Дискретні сигналиприродно виникають у випадках, коли джерело повідомлень видає інформацію у фіксовані моменти часу. Прикладом можуть бути відомості про температуру повітря, що передаються радіомовними станціями кілька разів на добу. Властивість дискретного сигналу проявляється тут дуже яскраво: в паузах між повідомленнями ніяких відомостей про температуру немає. Фактично температура повітря змінюється в часі плавно, так що результати вимірювання виникають за рахунок дискретизації безперервного сигналу - операції, яка фіксує відлікові значення.

Дискретні сигнали набули особливого значення в останні десятиліття під впливом удосконалення техніки зв'язку та розвитку способів обробки інформації швидкодіючими обчислювальними пристроями. Великих успіхів досягнуто в розробці та використанні спеціалізованих пристроїв для обробки дискретних сигналів, так званих цифрових фільтрів.

Цей розділ присвячений розгляду принципів математичного опису дискретних сигналів, а також теоретичних основ побудови лінійних пристроїв для їх обробки.

15.1. Моделі дискретних сигналів

Відмінність між дискретними та аналоговими (безперервними) сигналами підкреслювалося в гол. 1 під час класифікації радіотехнічних сигналів. Нагадаємо основна властивість дискретного сигналу: його значення визначено не в усі моменти часу, а лише в лічильній множині точок. Якщо аналоговий сигнал має математичну модель виду безперервної або шматково-безперервної функції, то дискретний сигнал, що відповідає йому, являє собою послідовність відлікових значень сигналу в точках відповідно.

Дискретизуюча послідовність.

Насправді, зазвичай, відліки дискретних сигналів беруть у часі через рівний проміжок А, званий інтервалом (кроком) дискретизації:

Операцію дискретизації, тобто перехід від аналогового сигналу до дискретного сигналу можна описати, ввівши в розгляд узагальнену функцію

звану послідовністю, що дискретизує.

Очевидно, дискретний сигнал є функціонал (див. гл. 1), визначений на безлічі різноманітних аналогових сигналів і рівний скалярному добутку функції

Формула (15.3) вказує шлях практичної реалізації пристрою дискретизації аналогового сигналу. Робота дискретизатора заснована на операції стробування (див. гл. 12) - перемноження оброблюваного сигналу і «гребінчастої» функції Оскільки тривалість окремих імпульсів, з яких складається послідовність, що дискретизує, дорівнює нулю, на виході ідеального дискретизатора в рівновіддалені моменти часу виникають відлікові значення оброблюваного аналогового .

Мал. 15.1. Структурна схемаімпульсного модулятора

Модульовані імпульсні послідовності.

Дискретні сигнали почали використовувати ще у 40-х роках під час створення радіотехнічних систем з імпульсною модуляцією. Цей вид модуляції відрізняється тим, що як «несе коливання» замість гармонійного сигналу служить періодична послідовність коротких імпульсів.

Імпульсний модулятор (рис. 15.1) являє собою пристрій з двома входами, на один з яких подається вихідний аналоговий сигнал На інший вхід надходять короткі імпульси синхронізують з інтервалом повторення . Модулятор побудований таким чином, що в момент подачі кожного синхронізуючого імпульсу відбувається вимірювання миттєвого значення сигналу х(t). На виході модулятора виникає послідовність імпульсів, кожен з яких має площу, пропорційну відповідного відлікового значення аналогового сигналу.

Сигнал на виході імпульсного модулятора називатимемо модульованою імпульсною послідовністю (МІП). Природно, що дискретний сигнал є математичною моделлю МІП.

Зазначимо, що з принципової погляду характер імпульсів, у тому числі складається МІП, байдужий. Зокрема, ці імпульси можуть мати однакову тривалість, у той час як їхня амплітуда пропорційна відліковим значенням сигналу, що дискретизується. Такий вид перетворення безперервного сигналу отримав назву амплітудно-імпульсної модуляції (АІМ). Можливий інший спосіб – широтно-імпульсна модуляція (ШІМ). Тут амплітуди імпульсів на виході модулятора постійні, які тривалість (ширина) пропорційна миттєвим значенням аналогового коливання.

Вибір того чи іншого способу імпульсної модуляції диктується рядом технічних міркувань, зручністю схемної реалізації, а також характерними особливостями сигналів, що передаються. Наприклад, недоцільно використовувати АІМ у разі, якщо корисний сигнал змінюється в дуже широких межах, тобто, як часто кажуть, має широкий динамічний діапазон. Для неспотвореної передачі такого сигналу потрібен передавач із строго лінійною амплітудною характеристикою. Створення такого передавача – самостійна, технічно складна проблема. Системи ШІМ не висувають вимог до лінійності амплітудних характеристик передавального пристрою. Однак їх схемна реалізація може виявитися дещо складнішою в порівнянні з системами АІМ.

Математичну модель ідеальної МІП можна отримати в такий спосіб. Розглянемо формулу динамічного уявлення сигналу (див. гл. 1):

Оскільки МІП визначено лише в точках інтегрування у формулі (15.4) слід замінити підсумовуванням за індексом к. Роль диференціала гратиме інтервал (крок) дискретизації. Тоді математична модель модульованої імпульсної послідовності, утвореної нескінченно короткими імпульсами, виявиться заданою виразом

де - Вибіркові значення аналогового сигналу.

Спектральна щільність модульованої імпульсної послідовності.

Досліджуємо спектр сигналу, що виникає на виході ідеального імпульсного модулятора та описується виразом (15.5).

Зауважимо, що сигнал виду МІП з точністю до коефіцієнта пропорційності А дорівнює добутку функції та послідовності, що дискретизує.

Відомо, що спектр твору двох сигналів пропорційний згортку їх спектральних густин (див. гл. 2). Тому були відомі закони відповідності сигналів і спектрів:

то спектральна щільність МІП-сигналу

Щоб знайти спектральну щільність послідовності, що дискретизує, розкладемо періодичну функцію в комплексний ряд Фур'є:

Коефіцієнти цього ряду

Звернувшись до формули (2.44), отримуємо

тобто спектр дискретизуючої послідовності складається з нескінченної сукупності дельта-імпульсів у частотній ділянці. Ця спектральна щільність є періодичною функцією з періодом

Нарешті, підставивши формулу (15.8) в (15.7) та змінивши порядок проходження операцій інтегрування та підсумовування, знаходимо

Отже, спектр сигналу, отриманого в результаті ідеальної дискретизації нескінченно короткими стробуючі імпульсами, являє собою суму нескінченного числа копій спектра вихідного аналогового сигналу. Копії розташовуються на осі частот через однакові інтервали рівні значення кутової частоти першої гармоніки імпульсної послідовності, що дискретизує (рис. 15.2, а, б).

Мал. 15.2. Спектральна щільність модульованої імпульсної послідовності за різних значень верхньої граничної частоти: а - верхня гранична частота велика; б - верхня гранична частота мала (кольором позначена спектральна щільність вихідного сигналу, підданого дискретизації)

Відновлення безперервного сигналу модульованої імпульсної послідовності.

Надалі вважатимемо, що речовий сигнал має низькочастотний спектр, симетричний щодо точки і обмежений верхньою граничною частотою З рис. 15.2 б слід, що якщо , то окремі копії спектра не накладаються один на одного.

Тому аналоговий сигнал з таким спектром, підданий імпульсної дискретизації, може бути точно відновлений за допомогою ідеального ФНЧ, на вхід якого подана імпульсна послідовність виду (15.5). При цьому найбільший допустимий інтервал дискретизації, що узгоджується з теоремою Котельникова.

Дійсно, нехай фільтр, що відновлює безперервний сигнал, має частотний коефіцієнт передачі

Імпульсна характеристика цього фільтра описується виразом

Беручи до уваги, що МІП-сигнал виду (15.5) є зважена сума дельта-імпульсів, знаходимо відгук на виході фільтра, що відновлює.

Даний сигнал із точністю до масштабного коефіцієнта повторює вихідне коливання з обмеженим спектром.

Ідеальний ФНЧ фізично нереалізований і може лише теоретичної моделлю пояснення принципу відновлення повідомлення з його дискретним імпульсним відлікам. Реальний фільтр нижніх частот має АЧХ, яка або охоплює кілька пелюсток спектральної діаграми МІП, або, концентруючись поблизу нульової частоти, виявляється значно вже центральної пелюстки спектра. Наприклад на рис. 15.3 б-е наведені криві, що характеризують сигнал на виході RC-ланцюга, що використовується як відновлюючий фільтр (рис. 15.3, а).

Мал. 15.3. Відновлення безперервного сигналу за його імпульсними відліками за допомогою RC-ланцюга: а - схема фільтра; б – дискретний вхідний сигнал; в, г - АЧХ фільтра і сигнал на його виході у разі; д, е - те саме, для випадку

З наведених графіків видно, що реальний фільтр, що відновлює, неминуче спотворює вхідне коливання.

Зауважимо, що для відновлення сигналу можна використовувати як центральний, так і будь-який бічний пелюсток спектральної діаграми.

Визначення спектра аналогового сигналу за сукупністю відліків.

Маючи в своєму розпорядженні МИП-представлением, можна як відновити аналоговий сигнал, а й знайти його спектральну щільність. Для цього слід насамперед безпосередньо пов'язати спектральну щільність МІП з відліковими значеннями:

(15.13)

Ця формула вичерпно вирішує поставлену задачу при зазначеному вище обмеженні.

Сигналами називають інформаційні коди, які застосовуються людьми для того, щоб передавати повідомлення в інформаційної системи. Сигнал може подаватись, але його отримання не обов'язково. Тоді як повідомленням можна вважати тільки такий сигнал (або сукупність сигналів), який був прийнятий та декодований одержувачем (аналоговий та цифровий сигнал).

Одними з перших методів передачі без участі людей чи інших живих істот були сигнальні багаття. У разі виникнення небезпеки послідовно розлучалися багаття від одного посту до іншого. Далі ми розглядатимемо спосіб передачі інформації за допомогою електромагнітних сигналів і докладно зупинимося на розгляді теми аналоговий та цифровий сигнал.

Будь-який сигнал може бути представлений у вигляді функції, яка описує зміни його характеристик. Така вистава зручна для вивчення пристроїв та систем радіотехніки. Крім сигналу в радіотехніці, є ще шум, який є його альтернативою. Шум не несе корисної інформації та спотворює сигнал, взаємодіючи з ним.

Саме поняття дає можливість відволіктися від конкретних фізичних величин при розгляді явищ, пов'язаних із кодуванням та декодуванням інформації. p align="justify"> Математична модель сигналу в дослідженнях дозволяє спиратися на параметри функції часу.

Типи сигналів

Сигнали з фізичного середовища носія інформації поділяються на електричні, оптичні, акустичні та електромагнітні.

За методом завдання сигнал може бути регулярним та нерегулярним. Регулярний сигнал є детермінованою функцією часу. Нерегулярний сигнал у радіотехніці представлений хаотичною функцією часу та аналізується імовірнісним підходом.

Сигнали в залежності від функції, яка описує їх параметри можуть бути аналоговими та дискретними. Дискретний сигнал, який піддав квантування називається цифровим сигналом.

Обробка сигналу

Аналоговий та цифровий сигнал обробляється та спрямований на те, щоб передати та отримати інформацію, закодовану у сигналі. Після отримання інформації її можна застосовувати в різних цілях. В окремих випадках інформація піддається форматуванню.

Аналогові сигнали піддаються посиленню, фільтрації, модуляції та демодуляції. Цифрові ж ще можуть піддаватися стиску, виявлення та інших.

Аналоговий сигнал

Наші органи почуттів сприймають всю інформацію в аналоговому вигляді. Наприклад, якщо ми бачимо автомобіль, що проїжджає повз, ми бачимо його рух безперервно. Якби наш мозок міг отримувати інформацію про його становище раз на 10 секунд, люди постійно потрапляли б під колеса. Але ми можемо оцінювати відстань набагато швидше і ця відстань у кожний момент часу чітко визначена.

Абсолютно те саме відбувається і з іншою інформацією, ми можемо оцінювати гучність у будь-який момент, відчувати який тиск наші пальці чинять на предмети тощо. Іншими словами, практично вся інформація, яка може виникати в природі аналоговий вигляд. Передавати подібну інформацію найпростіше аналоговими сигналами, які є безперервними та визначені у будь-який момент часу.

Щоб зрозуміти, як виглядає аналоговий електричний сигнал, можна уявити графік, на якому буде відображена амплітуда по вертикальній осі і час по горизонтальній осі. Якщо ми, наприклад, заміряємо зміну температури, то графіку з'явиться безперервна лінія, що відображає її значення у кожен час. Щоб передати такий сигнал за допомогою електричного струмунам треба зіставити значення температури зі значенням напруги. Так, наприклад, 35.342 градуси за Цельсієм можуть бути закодовані як напруга 3.5342.

Аналогові сигнали раніше використовувалися у всіх видах зв'язку. Щоб уникнути перешкод, такий сигнал потрібно посилювати. Чим вище рівень шуму, тобто перешкод, тим більше треба посилювати сигнал, щоб його можна було прийняти без спотворення. Такий метод обробки сигналу витрачає багато енергії виділення тепла. При цьому посилений сигнал може стати причиною перешкод для інших каналів зв'язку.

Наразі аналогові сигнали ще застосовуються в телебаченні та радіо, для перетворення вхідного сигналу у мікрофонах. Але, загалом, цей тип сигналу повсюдно витіснений чи витісняється цифровими сигналами.

Цифровий сигнал

Цифровий сигнал представлений послідовністю цифрових значень. Найчастіше зараз застосовуються двійкові цифрові сигнали, оскільки вони використовуються у двійковій електроніці та легше кодуються.

На відміну від попереднього типу сигналу, цифровий сигнал має два значення «1» і «0». Якщо ми згадаємо наш приклад із вимірюванням температури, то сигнал буде сформований інакше. Якщо напруга, яка подається аналоговим сигналом відповідає значенню вимірюваної температури, то цифровому сигналі для кожного значення температури буде подаватися певна кількість імпульсів напруги. Сам імпульс напруги тут дорівнюватиме «1», а відсутність напруги – «0». Приймальна апаратура декодуватиме імпульси та відновить вихідні дані.

Уявивши, як виглядатиме цифровий сигнал на графіку, ми побачимо, що перехід від нульового значення до максимального відбувається різко. Саме ця особливість дозволяє приймаючій апаратурі чіткіше «бачити» сигнал. Якщо виникають перешкоди, приймачеві простіше декодувати сигнал, ніж при аналоговій передачі.

Однак цифровий сигнал з дуже великим рівнем шуму відновити неможливо, тоді як аналогового типупри великому спотворенні є можливість «видудити» інформацію. Це з ефектом обриву. Суть ефекту у цьому, що цифрові сигнали можуть передаватися певні відстані, та був просто обриваються. Цей ефект виникає повсюдно та вирішується простою регенерацією сигналу. Там, де сигнал обривається, слід вставити повторювач або зменшити довжину лінії зв'язку. Повторювач не підсилює сигнал, а розпізнає його початковий вигляд і видає його точну копію і може використовуватися як завгодно в ланцюзі. Такі способи повторення сигналу активно застосовують у мережевих технологіях.

Крім іншого аналоговий і цифровий сигнал відрізняється і можливість кодування та шифрування інформації. Це є однією з причин переходу мобільного зв'язкуна "цифру".

Аналоговий та цифровий сигнал та цифро-аналогове перетворення

Слід ще трохи розповісти про те, як аналогова інформація передається по цифровим каналамзв'язку. Знову вдамося до прикладів. Як говорилося звук – це аналоговий сигнал.

Що відбувається в мобільних телефонах, які передають інформацію цифровими каналами

Звук, потрапляючи в мікрофон, піддається аналого-цифровому перетворенню (АЦП). Цей процес складається з 3 ступенів. Беруться окремі значення сигналу через однакові часи, цей процес називається дискретизація. За теоремою Котельникова про пропускну спроможність каналів, частота взяття цих значень має бути вдвічі вищою, ніж сама висока частотасигналу. Тобто, якщо в нашому каналі стоїть обмеження на частоту 4 кГц, то частота дискретизації становитиме 8 кГц. Далі всі вибрані значення сигналу округляються або, інакше кажучи, квантуються. Чим більше рівнів буде створено, тим вище буде точність відновленого сигналу на приймачі. Потім всі значення перетворюються на двійковий код, який передається на базову станціюі потім доходить до іншого абонента, що є приймачем. У телефоні приймача відбувається процедура цифроаналогового перетворення (ЦАП). Це зворотна процедура, мета якої на виході отримати сигнал якомога ідентичніший вихідному. Далі аналоговий сигнал виходить у вигляді звуку з динаміка телефону.

Щодня люди стикаються з використанням електронних приладів. Без них неможливе сучасне життя. Адже йдеться про телевізор, радіо, комп'ютер, телефон, мультиварку та інше. Раніше ще кілька років тому ніхто не замислювався про те, який сигнал використовується в кожному працездатному приладі. Зараз слова «аналоговий», «цифровий», «дискретний» вже давно на слуху. Деякі види сигналів із перерахованих є якісними та надійними.

Цифрова передача почала використовуватися набагато пізніше, ніж аналогова. Це пов'язано з тим, що такий сигнал набагато простіше обслуговувати та й техніка на той момент не була настільки вдосконалена.

З поняттям «дискретність» стикається кожна людина постійно. Якщо перекладати це слово з латинської мови, то означатиме «переривчастість». Заглиблюючись далеко в науку, можна сказати, що дискретний сигнал є методом передачі інформації, який передбачає зміну в часі середовища-переносника. Остання набуває будь-якого значення з усіх можливих. Зараз дискретність йде на другий план, після того, як було ухвалено рішення виробляти системи на чіпі. Вони є цілісними, проте компоненти тісно взаємодіють друг з одним. У дискретності все з точністю навпаки - кожна деталь завершена і пов'язані з іншими з допомогою спеціальних ліній зв'язку.

Сигнал

Сигнал є спеціальний кодякий передається в простір однією або декількома системами. Це формулювання є загальним.

У сфері інформації та зв'язку сигналом названо спеціальний носій будь-яких даних, який використовується для передачі повідомлень. Він може бути створений, але не прийнятий, остання умова не є обов'язковою. Якщо сигнал є повідомленням, його «ловля» вважається необхідною.

Описуваний код визначається математичною функцією. Вона характеризує всі можливі зміни параметрів. У радіотехнічній теорії ця модель вважається базовою. У ній аналогом сигналу був названий шум. Він є функцією часу, яка вільно взаємодіє з переданим кодом і спотворює його.

У статті охарактеризовано види сигналів: дискретний, аналоговий та цифровий. Також коротко дана основна теорія з описуваної теми.

Види сигналів

Існує кілька наявних сигналів. Розглянемо які бувають види.

1. По фізичному середовищі носія даних поділяють електричний сигнал, оптичний, акустичний та електромагнітний. Є ще кілька видів, але вони маловідомі.
2. За способом завдання сигнали поділяються на регулярні та нерегулярні. Перші є детерміновані методи передачі даних, які задаються аналітичною функцією. Випадкові формулюються за рахунок теорії ймовірності, а також вони приймають будь-які значення в різні проміжки часу.
3. Залежно від функцій, які описують всі параметри сигналу, методи передачі можуть бути аналоговими, дискретними, цифровими (спосіб, який є квантованим за рівнем). Вони використовуються для роботи багатьох електричних приладів.

Тепер читачеві відомі усі види передачі сигналів. Розібратися в них не важко будь-якій людині, головне - трохи подумати і згадати шкільний курс фізики.

Навіщо обробляється сигнал?

Сигнал обробляється з метою передачі та отримання інформації, яка в ньому зашифрована. Як тільки вона буде вилучена, її можна використовувати у різний спосіб. В окремих ситуаціях її переформатують.

Існує й інша причина обробки всіх сигналів. Вона полягає у невеликому стисканні частот (щоб не пошкодити інформацію). Після цього її форматують та передають на повільних швидкостях.

В аналоговому та цифровому сигналах використовуються особливі методи. Зокрема, фільтрація, пакунок, кореляція. Вони необхідні відновлення сигналу, якщо він пошкоджений чи має шум.

Створення та формування

Найчастіше для формування сигналів необхідний аналого-цифровий (АЦП) і найчастіше вони обидва використовуються лише в ситуації із застосуванням DSP-технологій. В інших випадках підійде лише використання ЦАП.

При створенні фізичних аналогових кодів з подальшим застосуванням цифрових методів покладаються отриману інформацію, яка передається зі спеціальних приладів.

Динамічний діапазон

Обчислюється різницею більшого та меншого рівня гучності, що виражені в децибелах. Він повністю залежить від твору та особливостей виконання. Йдеться як про музичні треки, так і про звичайні діалоги між людьми. Якщо брати, наприклад, диктора, який читає новини, його динамічний діапазон коливається в районі 25-30 дБ. А під час читання якогось твору він може зростати до 50 дБ.

Аналоговий сигнал

Аналоговий сигнал є безперервним у часі способом передачі. Недоліком його можна назвати присутність шуму, що іноді призводить до повної втрати інформації. Дуже часто виникають такі ситуації, що неможливо визначити де в коді важливі дані, а де звичайні спотворення.

Саме через це цифрова обробкасигналів набула великої популярності і поступово витісняє аналогову.

Цифровий сигнал

Цифровий сигнал є особливим, він описується за рахунок дискретних функцій. Його амплітуда може прийняти певне значення вже з заданих. Якщо аналоговий сигнал здатний надходити з великою кількістю шумів, то цифровий відфільтровує більшу частину отриманих перешкод.

Крім цього, такий вид передачі переносить інформацію без зайвого смислового навантаження. Через один фізичний канал може бути відправлено відразу кілька кодів.

Види цифрового сигналу немає, оскільки він виділяється як окремий і самостійний метод передачі. Він є двійковим потоком. У наш час такий сигнал вважається найпопулярнішим. Це з простотою використання.

Застосування цифрового сигналу

Чим відрізняється цифровий електричний сигнал від інших? Тим, що він здатний здійснювати в ретранслятор повну регенерацію. Коли обладнання зв'язку надходить сигнал, що має найменші перешкоди, він відразу ж змінює свою форму на цифрову. Це дозволяє, наприклад, телевежі знову сформувати сигнал, але без шумового ефекту.

Якщо код надходить вже з великими спотвореннями, то, на жаль, відновленню він не підлягає. Якщо брати в порівнянні аналоговий зв'язок, то в аналогічній ситуації ретранслятор може отримати частину даних, витрачаючи багато енергії.

Обговорюючи стільниковий зв'язокрізних форматів, при сильному спотворенні на цифровій лінії розмовляти практично неможливо, оскільки не чути слова чи фрази. Аналоговий зв'язок у такому разі дієвіший, адже можна продовжувати вести діалог.

Саме через подібні неполадки цифровий сигнал ретранслятори формують дуже часто для того, щоб скоротити розрив лінії зв'язку.

Дискретний сигнал

Зараз кожна людина користується мобільним телефоном чи якоюсь «дзвонилкою» на своєму комп'ютері. Одне із завдань приладів або програмного забезпечення- це передача сигналу, у разі голосового потоку. Для перенесення безперервної хвилі необхідний канал, який би пропускну здатність вищого рівня. Саме тому було вирішено використовувати дискретний сигнал. Він створює не саму хвилю, а її цифровий вигляд. Чому ж? Тому що передача йде від техніки (наприклад, телефону чи комп'ютера). У чому переваги такого виду перенесення інформації? З його допомогою зменшується загальна кількість даних, що передаються, а також легше організується пакетна відправка.

Поняття «дискретизація» вже давно стабільно використовується у роботі обчислювальної техніки. Завдяки такому сигналу передається не безперервна інформація, повністю закодована спеціальними символами і літерами, а дані, зібрані в особливі блоки. Вони є окремими та закінченими частинками. Такий метод кодування вже давно відсунувся на другий план, проте не зник повністю. За допомогою нього можна легко передавати невеликі шматки інформації.

Порівняння цифрового та аналогового сигналів

Купуючи техніку, навряд чи хтось думає про те, які види сигналів використані в тому чи іншому приладі, а про їхнє середовище та природу тим більше. Але іноді все ж таки доводиться розбиратися з поняттями.

Вже давно стало зрозуміло, що аналогові технології втрачають попит, адже їхнє використання нераціональне. Натомість приходить цифровий зв'язок. Потрібно розуміти, про що йде моваі від чого людство відмовляється.

Якщо говорити коротко, то аналоговий сигнал - спосіб передачі, який передбачає опис даних безперервними функціями часу. По суті, кажучи конкретно, амплітуда коливань може дорівнювати будь-якому значенню, що знаходиться в певних межах.

Цифрова обробка сигналів описується дискретними функціями часу. Інакше висловлюючись, амплітуда коливань цього дорівнює строго заданим значенням.

Переходячи від теорії до практики, треба сказати, що аналоговому сигналу характерні перешкоди. З цифровим таких проблем немає, тому що він успішно їх «згладжує». За рахунок нових технологій такий метод передачі даних здатний самотужки без втручання вченого відновити всю вихідну інформацію.

Говорячи про телебачення, можна вже впевнено сказати: аналогова передача давно зжила себе. Більшість споживачів переходять на цифровий сигнал. Мінус останнього полягає в тому, що якщо аналогову передачу здатний приймати будь-який прилад, то сучасніший спосіб - тільки спеціальна техніка. Хоч і попит на застарілий метод вже давно впав, все ж такі види сигналів досі не здатні повністю піти з повсякденного життя.

Дискретність у перекладі з латинської означає переривчастість. Це поняттязастосовується у різних галузях науки, зокрема електроніці, фізиці, біології, математиці тощо. В електроніці існує поняття дискретного сигналу, що передбачає передачу інформації в умовах зміни можливих значень середовища. Крім цього уривчастість використовується і в інших більш педантичних сферах, наприклад, в мікроелектроніці. Зокрема розробки дискретних схем що становлять елементи ліній зв'язку.

Як застосовується дискретність в електроніці

Існуючі сучасні технологіїзв'язки, у тому числі і розроблені для цього комп'ютерні програми, забезпечують передачу голосу звукового потоку. При цьому розробники подібного обладнання та програмного забезпечення стикаються з тим, що голосовий потік – це безперервна хвиля, передача якої можлива лише на каналі з високою пропускною здатністю. Його застосування надто затратне як у плані ресурсів, так і фінансово. Ця проблема вирішується використанням принципів дискретності.

Дискретний сигнал є замість стандартної безперервної хвилі спеціальний цифровий вираз, здатний її описати. З встановленою частотою параметри хвилі конвертуються в цифрову інформацію та надсилаються для прийому. Фактично, виходить забезпечити зв'язок із мінімальним застосуванням ресурсів та енергії.

Дискретність дозволяє значно зменшити сумарний потік даних, формуючи з нього пакетну передачу. При цьому завдяки тому, що дотримується вибірка хвилі з проміжками між роботою та паузами, виключається ймовірність спотворення. Створюється гарантія, що відправлену частину пакетних даних буде доставлено за призначенням, а за нею вже передається наступна частина. У випадку зі звичайними хвилями, можливість перешкод набагато вища.

Приклади найпростішої дискретності

Підручники з фізики пояснення поняття дискретності при застосуванні його до сигналу часто наводять аналогію з друкованою книгою. Так, під час її читання сприймається безперервний потік викладеної інформації. При цьому фактично вся викладена в ній інформація це код, що складається з набору літер, прогалин і розділових знаків. Спочатку спосіб спілкування людини – це голос, але за допомогою листа можна записати звук за допомогою буквеного коду. При цьому, якщо розглядати в плані ємності в кілобайтах або мегабайтах, то обсяг надрукованого тексту займатиме менше місця, ніж його звуковий запис.

Повертаючись, наприклад, з книгою виходить, що її автор створює певний дискретний сигнал, розбиваючи звуковий потік на блоки та викладаючи їх певним способом кодування, тобто письмовою мовою. Сам читач, який відкриває книгу за допомогою своїх знань у кодуванні та думці, об'єднує дискретні літери в безперервний інформаційний потік. Цей прикладдуже вдало допомагає спрощеною мовою пояснити навіщо потрібна дискретність і чому вона так тісно пов'язана з сигналами, що застосовуються в електроніці.

Найпростішим прикладом візуальної дискретності можна назвати старі мальовані мультфільми. Їхній кадр складався з десятків картинок, які йшли один за одним з невеликими паузами. Кожна наступна картинка трохи змінюється, тому людині здається, що персонажі на екрані рухаються. Саме завдяки дискретності взагалі можливо формувати зображення, що рухається.

Приклад із мальованими мультфільмами відображає лише частину якості дискретності. Аналогічна технологія застосовується і під час створення відео. Варто згадати діафільми або старі фільми, коли на одній довгій стрічці йде безліч маленьких картинок, при зміні яких створюється ефект руху на екрані. Хоча сучасні технології і відійшли від матеріальних носіїв кадрів такого плану, але, як і раніше, використовується принцип дискретності, хоч і видозмінений.

Дискретний сигнал

Дане поняття дозволяє відобразити протилежне явище безперервного сигналу. При використанні безперервності одним із проявів виступає звукова хвиля з певною амплітудою та частотою, яка транслюється постійно без пауз. Хоча і існує дещо цілком ефективних способівобробки безперервного або так званого аналогового сигналу, що дозволяють зменшити обсяг інформаційного потоку, але вони не такі дієві. Використання дискретної переробки дозволяє робити обладнання менш об'ємним та відмовитися від дорогих комунікацій. В електроніці поняття дискретний і цифровий сигнал це майже те саме.

До незаперечних переваг дискретного сигналу можна віднести:

• Можливість уникнути спотворення інформації.
• Забезпечення високої стійкості до перешкод, що можливе в результаті застосування кодування інформації.
• Можливість архівування даних збереження ресурсів носіїв.
• Забезпечує можливість трансляції інформації з різних джерел по єдиному каналу.
• Наявність спрощеного математичного опису.

Не позбавлена ​​дискретності та недоліків. При її використанні потрібне застосування високих технологій, тому відповідальні деталі електронних механізмів втрачають можливість проведення кустарного ремонту. При серйозній поломці потрібна заміна окремих агрегатів. Крім цього можлива часткова втрата інформації, що міститься в дискретному сигналі.

Способи реалізації дискретності під час роботи з сигналами

Як було з'ясовано, дискретний сигнал є послідовність цифрових закодованих значень. Існують різні способикодування, але одним із найпопулярніших вважаються двійкові цифрові сигнали. Вони використовуються практично у всіх електронних пристроях, оскільки легко кодуються та декодуються.

Дискретний цифровий сигнал має два значення «1» та «0». Для передачі створюється імпульсне напруга. Після генерації імпульсу пристрій, що його приймає, сприймає частину сигналу як «1», а наступну після цього паузу як «0». Декодующая апаратура оцінює частоту імпульсів, що подаються, і проводить їх відновлення в початкові дані. Якщо розглядати графік дискретного сигналу, можна побачити, що перехід між нульовим та максимальним значеннямвідбувається миттєво. Графік складається з прямокутних кутів, коли лінія між верхнім та нижнім значенням не має. плавного переходу. Завдяки цьому апаратура, що приймає, зчитує інформацію чітко, тим самим виключаються перешкоди, оскільки навіть слабо прийнятий імпульс читатиметься як максимум, тобто «1», а пауза як «0».

Хоча дискретність і здатна значно зменшити утворення перешкод, але може виключити їх повну відсутність. Якщо є великий рівень шуму цифрового потоку, відновити дані з отриманих сигналів неможливо. У випадку з безперервними аналоговими сигналами можна застосовувати різні фільтри, щоб прибрати спотворення та відновити інформацію. Саме тому принцип дискретності застосовується далеко не завжди.

Технічна реалізація принципів дискретності

Дискретні сигнали використовуються для запису на відомі носії, такі як CD, DVD тощо. Їх читають цифрові програвачі, мобільні телефони, модеми та практично будь-яке технічне обладнання, яким всі користуються щодня. Усі мультимедійні технології складаються з пристроїв стиснення, кодування та декодування, що дозволяє працювати з дискретними сигналами.

Навіть ті сфери, які спочатку використовували безперервні технології передачі даних, починають відмовлятися від такого способу та впроваджують дискретність. Вся сучасна аудіотехніка працює саме таким способом. Також відбувається поступова відмова від аналового телемовлення. Відсутність різкого переходу з однієї технології на другу спостерігається завдяки тому, що дискретний сигнал можна конвертувати назад в аналоговий. Це забезпечує певну сумісність різних систем.

Якщо розглядати приклади обладнання, де застосовуються принципи дискретності, то до таких прикладів можна віднести:

• Звукові карти.
• Електронні музичні інструменти
• Навігатори.
• Цифрові камери.

Сфера застосування принципу дискретності дуже велика. У зв'язку з цим обладнання, де воно впроваджується, значно прогресує, при цьому зручність застосування такої апаратури багаторазово зростає.

Сигнали можуть бути: аналогові (безперервні) та дискретні.

Дискретний сигнал- Інформаційний сигнал. Сигнал називається дискретним, якщо може приймати лише кінцеве число значень.

Див. також

Дискретний сигнал - сигнал, що має кінцеве число значень. Зазвичай сигнали, що передаються через дискретні канали мають два або три значення. Використання сигналів із трьома значеннями забезпечує синхронізацію передачі.

Література

• Самофалов К.Г., Романкевич А.М., Валуйський В.М., Каневський Ю.С., Піневич М.М.Прикладна теорія цифрових автоматів – К.: Вища школа, 1987. – 375 с.

Wikimedia Foundation. 2010 .

• Дискретне перетворення Фур'є над кінцевим полем
• Дискриміновані групи населення Японії

Дивитись що таке "Дискретний сигнал" в інших словниках:

Дискретний сигнал- Сигнал, що має кінцеве число значень. Зазвичай сигнали, що передаються через дискретні канали мають два або три значення. Використання сигналів із трьома значеннями забезпечує синхронізацію передачі. Англійською мовою: Discrete signal Синоніми:… … Фінансовий словник

дискретний сигнал

дискретний сигнал- Сигнал, інформативний параметр якого може змінюватися лише уривчасто і мати лише кінцеве число значень у заданому діапазоні протягом певного інтервалу часу. [Джерело] EN discretely timed signal discrete signal a signal… … Довідник технічного перекладача

Дискретний сигнал- 13. Дискретний сигнал Сигнал, що має кінцеве число значень величин Джерело …

дискретний сигнал- Discretusis signales statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. sampled signal vok. abgetastetes Signal, n rus. дискретний сигнал; m pranc. signal échantillonné, m; signal discret, m … Automatikos terminų žodynas

дискретний сигнал- Сигнал, що описується дискретною функцією часу … Політехнічний термінологічний тлумачний словник

дискретний сигнал часу- Discretinamojo laiko signales statusas T sritis radioelectronika atitikmenys: angl. discrete time signal vok. diskretes Zeitsignal, n rus. дискретний сигнал часу, m pranc. signal discret de temps, m … Radioelektronikos terminų žodynas

Сигнал (техніка)- Сигнал у теорії інформації та зв'язку називається матеріальний носій інформації, який використовується для передачі повідомлень по системі зв'язку. Сигналом може бути будь-який фізичний процес, параметри якого змінюються відповідно до … Вікіпедія

Дискретний- (Від лат. discretus роздільний, уривчастий). Це прикметник може використовуватися у різних контекстах: У дискретної математики дискретним називається счётное безліч, ця концепція також важлива у комбінаториці та теорії ймовірностей. Загалом… … Вікіпедія

дискретний- 4.2.6 дискретний: Що відноситься до даних, що складаються з окремих елементів, таких як символи, або до фізичних величин, що мають кінцеве число різних значень, що розпізнаються, а також до процесів і функціональних блоків, що використовують ці … Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації