Signalarten, Modulation

Analoger Wert — ein Wert, dessen Werte sich in einem bestimmten Intervall kontinuierlich ändern. Sein spezifischer Wert hängt nur von der Genauigkeit des Messgeräts ab. Dies ist zum Beispiel die Temperatur.

Ein diskreter Wert — eine Größe, deren Werte sich stark ändern. Zum Beispiel die Anzahl der Schüler im Klassenzimmer. Messsignal – ein Signal, das quantitative Informationen über die gemessene physikalische Größe enthält. Zum Beispiel die Spannung am Ausgang eines thermoelektrischen Wandlers, der die Temperatur misst.

Datenalarm — die Form der Darstellung einer Datennachricht durch eine physikalische Größe, wobei die Änderung eines oder mehrerer Parameter ihre Änderung widerspiegelt.

Signale sind in der Mikroprozessortechnik elektrische Größen (Strom, Spannung). Ein für ein Datensignal repräsentativer Parameter ist ein Datensignalparameter, dessen Änderung eine Änderung in der Datennachricht widerspiegelt (Amplitude, Frequenz, Phase, Impulsdauer, Pausendauer).

Analoges Datensignal – ein Datensignal, in dem jeder der darstellenden Parameter durch eine Funktion der Zeit und einen kontinuierlichen Satz möglicher Werte beschrieben wird, d. h.Analoge Signale werden durch eine kontinuierliche (oder stückweise kontinuierliche) Funktion xа(t) beschrieben, und die Funktion selbst und das Argument t können in einigen Intervallen beliebige Werte annehmen

Ein analoges Signal f (t) heißt periodisch, wenn es eine reelle Zahl T gibt, so dass f (t + T) = f (t) für jedes t gilt, und T heißt die Periode des Signals.

Diskretes Datensignal – unterscheidet sich von Analoga dadurch, dass seine Werte nur zu diskreten Zeitpunkten bekannt sind. Diskrete Signale werden durch Gitterfunktionen – Sequenzen – xd (nT) beschrieben, wobei T = const das Abtastintervall (Periode) ist, n = 0, 1, 2,….

Die Funktion xd (nT) selbst kann zu diskreten Zeitpunkten in einem bestimmten Intervall beliebige Werte annehmen. Diese Funktionswerte werden Funktionsmuster oder Samples genannt. Eine andere Schreibweise für die Gitterfunktion x(nT) ist x(n) oder xn. Die Folge x(n) kann je nach Definitionsintervall der Funktion endlich oder unendlich sein.

Quantisiertes Datensignal — unterscheidet sich von analog oder diskret dadurch, dass der Wertebereich eines kontinuierlichen oder diskreten Werts in eine endliche Anzahl von Intervallen unterteilt wird. Die einfachste Form der Quantisierung ist die Division einer ganzen Zahl durch eine natürliche Zahl, die als Quantisierungsfaktor bezeichnet wird.

Digitales Datensignal – ein Signal, in dem jeder der darstellenden Parameter durch eine diskrete Zeitfunktion und eine endliche Menge möglicher Werte beschrieben wird. Digitale Signale werden durch quantisierte Gitterfunktionen x° C(nT) beschrieben. Wenn aus einem analogen Signal ein digitales Signal gewonnen wird, erfolgt eine Abtastung und Quantisierung.

Binäres digitales Signal — ein Datensignal, das eine Methode zur Darstellung von Informationen über den Wert eines Parameters in Form einer Mehrbitkombination aus zwei Werten – Null und Eins – verwendet und üblicherweise als Binärcode bezeichnet wird.

Im Binärcode werden nur zwei Ziffern verwendet: 1 und 0. Jede Zahl enthält eine Reihe von Ziffern, von denen jede nur eine dieser Ziffern enthalten kann. Eine Zahl entspricht einem Zustand eines Elements, beispielsweise einem geschlossenen Kontakt, und die andere einem anderen Zustand eines Elements – einem offenen Kontakt.

Im Binärsystem ist die Einheit jedes Bits doppelt so groß wie das benachbarte Bit niedrigerer Ordnung. Bei ganzen Zahlen ist die Einheit des ersten (niedrigstwertigen) Bits 20=1, die Einheit der zweiten Ziffer ist 2 • 20=21 = 2, dritter — 2 • 21=22= 4, vierter 2 • 22=23= 8 usw. Beispielsweise ist die Dezimalzahl 214 214 = 2·102+1·101+0·25+4·100 und im Binärsystem 214 = 1·27+1·26+0·25+1·24+0·23 +1• 22+1•21+0•20 und wird als 11010110 geschrieben.

Modulation - der Vorgang der Änderung eines oder mehrerer Parameter einer hochfrequenten Trägerschwingung gemäß dem Gesetz eines niederfrequenten Informationssignals (Nachricht).

Aufgrund der einfachen Codierung und Verarbeitung werden heutzutage binäre digitale Signale in digitalen elektronischen Geräten verwendet. Zur Übertragung eines digitalen Signals über Kommunikationskanäle (z. B. elektrische oder Funkkanäle) werden verschiedene Modulationsarten verwendet.

Betrachten wir Beispiele für die Darstellung von Parametern von Datensignalen am Beispiel verschiedener Modulationsarten (siehe Abb. 1). Neben den betrachteten Modulationsarten gibt es auch Phase (PM), Zeitimpuls (VIM), Pulsbreite (PWM) und andere Modulationen.

Reis. 1. Verschiedene Arten der Signalmodulation – unterschiedliche Darstellungsparameter von Datensignalen

Um das Wesen eines digitalen Signals zu verstehen, betrachten Sie die folgende Klassifizierung. In der Digitaltechnik werden Signale unterschieden (Abb. 2):

• beliebig groß und zeitlich kontinuierlich (analog);

• zufällig in der Größe und diskret in der Zeit (diskret);

• quantisiert in der Größe und kontinuierlich in der Zeit (quantisiert);

• quantisiert im Betrag und diskret in der Zeit (digital).

Reis. 2. Analoge, diskrete, quantisierte und digitale Signale

Analoge Signale werden häufig verwendet, um sich ständig ändernde physikalische Größen darzustellen. Zum Beispiel ein analoges elektrisches Signal, das von erfasst wird von einem Thermoelement, trägt Informationen über Temperaturänderungen, ein Signal von einem Mikrofon – über schnelle Druckänderungen in einer Schallwelle usw.

In der Digital- und Impulstechnik ist die Terminologie nicht etabliert. Ein diskretes Signal ist also ein Signal, dessen repräsentative Parameterwerte nur zu bestimmten Zeitpunkten bekannt sind, und es ist im Gegensatz zum analogen Signal auch ein Signal, dessen repräsentativer Parameter nur feste Werte annehmen kann (normalerweise zwei: logisch). „Null“ oder logische „Einheit“).

Im zweiten Fall wäre es richtig, das Signal quantisiert zu nennen, Industriemodule werden jedoch „diskrete Signaleingangsmodule“ genannt. Signale nutzen nicht nur unterschiedliche physikalische Größen zur Informationsvermittlung, sondern unterscheiden sich auch in ihren Darstellungsparametern.