«Ազդանշան» հասկացությունը կարելի է տարբեր կերպ մեկնաբանել։ Սա տիեզերք փոխանցված ծածկագիր կամ նշան է, տեղեկատվության կրող, ֆիզիկական գործընթաց: Ազդանշանների բնույթը և աղմուկի հետ նրանց կապը ազդում են դրա ձևավորման վրա: Ազդանշանների սպեկտրները կարող են դասակարգվել մի քանի ձևերով, բայց ամենահիմնականներից մեկը դրանց փոփոխությունն է ժամանակի ընթացքում (հաստատուն և փոփոխական): Երկրորդ հիմնական դասակարգման կատեգորիան հաճախականություններն են: Եթե ավելի մանրամասն դիտարկենք ժամանակի տիրույթում ազդանշանների տեսակները, ապա դրանցից կարելի է առանձնացնել ստատիկ, քվազաստատիկ, պարբերական, կրկնվող, անցողիկ, պատահական և քաոսային: Այս ազդանշաններից յուրաքանչյուրն ունի հատուկ հատկություններ, որոնք կարող են ազդել համապատասխան դիզայնի որոշումների վրա:
Ազդանշանի տեսակներ
Ստատիկը, ըստ սահմանման, անփոփոխ է շատ երկար ժամանակահատվածի համար: Քվազի-ստատիկը որոշվում է DC մակարդակով, ուստի այն պետք է վարվի ցածր դրեյֆի ուժեղացուցիչի սխեմաներում: Այս տեսակի ազդանշանը չի առաջանում ռադիոհաճախականությունների վրա, քանի որ այս սխեմաներից մի քանիսը կարող են կայուն լարման մակարդակ ստեղծել: Օրինակ՝ շարունակականմշտական ամպլիտուդի ալիքի ահազանգ։
«Քվազի-ստատիկ» տերմինը նշանակում է «գրեթե անփոփոխ» և, հետևաբար, վերաբերում է ազդանշանին, որը երկար ժամանակ անսովոր դանդաղ է փոխվում: Այն ունի բնութագրեր, որոնք ավելի շատ նման են ստատիկ ազդանշանների (մշտական), քան դինամիկ ազդանշանների:
Պարբերական ազդանշաններ
Սրանք նրանք են, որոնք կրկնվում են ճշգրիտ կանոնավոր հիմունքներով: Պարբերական ալիքային ձևերի օրինակները ներառում են սինուս, քառակուսի, սղոցաձև, եռանկյուն ալիքներ և այլն: Պարբերական ալիքի ձևի բնույթը ցույց է տալիս, որ այն նույնական է ժամանակացույցի երկայնքով նույն կետերում: Այլ կերպ ասած, եթե ժամանակային գիծը առաջընթացի ուղիղ մեկ պարբերություն (T), ապա ալիքի փոփոխության լարումը, բևեռականությունը և ուղղությունը կկրկնվեն: Լարման ալիքի ձևի համար սա կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ. V (t)=V (t + T):
Կրկնվող ազդանշաններ
Նրանք իրենց բնույթով գրեթե պարբերական են, ուստի որոշակի նմանություն ունեն պարբերական ալիքի ձևի հետ: Նրանց միջև հիմնական տարբերությունը հայտնաբերվում է՝ համեմատելով ազդանշանը f(t) և f(t + T), որտեղ T-ն ահազանգման ժամանակաշրջանն է: Ի տարբերություն պարբերական ազդանշանների, կրկնվող հնչյուններում այս կետերը կարող են նույնական չլինել, թեև դրանք շատ նման կլինեն, ինչպես նաև ընդհանուր ալիքի ձևը: Խնդրո առարկա ահազանգը կարող է պարունակել ժամանակավոր կամ մշտական ցուցումներ, որոնք տարբերվում են։
Անցողիկ ազդանշաններ և իմպուլսային ազդանշաններ
Երկու տեսակներն էլ մեկանգամյա իրադարձություններ են, կամպարբերական, որի տեւողությունը շատ կարճ է՝ համեմատած ալիքաձեւի ժամանակաշրջանի հետ։ Սա նշանակում է, որ t1 <<< t2. Եթե այս ազդանշանները լինեին անցողիկ, ապա դրանք դիտավորյալ կստեղծվեին ռադիոհաճախականության սխեմաներում որպես իմպուլսներ կամ անցողիկ աղմուկ: Այսպիսով, վերը նշված տեղեկատվությունից մենք կարող ենք եզրակացնել, որ ազդանշանի փուլային սպեկտրն ապահովում է ժամանակի տատանումներ, որոնք կարող են լինել հաստատուն կամ պարբերական։
Ֆուրիեի շարք
Բոլոր շարունակական պարբերական ազդանշանները կարող են ներկայացվել հիմնական հաճախականության սինուսային ալիքով և կոսինուսային ներդաշնակությունների մի շարքով, որոնք գումարվում են գծային: Այս տատանումները պարունակում են փքված ձևի Ֆուրիեի շարքը: Տարրական սինուսային ալիքը նկարագրվում է բանաձևով՝ v=Vm sin(_t), որտեղ՝
- v – ակնթարթային ամպլիտուդ:
- Vm-ը գագաթնակետային ամպլիտուդն է:
- "_" – անկյունային հաճախականություն։
- t – ժամանակը վայրկյաններով:
Ժամանակաշրջանը նույն իրադարձությունների կրկնության միջև ընկած ժամանակահատվածն է կամ T=2 _ / _=1 / F, որտեղ F-ը ցիկլերի հաճախականությունն է:
Ֆուրիեի շարքը, որը կազմում է ալիքի ձևը, կարելի է գտնել, եթե տրված արժեքը տարրալուծվի իր բաղադրիչ հաճախականությունների կամ հաճախականության ընտրովի զտիչ բանկի կամ թվային ազդանշանի մշակման ալգորիթմի միջոցով, որը կոչվում է արագ փոխակերպում: Կարող է օգտագործվել նաև զրոյից կառուցելու մեթոդը։ Ցանկացած ալիքի ձևի Ֆուրիեի շարքը կարող է արտահայտվել բանաձևով. f(t)=ao/2+_ –1 [a cos(n_t) + b մեղք (n_t): Որտեղ:
- ան և bn –բաղադրիչի շեղումներ։
- n-ը ամբողջ թիվ է (n=1-ը հիմնարար է):
Ազդանշանի ամպլիտուդ և փուլային սպեկտր
Շեղվող գործակիցները (an և bn) արտահայտվում են գրելով՝ f(t)cos(n_t) dt: Այստեղ an=2/T, bn =2/T, f(t)sin(n_t) dt. Քանի որ առկա են միայն որոշակի հաճախականություններ, հիմնարար դրական ներդաշնակություններ, որոնք սահմանվում են ամբողջ թվով n-ով, պարբերական ազդանշանի սպեկտրը կոչվում է դիսկրետ:
Աո / 2 տերմինը Ֆուրիեի շարքի արտահայտության մեջ f(t)-ի միջինն է ալիքի ձևի մեկ ամբողջական ցիկլի (մեկ ցիկլ) ընթացքում: Գործնականում սա DC բաղադրիչ է: Երբ դիտարկվող ալիքի ձևը կիսաալիքային սիմետրիկ է, այսինքն՝ ազդանշանի առավելագույն ամպլիտուդային սպեկտրը զրոյից բարձր է, այն հավասար է յուրաքանչյուր կետում նշված արժեքից ցածր գագաթնակետային շեղմանը կամ (+ Vm=_–Vm_), ապա DC բաղադրիչ չկա, ուստի ao=0:
Ալիքի ձևի համաչափություն
Հնարավոր է եզրակացնել Ֆուրիեի ազդանշանների սպեկտրի վերաբերյալ որոշ պոստուլատներ՝ ուսումնասիրելով դրա չափանիշները, ցուցիչները և փոփոխականները: Վերոնշյալ հավասարումներից մենք կարող ենք եզրակացնել, որ ներդաշնակությունները տարածվում են մինչև անսահմանություն բոլոր ալիքային ձևերի վրա: Պարզ է, որ գործնական համակարգերում կան շատ ավելի քիչ անսահման թողունակություն: Հետևաբար, այդ ներդաշնակություններից մի քանիսը կհեռացվեն էլեկտրոնային սխեմաների բնականոն աշխատանքի արդյունքում: Բացի այդ, երբեմն հայտնաբերվում է, որ ավելի բարձրները կարող են այնքան էլ նշանակալից չլինել, ուստի դրանք կարող են անտեսվել: Քանի որ n-ն մեծանում է, an և bn ամպլիտուդային գործակիցները հակված են նվազելու: Ինչ-որ պահի բաղադրիչներն այնքան փոքր են, որ նրանց ներդրումը ալիքի ձևի մեջ կամ աննշան էգործնական նպատակ, կամ անհնար է: n-ի արժեքը, որում դա տեղի է ունենում, մասամբ կախված է տվյալ քանակի բարձրացման ժամանակից: Բարձրացման ժամանակաշրջանը սահմանվում է որպես ալիքի վերջնական ամպլիտուդի 10%-ից մինչև 90%-ը բարձրանալու համար անհրաժեշտ ժամանակի քանակ։
Քառակուսի ալիքը հատուկ դեպք է, քանի որ այն ունի չափազանց արագ բարձրացման ժամանակ: Տեսականորեն այն պարունակում է անսահման թվով ներդաշնակություն, բայց ոչ բոլոր հնարավոր են սահմանել: Օրինակ, քառակուսի ալիքի դեպքում գտնում են միայն կենտ 3, 5, 7-ը, որոշ ստանդարտների համաձայն քառակուսի ալիքի ճշգրիտ վերարտադրությունը պահանջում է 100 ներդաշնակություն: Այլ հետազոտողներ պնդում են, որ իրենց պետք է 1000:
Բաղադրիչներ Ֆուրիեի շարքի համար
Մյուս գործոնը, որը որոշում է որոշակի ալիքային ձևի դիտարկված համակարգի պրոֆիլը, կենտ կամ զույգ ֆունկցիան է: Երկրորդն այն է, որտեղ f (t)=f (–t), իսկ առաջինի համար՝ f (t)=f (–t): Հավասարաչափ ֆունկցիայի դեպքում կան միայն կոսինուսային ներդաշնակություն: Հետևաբար, սինուսի ամպլիտուդի bn գործակիցները հավասար են զրոյի: Նմանապես, միայն սինուսոիդային ներդաշնակությունն առկա է կենտ ֆունկցիայի մեջ: Հետևաբար, կոսինուսի ամպլիտուդի գործակիցները զրո են։
Եվ համաչափությունը, և հակադրությունները կարող են դրսևորվել մի քանի ձևով ալիքի տեսքով: Այս բոլոր գործոնները կարող են ազդել փքված տեսակի Ֆուրիեի շարքի բնույթի վրա: Կամ հավասարման առումով աո տերմինը զրոյական չէ։ DC բաղադրիչը ազդանշանի սպեկտրի անհամաչափության դեպք է:Այս շեղումը կարող է լրջորեն ազդել չափման էլեկտրոնիկայի վրա, որը զուգակցված է չփոփոխվող լարման հետ:
Կայունություն շեղումների մեջ
Զրո առանցքի սիմետրիա տեղի է ունենում, երբ ալիքի բազային կետը հիմնված է, իսկ ամպլիտուդը զրոյական հիմքից բարձր է: Գծերը հավասար են բազային գծից ներքև գտնվող շեղմանը, կամ (_ + Vm_=_ –Vm_): Երբ այտուցը զրոյական առանցքի սիմետրիկ է, այն սովորաբար չի պարունակում զույգ ներդաշնակություն, միայն կենտներ: Այս իրավիճակը տեղի է ունենում, օրինակ, քառակուսի ալիքներում: Այնուամենայնիվ, զրոյական առանցքի համաչափությունը չի առաջանում միայն սինուսոիդային և ուղղանկյուն ուռվածքներում, ինչպես ցույց է տրված խնդրո առարկա սղոցի արժեքով:
Կա բացառություն ընդհանուր կանոնից. Սիմետրիկ ձևով զրոյական առանցքը կլինի: Եթե զույգ ներդաշնակությունները ֆազային են հիմնարար սինուսային ալիքի հետ: Այս պայմանը չի ստեղծի DC բաղադրիչ և չի խախտի զրոյական առանցքի համաչափությունը: Կիսալիքային անփոփոխությունը ենթադրում է նաև նույնիսկ ներդաշնակության բացակայություն: Այս տեսակի ինվարիանտության դեպքում ալիքի ձևը զրոյական բազային գծից բարձր է և ուռչման հայելային պատկերն է:
Այլ համապատասխանությունների էությունը
Քառորդ սիմետրիա գոյություն ունի, երբ ալիքային կողմերի ձախ և աջ կեսերը միմյանց հայելային պատկերներ են զրոյական առանցքի նույն կողմում: Զրոյական առանցքի վերևում ալիքի ձևը կարծես քառակուսի ալիք է, և իսկապես կողմերը նույնական են: Այս դեպքում կա զույգ ներդաշնակությունների ամբողջական հավաքածու, և առկա բոլոր տարօրինակները ֆազային են հիմնարար սինուսոիդայինի հետ:ալիք.
Ազդանշանների շատ իմպուլսային սպեկտրներ համապատասխանում են ժամանակաշրջանի չափանիշին: Մաթեմատիկորեն ասած՝ դրանք իրականում պարբերական են։ Ժամանակային ազդանշանները պատշաճ կերպով չեն ներկայացված Ֆուրիեի շարքով, բայց կարող են ներկայացվել ազդանշանային սպեկտրի սինուսային ալիքներով: Տարբերությունն այն է, որ անցողիկ ահազանգը շարունակական է, այլ ոչ թե դիսկրետ: Ընդհանուր բանաձևը արտահայտվում է այսպես. sin x / x: Այն նաև օգտագործվում է կրկնվող զարկերակային ազդանշանների և անցումային ձևի համար:
Նմուշառված ազդանշաններ
Թվային համակարգիչը ի վիճակի չէ ստանալ անալոգային մուտքային ձայներ, սակայն պահանջում է այս ազդանշանի թվայնացված ներկայացում: Անալոգային-թվային փոխարկիչը մուտքային լարումը (կամ հոսանքը) փոխում է ներկայացուցչական երկուական բառի: Եթե սարքը աշխատում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ կամ կարող է գործարկվել ասինխրոն, ապա այն կպահանջի ազդանշանների նմուշների շարունակական հաջորդականություն՝ կախված ժամանակից: Երբ միավորվում են, դրանք ներկայացնում են բնօրինակ անալոգային ազդանշանը երկուական ձևով:
Ալիքի ձևն այս դեպքում հանդիսանում է ժամանակի լարման շարունակական ֆունկցիա՝ V(t): Ազդանշանը նմուշառվում է մեկ այլ p(t) ազդանշանով Fs հաճախականությամբ և նմուշառման ժամանակաշրջան T=1/Fs, այնուհետև վերակառուցվում է: Թեև սա կարող է բավականին արտահայտիչ լինել ալիքի ձևի համար, այն կվերակառուցվի ավելի մեծ ճշգրտությամբ, եթե ընտրանքի արագությունը (Fs) ավելացվի:
Պատահում է, որ V (t) սինուսային ալիքից նմուշառվում է նմուշառման զարկերակային ազդանշան p (t), որը բաղկացած է հավասարաչափ հաջորդականությունից. Տարածված նեղ արժեքներ՝ բաժանված T ժամանակով: Այնուհետև ազդանշանի սպեկտրի Fs հաճախականությունը 1 / T է: Արդյունքը մեկ այլ իմպուլսային արձագանք է, որտեղ ամպլիտուդները սկզբնական սինուսոիդային ազդանշանի նմուշառված տարբերակն են:
Նմուշառման հաճախականությունը Fs ըստ Nyquist թեորեմի պետք է լինի կրկնակի առավելագույն հաճախականությունը (Fm) կիրառական անալոգային ազդանշանի V (t) Ֆուրիեի սպեկտրում: Նմուշառումից հետո սկզբնական ազդանշանը վերականգնելու համար նմուշառված ալիքի ձևը պետք է անցնի ցածր անցումային զտիչով, որը սահմանափակում է թողունակությունը մինչև Fs: Գործնական ՌԴ համակարգերում շատ ինժեներներ գտնում են, որ Nyquist-ի նվազագույն արագությունը բավարար չէ նմուշառման ձևի լավ վերարտադրության համար, ուստի պետք է նշվի ավելացված արագությունը: Բացի այդ, որոշ չափից ավելի նմուշառման մեթոդներ օգտագործվում են աղմուկի մակարդակը կտրուկ նվազեցնելու համար:
Ազդանշանի սպեկտրի անալիզատոր
Նմուշառման գործընթացը նման է ամպլիտուդային մոդուլյացիայի մի ձևի, որտեղ V(t)-ը կառուցված ազդանշանն է՝ DC-ից մինչև Fm սպեկտրով, իսկ p(t)-ը՝ կրիչի հաճախականությունը: Ստացված արդյունքը հիշեցնում է կրկնակի կողային գոտի՝ կրող AM քանակով: Մոդուլյացիայի ազդանշանների սպեկտրները հայտնվում են Fo հաճախականության շուրջ: Իրական արժեքը մի փոքր ավելի բարդ է: Ինչպես չզտված AM ռադիոհաղորդիչը, այն հայտնվում է ոչ միայն կրիչի հիմնարար հաճախականության (Fs) շուրջ, այլև Fs-ի վերև և վար հեռավորության վրա գտնվող ներդաշնակությունների վրա:
Ենթադրենք, որ նմուշառման հաճախականությունը համապատասխանում է Fs ≧ 2Fm հավասարմանը, սկզբնական պատասխանը վերակառուցվում է ընտրված տարբերակից,անցնելով այն ցածր տատանումների ֆիլտրով, փոփոխական կտրվածքով Fc: Այս դեպքում միայն անալոգային աուդիո սպեկտրը կարող է փոխանցվել:
Fs <2Fm անհավասարության դեպքում խնդիր է առաջանում. Սա նշանակում է, որ հաճախականության ազդանշանի սպեկտրը նման է նախորդին: Բայց յուրաքանչյուր ներդաշնակության շուրջ հատվածները համընկնում են այնպես, որ «-Fm»-ը մեկ համակարգի համար փոքր է «+Fm»-ից՝ տատանումների հաջորդ ստորին շրջանի համար: Այս համընկնումը հանգեցնում է նմուշառված ազդանշանի, որի սպեկտրային լայնությունը վերականգնվում է ցածր անցումային զտման միջոցով: Այն չի գեներացնի սինուսային ալիքի սկզբնական հաճախականությունը Fo, այլ ավելի ցածր, հավասար է (Fs - Fo), և ալիքի ձևով փոխանցվող տեղեկատվությունը կորչում կամ խեղաթյուրվում է:
