Понятие сигнала в радиосвязи

Для чего обрабатывается сигнал?

Сигнал обрабатывается с целью передачи и получения информации, которая в нем зашифрована. Как только она будет извлечена, ее можно использовать различными способами. В отдельных ситуациях ее переформатируют.

Существует и другая причина обработки всех сигналов. Она заключается в небольшом сжатии частот (чтобы не повредить информацию). После этого ее форматируют и передают на медленных скоростях.

В аналоговом и цифровом сигналах используются особенные методы. В частности, фильтрация, свертка, корреляция. Они необходимы для восстановления сигнала, если он поврежден или имеет шум.

Детерминированный (регулярный) и случайный (недетерминированный) сигналы

• Детерминированный (регулярный) сигнал, это сигнал, который может быть задан точными функциональными зависимостями от пространственных координат и времени.
• Случайный сигнал — сигнал, который нельзя описать точными математическими соотношениями. Эти сигналы рассматриваются как выборочные значения или реализации из некоторого ансамбля сигналов, и математическое описание не для каждого отдельного сигнала (который есть случайная величина или функция), а для ансамбля(процесса) в целом. Эти сигналы описываются не точными выражениями, а при помощи осредненных характеристик.

Прямоугольный сигнал

Прямоугольные сигналы отличаются от меандров тем, что длительности положительной и отрицательной частей периода не равны между собой. Прямоугольные сигналы поэтому классифицируются как несимметричные сигналы.

В данном случае я изобразил сигнал, принимающий только положительные значения, хотя, в общем случае, отрицательные значения сигнала могут быть значительно ниже нулевой отметки.

На изображенном примере, длительность положительного импульса больше, чем длительность отрицательного, хотя, это и не обязательно. Главное, чтобы форма сигнала была прямоугольной.

Отношение периода повторения сигнала , к длительности положительного импульса , называют скважностью:

Величину обратную скважности называют коэффициентом заполнения (duty cycle):

Прямоугольные сигналы могут использоваться для регулирования количества энергии, отдаваемой в нагрузку, такую, например, как лампа или двигатель, изменением скважности сигнала. Чем выше коэффициент заполнения, тем больше среднее количество энергии должно быть отдано в  нагрузку, и, соответственно, меньший коэффициент заполнения, означает меньшее среднее количество энергии, отдаваемое в нагрузку. Отличным примером этого является использование широтно-импульсной модуляции в регуляторах скорости

Термин широтно-импульсная модуляция (ШИМ) буквально и означает «изменение ширины импульса».

В словаре Ожегова

СИГНАЛ, -а, м. 1. Условный знак для передачи на расстояние каких-н. сведений, сообщений. Звуковой, визуальный, световой с, Дать с. С. 808 (от терпящих бедствие в море; также перен.: призыв о помощи в беде). 2. перен. То, что служит толчком к началу какого-н. действия. Статья послу-жила сигналом к дискуссии, 3. перен. Предупреждение, сообщение о чем-н. нежелательном. Прислушиваться к сигналам с мест. Сигналы общественности. || прил. сигнальный, -ая, -ое (к 1 знач.). Сигнальные огни. Сигнальная связь. С. пистолет (ракетница). С. экземпляр (первый, до тиража, готовый экземпляр произведения печати).

Дети-аудиалы

«В одно ухо влетело, в другое вылетело» — это о ком угодно, но только не про аудиалов! Именно слух является главным каналом восприятия данного психотипа. Такие дети ловят интонацию собеседника, оценивают тембр голоса, им не важно, что говорят, важно — как. Аудиалу нетрудно узнать любого человека по голосу. У него прекрасная память и слух. Лучше не перебивайте аудиала — он этого не любит. «Слушатель» — большой любитель споров и невероятных историй, обожает музыку, знает на память много стихотворений, с удовольствием декламирует.  Предпочитает учиться по лекциям и аудиокнигам, не любит читать и писать. Типичные проблемы ребенка-аудиала – трудности с орфографией и чтением, рассеянность и забывчивость

Для улучшения навыков концентрации детям рекомендуется проговаривать свои действия. Полезно походить на курсы ментальной арифметики, чтобы внутренняя сосредоточенность вошла в привычку и не вызывала напряжения

Типичные проблемы ребенка-аудиала – трудности с орфографией и чтением, рассеянность и забывчивость. Для улучшения навыков концентрации детям рекомендуется проговаривать свои действия. Полезно походить на курсы ментальной арифметики, чтобы внутренняя сосредоточенность вошла в привычку и не вызывала напряжения.

Как воспринимается информация?

Восприятие информации – это знакомство человека с предметами, объектами и людьми, которые его окружают. Информация воспринимается людьми с помощью пяти чувств: зрения, осязания, обоняния, слуха и вкуса. Мы слышим музыку, пробуем еду, смотрим фильмы, пожимаем друг другу руку. Благодаря нашим органам чувств, мы анализируем полученные сведения, получаем представления о них. Кроме этого, мы опираемся на прошлый личностный опыт и знания, которые уже у нас есть. Собирая всё это в одно целое, мы получаем полный спектр информации о каком-либо предмете или человеке. Методы восприятия материала основаны на процессах, которые связаны с психикой людей:

• Мышление. Когда человек с чем-то знакомится, он вспоминает сведения, которые уже знает.
• Коммуникация. Человек может назвать что-либо.
• Эмоции. На разные явления человек реагирует по-разному.
• Воля. Человек может организовать восприятие.

Периодические сигналы

Периодические сигналы являются самыми распространенными, поскольку включают в себя синусоиды. Переменный ток в розетке дома представляет из себя синусоиду, плавно изменяющуюся с течением времени с частотой 50Гц.

Время, которое проходит между отдельными повторениями цикла синусоиды называется ее периодом. Другими словами, это время, необходимое для того, чтобы сигнал начал повторяться.

Период может изменяться от долей секунды до тысяч секунд, так как он связан с его частотой. Например, синусоидальный сигнал, которому требуется 1 секунда для совершения полного цикла, имеет период равный одной секунде. Аналогично, для синусоидального сигнала, которому требуется  5 секунд для совершения полного цикла, имеет период равный 5 секундам, и так далее.

Итак, отрезок времени, который требуется для сигнала, чтобы завершить полный цикл своего изменения, прежде чем он вновь повторится, называется периодом сигнала и измеряется в секундах. Мы можем выразить сигнал в виде числа периодов T в секунду, как показано на рисунке ниже.

Применение цифрового сигнала

Чем же отличается цифровой электрический сигнал от других? Тем, что он способен совершать в ретрансляторе полную регенерацию. Когда в оборудование связи поступает сигнал, имеющий малейшие помехи, он сразу же меняет свою форму на цифровую. Это позволяет, например, телевышке снова сформировать сигнал, но уже без шумового эффекта.

В том случае, если код поступает уже с большими искажениями, то, к сожалению, восстановлению он не подлежит. Если брать в сравнении аналоговую связь, то в аналогичной ситуации ретранслятор может извлечь часть данных, затрачивая много энергии.

Обсуждая сотовую связь разных форматов, при сильном искажении на цифровой линии разговаривать практически невозможно, так как не слышны слова или целые фразы. Аналоговая связь в таком случае более действенна, ведь можно продолжать вести диалог.

Именно из-за подобных неполадок цифровой сигнал ретрансляторы формируют очень часто для того, чтобы сократить разрыв линии связи.

Способы восприятия информации человеком

В распоряжении человека есть несколько таких способов. Они определяются пятью органами чувств: зрением, слухом, осязанием, вкусом и обонянием. В связи с этим существует определенная классификация информации по способу восприятия:

• визуальная;
• звуковая;
• тактильная;
• вкусовая;
• обонятельная.

Визуальная информация воспринимается с помощью глаз. Благодаря ним в мозг человека поступают различные зрительные образы, которые затем там обрабатываются. Слух необходим для восприятия информации, поступающей в виде звуков (речи, шумов, музыки, сигналов). Органы осязания ответственны за возможность восприятия тактильной информации. Рецепторы, расположенные на коже, позволяют оценить температуру исследуемого объекта, тип его поверхности, форму. Вкусовая информация поступает в мозг от рецепторов на языке и преобразуется в сигнал, по которому человек понимает, какой это продукт: кислый, сладкий, горький или соленый. Обоняние также помогает нам в познании окружающего мира, позволяя различать и идентифицировать всевозможные запахи. Главную роль в восприятии информации играет зрение. На него приходится около 90% полученных знаний.

Сигналы регулировщика

Сегодня на дорогах установлено большое количество светофоров. Но порой они не могут работать из-за той или иной неисправности, и на улицу выходят регулировщики. Нередко при встрече с ними водители впадают в панику. Они не понимают значения подаваемых ими сигналов и всячески пытаются избежать контакта с этим работником ДПС. Но на самом деле все не так сложно. Сигналы, подаваемые регулировщиками, довольно просты и должны быть понятны каждому.

Традиционно регулировщик стоит на перекрестке с жезлом в руках, который порой может быть заменен на диск, снабженный красным сигналом или светоотражателем. Этот инструментарий необходим для того, чтобы исходящие от сотрудника ДТС знаки были максимально видимы для водителей. Не стоит игнорировать сигналы, которые человек в форме подает просто руками. Они также обязательны для выполнения.

Регулировщик имеет преимущество перед светофорами и всеми установленными неподалеку дорожными знаками. Его жесты отменяют их значение.

Поднятая вверх рука регулировщика — это не что иное, как красный свет. В таком случае сотрудник ДПС подает стоп-сигнал. Ни автомобили, ни пешеходы не имеют права пересекать перекресток. Данный сигнал необходим для беспрепятственного перемещения специального автотранспорта.

Что означают сигналы руками, опущенными вниз или разведенными в сторону, когда регулировщик стоит лицом к участникам движения? Такое положение тела аналогично красному сигналу. А если сотрудник ДПС стоит к автомобилю боком? Тогда водителю разрешено двигаться направо или прямо. Если правая рука регулировщика вытянута вперед и он стоит лицом к движению, то такой жест означает, что автомобиль может двигаться направо. Тем же, кто находится слева от сотрудника ДПС, разрешено перемещаться в любом направлении.

Какое значение имеет сигнал свистком регулировщика? Звук помогает привлечь внимание водителей, не неся никакой дополнительной смысловой нагрузки

Сравнение цифрового и аналогового сигналов

Покупая технику, вряд ли кто-то думает о том, какие виды сигналов использованы в том или другом приборе, а об их среде и природе уж тем более. Но иногда все же приходится разбираться с понятиями.

Уже давно стало ясно, что аналоговые технологии теряют спрос, ведь их использование нерационально. Взамен приходит цифровая связь. Нужно понимать, о чем идет речь и от чего отказывается человечество.

Если говорить коротко, то аналоговый сигнал – способ передачи информации, который подразумевает описание данных непрерывными функциями времени. По сути, говоря конкретно, амплитуда колебаний может быть равна любому значению, находящемуся в определенных границах.

Цифровая обработка сигналов описывается дискретными функциями времени. Иначе говоря, амплитуда колебаний этого метода равна строго заданным значениям.

Переходя от теории к практике, надо сказать о том, что аналоговому сигналу характерны помехи. С цифровым же таких проблем нет, потому что он успешно их «сглаживает». За счет новых технологий такой метод передачи данных способен своими силами без вмешательства ученого восстановить всю исходную информацию.

Говоря о телевидении, можно уже с уверенностью сказать: аналоговая передача давно изжила себя. Большинство потребителей переходят на цифровой сигнал. Минус последнего заключается в том, что если аналоговую передачу способен принимать любой прибор, то более современный способ – только специальная техника. Хоть и спрос на устаревший метод уже давно упал, все же такие виды сигналов до сих пор не способны полностью уйти из повседневной жизни.

Пространственный сигнал, преобразуемый в радиоэлектронных и оптико-электронных КПС

• Звуковое давление, то есть переменное давление в среде, обусловленное акустическими колебаниями. Максимальное значение переменного акустического давления (амплитуда давления) может быть рассчитано через амплитуду колебания частиц: P=2πfρcA{\displaystyle P = 2\pi f \rho c A\,\!}, где P{\displaystyle P\,\!} — максимальное акустическое давление (амплитуда давления); f{\displaystyle f\,\!} — частота; c{\displaystyle c\,\!} — скорость распространения ультразвука; ρ{\displaystyle \rho \,\!} — плотность среды; A{\displaystyle A\,\!} — амплитуда колебания частиц среды. На расстоянии в половину длины волны (λ2){\displaystyle (\lambda/2)\,\!} амплитудное значение давления из положительного становится отрицательным, то есть разница давлений в двух точках, отстоящих друг от друга на (λ2){\displaystyle (\lambda/2)\,\!} пути распространения волны, равна 2P{\displaystyle 2P\,\!}. Для выражения звукового давления в единицах СИ используется Паскаль (Па), равный давлению в один ньютон на метр квадратный (Н/м2). Звуковое давление в системе СГС измеряется в дин/см2; 1 дин/см2 = 10-1Па = 10-1Н/м2. Наряду с указанными единицами часто пользуются внесистемными единицами давления — атмосфера (атм) и техническая атмосфера (ат), при этом 1 ат = 0,98⋅{\displaystyle \cdot\,\!}106 дин/см2 = 0,98⋅{\displaystyle \cdot\,\!}105 Н/м2. Иногда применяется единица, называемая баром или микробаром (акустическим баром); 1 бар = 106 дин/см2.
• В случае некогерентных акустических сигналов в любой точке акустической волны величина и направление потока электрической энергии за единицу времени через единичную площадку, нормальную к потоку, определяется вектором Умова – Пойнтинга. Усредненную по времени величину этого вектора называют интенсивностью Ip(x,y){\displaystyle I_p (x,y)\,\!} [Вт/м2], т.е. поверхностной плотностью акустического потока в точке (x,y){\displaystyle (x,y)\,\!}.