31 Визначення аналогового, дискретного та цифрового сигналів.

Аналоговым сигналом называется сигнал, определенный для каждого момента времени. Дискретным сигналом - сигнал, определенный только в дискретные моменты времени. Как дискретный, так и аналоговый сигналы могут быть однозначно представлены некоторыми функциями частоты, которые называются их частотными спектрами. Цифровой сигнал — сигнал данных, у которого каждый из представляющих параметров описывается функцией дискретного времени и конечным множеством возможных значений. Сигналы представляют собой дискретные электрические или световые импульсы. При таком способе вся емкость коммуникационного канала используется для передачи одного сигнала. Цифровой сигнал использует всю полосу пропускания кабеля. Полоса пропускания — это разница между максимальной и минимальной частотой, которая может быть передана по кабелю. Каждое устройство в таких сетях посылает данные в обоих направлениях, а некоторые могут одновременно принимать и передавать. Узкополосные системы (baseband) передают данные в виде цифрового сигнала одной частоты. Дискретный цифровой сигнал сложнее передавать на большие расстояния, чем аналоговый сигнал, поэтому его предварительно модулируют на стороне передатчика, и демодулируют на стороне приёмника информации. Использование в цифровых системах алгоритмов проверки и восстановления цифровой информации позволяет существенно увеличить надёжность передачи информации.

32 Загальна структура цифрової обробки сигналів.

Структурная схема цифровой обработки сигналов

Настоящее время характеризуется быстрым развитием дискретных и цифровых систем управления и систем передачи информации, в которых широко применяется математическое моделирование на ЭВМ процессов обработки сигналов, называемое цифровой фильтрацией. Цифровые фильтры имеют высокую надежность характеристик, недостижимую в аналоговых фильтрах. При использовании цифровой обработки аналоговый сигнал должен быть сначала преобразован в цифровой с помощью таких операций, как дискретизация по времени и дискретизация по уровню (квантование). После обработки с помощью цифровых фильтров, цифровой сигнал преобразуется снова в аналоговый. Таким образом, структурную схему цифровой обработки аналогового сигнала можно представить в следующем виде (рис.1):

Рис. 1 Блоки дискретизации по времени и квантования по уровню образуют аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Дискретизация осуществляется с помощью специального ключа, работающего с периодом Т от опорного высокостабильного генератора. На выходе ключа из аналогового сигнала образуется последовательность коротких импульсов с амплитудами, равными сигналу s(t) в момент отсчета. При квантовании по уровню каждый отсчет измеряется и преобразуется в кодовое слово – двоичное число, составленное из n разрядов, каждый из которых представлен нулем или единицей (например, паузой или стандартным импульсом). Число уровней квантования равно 2ⁿ. Цифровой фильтр представляет собой вычислительное устройство, в котором над кодовыми словами производят определенные математические операции, соответствующие заданному алгоритму. Перечисленные выше преобразования, производимые над каждым отсчетом входного сигнала, должны выполняться за время, меньшее шага Т; кроме того, должна обеспечиваться строгая синхронность управления всеми блоками, что приводит к необходимости применения сложной системы синхронизации. Дискретизацию по времени может осуществлять устройство, на один вход которого подается аналоговый сигнал, а на второй – последовательность тактовых импульсов с периодом повторения Т. Тактовая частота цифрового фильтра должна быть кратна частоте дискретизации по времени . Сигнал s_2,ц(nT), обработанный по заданному алгоритму, с выхода цифрового фильтра поступает на цифро-аналоговый преобразователь, где преобразуется в ступенчатый сигнал, который затем сглаживается аналоговым фильтром, образуя выходной аналоговый сигнал. В цифровых системах передачи информации сигнал с выхода приемника снимается непосредственно в цифровой форме. При этом отпадает необходимость в блоках АЦП. В ряде случаев потребитель информации также использует обработанный сигнал в цифровой форме. При этом отпадает необходимость в цифро-аналоговом преобразователе.