол жеткізу үшін жиіліктер жолағы 50...10000 Гц болуы тиіс, ол корузиясыз дыбысталуға 30...15000 Гц болуы тиіс.
Достарыңызбен бөлісу: |
