Tipi di segnali, modulazione

Valore analogico — un valore i cui valori cambiano continuamente in un dato intervallo. Il suo valore specifico dipende solo dalla precisione del dispositivo di misurazione. Questa è, ad esempio, la temperatura.

Un valore discreto — una quantità i cui valori cambiano bruscamente. Ad esempio, il numero di studenti in classe. Segnale di misurazione: un segnale contenente informazioni quantitative sulla grandezza fisica misurata. Ad esempio, la tensione all'uscita di un trasduttore termoelettrico che misura la temperatura.

Avviso sui dati — la forma di rappresentazione di un messaggio di dati mediante una grandezza fisica, la modifica di uno o più parametri che ne riflettono la modifica.

Nella tecnologia a microprocessore, i segnali sono grandezze elettriche (corrente, tensione). Un parametro rappresentativo del segnale dati è un parametro del segnale dati il ​​cui cambiamento riflette un cambiamento nel messaggio dati (ampiezza, frequenza, fase, durata dell'impulso, durata della pausa).

Segnale dati analogico — un segnale di dati in cui ciascuno dei parametri rappresentativi è descritto da una funzione del tempo e da un insieme continuo di possibili valori, vale a direi segnali analogici sono descritti da una funzione continua (o continua a tratti) xа(t), e la funzione stessa e l'argomento t possono assumere qualsiasi valore su alcuni intervalli

Un segnale analogico f (t) si dice periodico se esiste un numero reale T tale che f (t + T) = f (t) per ogni t, e T si dice periodo del segnale.

Segnale dati discreto — differisce dagli analoghi in quanto i suoi valori sono noti solo in tempi discreti. I segnali discreti sono descritti da funzioni reticolari — sequenze — xd (nT), dove T = const è l'intervallo di campionamento (periodo), n = 0, 1, 2,….

La stessa funzione xd (nT) può assumere valori arbitrari in momenti discreti in un certo intervallo. Questi valori di funzione sono chiamati esempi di funzioni o campioni. Un'altra notazione per la funzione reticolare x(nT) è x(n) o xn. La successione x(n) può essere finita o infinita, a seconda dell'intervallo di definizione della funzione.

Segnale dati quantizzato - differisce da analogico o discreto dividendo l'intervallo di valori di un valore continuo o discreto in un numero finito di intervalli. La forma più semplice di quantizzazione è la divisione di un numero intero per un numero naturale, chiamato fattore di quantizzazione.

Segnale dati digitale — un segnale in cui ciascuno dei parametri rappresentativi è descritto da una funzione temporale discreta e da un insieme finito di possibili valori. I segnali digitali sono descritti da funzioni reticolari quantizzate x° C(nT). Quando si ottiene un segnale digitale da un segnale analogico, si verifica il campionamento e la quantizzazione.

Segnale digitale binario — un segnale di dati che utilizza un metodo per rappresentare le informazioni sul valore di un parametro sotto forma di una combinazione multi-bit di due valori - zero e uno - ed è solitamente chiamato codice binario.

Nel codice binario vengono utilizzate solo due cifre: 1 e 0. Ogni numero contiene un numero di cifre, ciascuna delle quali può contenere solo una di queste cifre. Un numero corrisponde a uno stato di un elemento, ad esempio un contatto chiuso, e l'altro a un altro stato di un elemento: un contatto aperto.

Nel sistema binario, l'unità di ciascun bit è il doppio del bit adiacente di ordine inferiore.Per i numeri interi, l'unità del primo bit (meno significativo) è 20=1, l'unità della seconda cifra è 2 • 20=21 = 2, terzo — 2 • 21=22= 4, quarto 2 • 22=23= 8, ecc. Ad esempio, numero decimale 214 214 = 2 • 102+1•101+0•25+4•100, e nel sistema binario 214 = 1 • 27+1•26+0•25+1•24+0•23 +1• 22+1•21+0•20 e sarà scritto come 11010110.

Modulazione - il processo di modifica di uno o più parametri di un'oscillazione portante ad alta frequenza secondo la legge di un segnale informativo a bassa frequenza (messaggio).

Al giorno d'oggi, i segnali digitali binari vengono utilizzati nei dispositivi elettronici digitali a causa della semplicità della codifica e dell'elaborazione. Vari tipi di modulazione vengono utilizzati per trasmettere un segnale digitale su canali di comunicazione (ad esempio, canali elettrici o radio).

Consideriamo esempi di rappresentazione dei parametri dei segnali di dati usando l'esempio di diversi tipi di modulazione (vedi Fig. 1). Oltre ai tipi di modulazione considerati, esistono anche fase (PM), impulso temporale (VIM), larghezza di impulso (PWM) e altre modulazioni.

Riso. 1. Diversi tipi di modulazione del segnale: diversi parametri di rappresentazione dei segnali di dati

Per comprendere l'essenza di un segnale digitale, considerare la seguente classificazione. Nella tecnologia digitale, i segnali si distinguono (Fig. 2):

• di dimensioni arbitrarie e continuo nel tempo (analogico);

• casuale nelle dimensioni e discreto nel tempo (discreto);

• quantizzato in dimensione e continuo nel tempo (quantizzato);

• quantizzato in grandezza e discreto nel tempo (digitale).

Riso. 2. Segnali analogici, discreti, quantizzati e digitali

I segnali analogici sono spesso usati per rappresentare quantità fisiche che cambiano continuamente. Ad esempio, un segnale elettrico analogico catturato da da una termocoppia, trasporta informazioni sui cambiamenti di temperatura, un segnale da un microfono - sui rapidi cambiamenti di pressione in un'onda sonora, ecc.

Nella tecnologia digitale e a impulsi, la terminologia non è ben consolidata. Quindi, un segnale discreto è un segnale i cui valori di parametro rappresentativo sono noti solo in determinati istanti nel tempo, ed è anche un segnale, a differenza dell'analogico, il cui parametro rappresentativo può assumere solo valori fissi (di solito due: logico " zero" o "unità" logica.

Nel secondo caso, sarebbe corretto chiamare il segnale quantizzato, ma i moduli industriali sono chiamati "moduli di ingresso a segnale discreto". Oltre a utilizzare diverse quantità fisiche per trasmettere informazioni, i segnali differiscono anche nei loro parametri di rappresentazione.