Característica de sinal generalizada. Tipos de sinal: analógico, digital, discreto

O sinal pode ser caracterizado por vários parâmetros. De modo geral, existem muitos desses parâmetros, mas para problemas que precisam ser resolvidos na prática, apenas um pequeno número deles é essencial. Por exemplo, ao selecionar um instrumento para monitorar um processo, o conhecimento da variação do sinal pode ser necessário; se o sinal é usado para controle, sua potência é essencial e assim por diante. São considerados três parâmetros principais do sinal, essenciais para a transmissão de informações pelo canal. O primeiro parâmetro importante é o tempo de transmissão do sinal. T com... A segunda característica que deve ser levada em consideração é a potência P com sinal transmitido por um canal com um certo nível de interferência P z... Quanto maior o valor P com comparado com P z, é menos provável que receba uma recepção errônea. Assim, de interesse é a relação P c / P z.É conveniente usar o logaritmo desta relação, denominado excesso do sinal sobre o ruído:

O terceiro parâmetro importante é o espectro de frequência F x... Esses três parâmetros permitem que você represente qualquer sinal no espaço tridimensional com coordenadas L, T, F na forma de um paralelepípedo com volume T x F x L x... Este produto é chamado de volume do sinal e é denotado por V x

O canal de informação também pode ser caracterizado por três parâmetros correspondentes: o tempo de uso do canal T para, largura de banda das frequências passadas pelo canal F k, e a faixa dinâmica do canal D k caracterizando sua capacidade de transmitir diferentes níveis de sinal.

A magnitude

chamada de capacidade do canal.

A transmissão de sinal sem distorção só é possível na condição de que o volume do sinal "se ajuste" à capacitância do canal.

Consequentemente, a condição geral para combinar um sinal com um canal de transmissão de informação é determinada pela relação

No entanto, a relação expressa uma condição necessária, mas insuficiente, para combinar o sinal com o canal. Uma condição suficiente é o acordo em todos os parâmetros:

Para um canal de informação, os seguintes termos são usados: velocidade de entrada de informação, velocidade de transferência de informação e largura de banda do canal.

Debaixo velocidade de entrada de informações (fluxo de informações) I (X) entendo a quantidade média de entrada de informações da fonte de mensagens no canal de informações por unidade de tempo. Esta característica da fonte da mensagem é determinada apenas pelas propriedades estatísticas das mensagens.

Taxa de transferência de informações I (Z, Y) - a quantidade média de informações transmitidas pelo canal por unidade de tempo. Depende das propriedades estatísticas do sinal transmitido e das propriedades do canal.

Largura de banda C - a maior taxa de transferência de informação teoricamente alcançável para um determinado canal. Esta é uma resposta do canal e é independente das estatísticas do sinal.

Para uma utilização mais eficiente do canal de informação, é necessário tomar medidas para que a taxa de transferência de informação seja o mais próxima possível da capacidade do canal. Ao mesmo tempo, a velocidade de entrada de informações não deve exceder a largura de banda do canal, caso contrário, nem todas as informações serão transmitidas pelo canal.

Esta é a principal condição para reconciliar dinamicamente a fonte da mensagem e o canal de informação.

Uma das principais questões na teoria da transmissão de informações é determinar a dependência da taxa de transmissão de informações e da largura de banda dos parâmetros do canal e das características dos sinais e interferências. Essas questões foram primeiro investigadas profundamente por K. Shannon.

Fim do trabalho -

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O documento legal básico na Rússia relacionado à informática é a Lei “Sobre Informação, Informatização e Proteção de Informação”. A lei trata das questões de regulamentação legal da informação

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Podemos apresentar uma medida razoável de informação? O matemático e engenheiro americano Claude Shannon ponderou essa questão. O resultado de suas reflexões foi a estatística que publicou em 1948

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Redundância
Deixe que a fonte da mensagem transmita uma frase em linguagem real. Acontece que cada caractere seguinte não é completamente aleatório, e a probabilidade de sua ocorrência não é completamente predeterminada entre

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Tecnologia, traduzido do grego (techne), significa arte, habilidade artesanal, habilidade, e nada mais são do que processos. Um processo deve ser entendido como um certo conjunto de ações

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Até o momento, a tecnologia da informação passou por vários estágios evolutivos, cuja mudança foi determinada principalmente pelo desenvolvimento do progresso científico e tecnológico, o surgimento de

Kit de ferramentas de tecnologia da informação
Kit de ferramentas de tecnologia da informação - um ou mais produtos de software interconectados para um determinado tipo de computador, a tecnologia de trabalho na qual você pode alcançar

Componentes de tecnologia da informação
Conceitos tecnológicos utilizados na esfera da produção, como norma, padrão, processo tecnológico, operação tecnológica, etc., também podem ser aplicados na informação.

Desenvolvimento de tecnologia da informação
A evolução da tecnologia da informação é mais vividamente traçada nos processos de armazenamento, transporte e processamento de informações.

Primeira geração de TI
A primeira geração (1900-1955) está associada à tecnologia dos cartões perfurados, quando o registro dos dados neles era representado na forma de estruturas binárias. A prosperidade da empresa IBM no período 1915-1960 svyat

TI de segunda geração
A segunda geração (equipamento de processamento de gravação programável, 1955-1980) foi associada ao surgimento da tecnologia de fita magnética, cada uma das quais podendo armazenar informações de dez mil

TI de terceira geração
A terceira geração (bases de dados operacionais, 1965-1980) está associada à introdução do acesso online aos dados de forma interativa, a partir da utilização de sistemas de bases de dados com

Quarta geração de TI
A quarta geração (bancos de dados relacionais: arquitetura cliente-servidor, 1980-1995) foi uma alternativa à interface de baixo nível. A ideia por trás do modelo relacional é

Quinta geração de TI
A quinta geração (bancos de dados multimídia, desde 1995) está associada à transição do armazenamento tradicional de números e símbolos para o objeto-relacional, contendo dados com comportamento complexo

Tecnologia da Informação Básica
Conforme já observado, o conceito de tecnologia da informação não pode ser considerado separadamente do ambiente técnico (informático), ou seja, da tecnologia da informação básica. Aplicativo

Tecnologia da informação do assunto
Tecnologia de assunto é entendida como uma sequência de estágios tecnológicos para a conversão de informações primárias em informações resultantes em uma determinada área de assunto, de forma independente

Apoio à tecnologia da informação
Fornecimento de tecnologias de informação são tecnologias de processamento de informação que podem ser usadas como um kit de ferramentas em várias áreas temáticas para resolver vários

Tecnologia da Informação Funcional
A tecnologia da informação funcional forma um produto de software acabado (ou parte dele) projetado para automatizar tarefas em uma área específica e um determinado

Propriedades de tecnologia da informação
Entre as propriedades distintivas das tecnologias da informação que são estrategicamente importantes para o desenvolvimento da sociedade, parece apropriado destacar as seguintes sete

Codificação e quantização de sinal
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Características dos sinais transmitidos pelo canal
O sinal pode ser caracterizado por vários parâmetros. Existem muitos desses parâmetros, mas para tarefas que precisam ser resolvidas na prática, apenas um pequeno número deles é essencial. Sobre

Modulação de sinal
Os sinais são processos físicos cujos parâmetros contêm informações. Nas comunicações telefônicas, os sons da conversa são transmitidos por meio de sinais elétricos, na televisão - de

Tipos e características de mídia
Se denotarmos os parâmetros da portadora por meio de a1, a2, ..., an, então a portadora em função do tempo pode ser representada como: UН = g (a

Espectro de sinal
Toda a variedade de sinais usados em sistemas de informação pode ser dividida em 2 grupos principais: determinísticos e aleatórios. Um sinal determinístico é caracterizado por

Sinais periódicos
Uma função x (t) é chamada periódica se, para alguma constante T, a seguinte igualdade for mantida: x (t) = x (t + nT), onde T é o período da função, n é

Forma trigonométrica
Qualquer sinal periódico x (t) que satisfaça a condição de Dirichlet (x (t) é limitado, contínuo por partes, tem um número finito de extremos durante o período), podemos

Forma complexa
Matematicamente, é mais conveniente operar com a forma complexa da série de Fourier. É obtido pela aplicação da transformada de Euler

Determinação do erro
Ao expandir as funções periódicas para a soma de harmônicos, na prática, elas são freqüentemente limitadas a alguns primeiros harmônicos, e o resto não é levado em consideração. Representando aproximadamente a função

Sinais não periódicos
Qualquer sinal não periódico pode ser considerado periódico, cujo período é igual a ¥. Nesse sentido, a análise espectral de processos periódicos pode ser entendida como

Modulação e codificação
5.1. Códigos: avançar, retroceder, adicionais, modificados Uma das maneiras de realizar uma operação de subtração é substituir o sinal do

Código de número direto
Ao codificar com código binário direto de n bits, um bit (geralmente o mais significativo) é reservado para o sinal de número. Os n-1 dígitos restantes são para dígitos significativos. O valor do bit sinalizado é 0

Código numérico reverso
O código reverso é criado apenas para um número negativo. O código inverso de um número binário é a imagem inversa do próprio número, em que todos os bits do número original tomam o inverso (inverso

Código de número adicional
O código adicional é criado apenas para números negativos. O uso de código direto complica a estrutura do computador. Neste caso, a operação de somar dois números com sinais diferentes deve ser substituída

Código numérico modificado
Ao adicionar números menores que um com um ponto fixo, você pode obter um resultado em valor absoluto maior que um, o que leva à distorção dos resultados do cálculo. Estouro de bits

Códigos sistemáticos
Conforme já indicado, as funções de controle podem ser implementadas com redundância de informações. Essa possibilidade aparece ao usar métodos especiais de codificação de informações. V

Codificação par ímpar
Um exemplo simples de código que detecta um único erro é um código com um bit de paridade. Sua construção é a seguinte: um bit de paridade é adicionado à palavra original. Se o número de unidades na palavra original for par, então s

Códigos de Hamming
Os códigos propostos pelo cientista americano R. Hamming (Figura 3.3) têm a capacidade não apenas de detectar, mas também de corrigir erros isolados. Esses códigos são sistemáticos.

Processamento de dados distribuído
Na era do uso centralizado de computadores com processamento em lote de informações, os usuários de computador preferiam comprar computadores para resolver

Estrutura generalizada de uma rede de computadores
As redes de computadores são a forma mais elevada de associações de várias máquinas. As principais diferenças entre uma rede de computadores e um complexo computacional multi-máquina: Dimensão. Em sos

Características de um canal de comunicação sem interferência
Figura 5.4 - Estrutura do canal para transmissão de informações sem interferência

Características dos canais de transmissão de informação ruidosos
Figura 5.5 - Estrutura do canal de transmissão de informações com interferência

Métodos para aumentar a imunidade ao ruído de transmissão e recepção
A base de todos os métodos para aumentar a imunidade ao ruído dos sistemas de informação é o uso de certas diferenças entre um sinal útil e uma interferência. Portanto, para combater a interferência

Meios técnicos modernos de troca de dados e equipamento de formação de canais
Vários tipos de canais de comunicação são usados para transmitir mensagens em redes de computadores. Os mais comuns são linhas telefônicas dedicadas e canais especiais para transmissão digital.

Apresentação da informação em máquinas digitais (CA)
Os códigos como meio de escrita secreta surgiram nos tempos antigos. Sabe-se que até o antigo historiador grego Heródoto por volta do século V. BC. deu exemplos de cartas que só podiam ser compreendidas pelo destinatário. Segredo

Bases de informações para monitoramento do funcionamento de máquinas digitais
Algoritmos para realizar operações aritméticas fornecerão resultados corretos apenas se a máquina estiver funcionando sem problemas. Se ocorrer alguma anormalidade,

Imunidade ao código
A distância mínima de código de um determinado código é definida como a distância mínima de Hamming entre quaisquer palavras-código permitidas desse código. O código irredundante m

Método de verificação de paridade
Essa é uma maneira fácil de detectar alguns dos possíveis erros. Usaremos metade das combinações de código possíveis conforme permitido, ou seja, aqueles que têm um número par de uns

Método de soma de verificação
O método de verificação de paridade acima pode ser aplicado várias vezes para várias combinações de bits de palavras-código transmitidas - e isso permitirá não apenas detectar, mas também

Códigos de Hamming
Os códigos propostos pelo cientista americano R. Hamming têm a capacidade não só de detectar, mas também de corrigir erros isolados. Esses códigos são sistemáticos. De acordo com o método Hamm

Controle de módulo
Uma variedade de problemas pode ser resolvida usando um método de controle baseado nas propriedades de comparações. Os métodos para controlar as operações aritméticas e lógicas desenvolvidos nesta base são chamados de controle n

Método de controle numérico
Com o método de controle numérico, o código de um determinado número é definido como o menor resto positivo após a divisão do número pelo módulo selecionado p: rA = A- (A / p) p

Método de controle digital
Com o método de controle digital, o código de controle do número é formado pela divisão da soma dos dígitos do número pelo módulo selecionado:

Selecionando um módulo para monitoramento
As vantagens do método de controle numérico são a justiça das propriedades das comparações dos códigos de controle, o que torna mais fácil controlar as operações aritméticas; vantagens do método digital em possíveis

Adicionar módulo de operação 2
A operação do módulo de adição 2 pode ser expressa em termos de outras operações aritméticas, por exemplo. eu

Operação de multiplicação lógica
A operação de multiplicação lógica de dois números pode ser expressa por meio de outras operações aritméticas e lógicas:

Controle de operações aritméticas
As operações aritméticas são realizadas em somadores para códigos diretos, reversos e complementares. Suponha que a imagem dos números (operandos) sejam armazenados na máquina em algum código, ou seja, cerca de

Códigos aritméticos
A inspeção do módulo, discutida anteriormente, pode detectar erros únicos com eficiência. No entanto, um único erro em um bit pode levar a um grupo de erros em vários bits.

DAC e ADC
A conversão entre valores analógicos e digitais é uma operação básica em sistemas de computação e controle, uma vez que parâmetros físicos, como temperatura, são movidos

Níveis lógicos digitais
Na grande maioria, nem os conversores digital para analógico nem analógico para digital são quase impossíveis de usar sem conhecer o tipo de entrada ou saída digital usada.

Saída de controle de pulso de porta
A maioria dos conversores digital para analógico, com exceção dos conversores em série (como aqueles baseados em capacitores de carga), tem um circuito básico que reage a

Sinais analógicos
Normalmente, os conversores analógico-digital (ADCs) são fornecidos com sinais na forma de voltagens. Conversores digital para analógico (DAC) geralmente emitem sinais na forma de uma tensão em

Conversores D / A
A conversão de valores digitais em valores analógicos proporcionais é necessária para que os resultados dos cálculos digitais possam ser usados e facilmente compreendidos em analógico

Conversão digital para analógico
A Figura 6.2 mostra um diagrama de blocos de um DAC que pega uma palavra digital com sinal de 3 bits e a converte em uma tensão equivalente. O principal

Tipos básicos de DAC
Conforme mencionado anteriormente, a grande maioria dos DACs que estão sendo comercializados atualmente são construídos em dois circuitos principais: uma cadeia de resistor ponderado e um tipo R-2R. Ambos nomeados

DAC com resistores ponderados
Os conversores de resistor ponderado (Figura 6.3) contêm uma referência de tensão, um conjunto de chaves, um conjunto de resistores de precisão de peso binário e um amplificador operacional.

DAC com cadeia de resistor R-2R
Um DAC com uma cadeia de resistores R -2R também contém uma referência de voltagem, um conjunto de chaves e um amplificador operacional. No entanto, em vez de um conjunto de resistores de peso binário, eles contêm

Outros tipos de DAC
Os DACs geralmente vêm com uma referência de tensão variável interna fixa (ou externa) ou externa (conversores de multiplicação). DAC com fonte fixa

Conversores analógicos
Os conversores essencialmente analógico para digital convertem um sinal de entrada analógico (tensão ou corrente) em uma freqüência ou trem de pulso cuja duração é medida

Conversão analógica para digital
A Figura 6.5 mostra um modelo rudimentar de conversão analógico-digital com um DAC constituindo um bloco simples em um sistema de conversão. O pulso de reinicialização está definido

ADCs de integração push-pull
Um ADC de integração push-pull, conforme mostrado na Figura 6.6, contém um integrador, alguma lógica de controle, um gerador de relógio, um comparador e um contador de saída.

Aproximação sucessiva ADC
As principais razões pelas quais o método de aproximação sucessiva é quase universalmente usado em sistemas de computação com transformação de informação estão na confiabilidade deste

Conversores de tensão para frequência
A Figura 6.9 mostra um conversor típico de tensão para frequência. Ele integra o sinal de entrada analógico e o envia para um comparador. Quando o comparador muda de estado,

ADCs paralelos
Os conversores serial para paralelo e simples para paralelo são usados principalmente onde a velocidade mais alta possível é necessária. Conversão sequencial

Características DAC
Ao analisar dados tabulares, muito cuidado deve ser tomado para descobrir as condições sob as quais cada parâmetro é determinado, e os parâmetros são provavelmente determinados de forma diferente.

Características ADC
As características de um ADC são semelhantes às de um DAC. Além disso, quase tudo o que foi dito sobre as características do DAC também é verdade para as características do ADC. Eles também são mais típicos do que mi.

Compatibilidade do Sistema
A lista de especificações fornecida pelos fabricantes é apenas um ponto de partida ao escolher o ADC ou DAC apropriado. Alguns requisitos de sistema que afetam você

Compatibilidade do transmissor (intercambialidade)
A maioria dos ADCs e DACs não são universalmente compatíveis fisicamente e alguns não são eletricamente compatíveis. Fisicamente, os invólucros diferem em tamanho, com os mais difundidos

Sistemas de número posicional
O sistema numérico é um conjunto de técnicas e regras para escrever números em sinais digitais. O mais famoso é o sistema numérico decimal, no qual se escreve h

Métodos de tradução de números
Os números em diferentes sistemas numéricos podem ser representados da seguinte forma:

Tradução de números por divisão pela base do novo sistema
A tradução de inteiros é realizada dividindo o novo sistema numérico pela base q2, das frações corretas - multiplicando pela base q2. Operações de divisão e multiplicação são realizadas n

Método de tradução tabular
Em sua forma mais simples, o método tabular é o seguinte: há uma tabela de todos os números de um sistema com os equivalentes correspondentes de outro sistema; a tarefa de tradução é reduzida a encontrar o apropriado

Representação de números reais em um computador
Para representar números reais em computadores modernos, um método de representação de ponto flutuante é adotado. Esta representação é baseada no normalizado (exponencial

Representação de ponto flutuante
Ao representar números de ponto flutuante, parte dos dígitos da célula é reservada para registrar a ordem do número, o restante dos dígitos para registrar a mantissa. Um dígito em cada grupo é alocado para a imagem

Algoritmo de representação de ponto flutuante
converter um número do sistema numérico P-ário em binário; representam um número binário na forma exponencial normalizada; calcular a ordem deslocada do número; ra

O conceito e propriedades do algoritmo
A teoria dos algoritmos é de grande importância prática. O tipo de atividade algorítmica é importante não apenas como um tipo poderoso de atividade humana, como uma das formas eficazes de seu trabalho.

Definição de algoritmo
A própria palavra "algoritmo" vem de algorítimo - a forma latina de soletrar o nome al-Khorezmi, pelo qual o maior matemático de Khorezm era conhecido na Europa medieval (uma cidade no

Propriedades do algoritmo
A definição acima de um algoritmo não pode ser considerada estrita - não está totalmente claro o que é uma “prescrição precisa” ou “uma sequência de ações que garante que o resultado desejado seja obtido”. Algoritmo

Regras e requisitos para a construção do algoritmo
A primeira regra é que ao construir um algoritmo, antes de mais nada, é necessário especificar um conjunto de objetos com os quais o algoritmo irá trabalhar. Formalizado (zak

Tipos de processos algorítmicos
Tipos de processos algorítmicos. Um algoritmo aplicado a um computador é uma prescrição precisa, ou seja, um conjunto de operações e regras para sua alternância, com a ajuda das quais, a partir de alguns

Princípios de John von Neumann
A esmagadora maioria dos computadores é baseada nos seguintes princípios gerais, formulados em 1945 pelo cientista americano John von Neumann (Figura 8.5). Primeiro

Organização funcional e estrutural do computador
Vamos considerar o dispositivo de um computador usando o exemplo do sistema de computador mais comum - um computador pessoal. Um computador pessoal (PC) é chamado de uni relativamente barato

Executar operações aritméticas em números de ponto fixo e flutuante
9.6.1 Códigos: progressivo, retrógrado, complementar Para representação de máquina de números negativos, são usados códigos progressivos, complementares e retrógrados.

Operação de adição
A operação de somar números nos códigos de avanço, retrocesso e complemento de dois é realizada nos somadores binários do código correspondente. Adicionador binário de código direto (DS

Operação de multiplicação
A multiplicação dos números apresentados no formato de ponto fixo é realizada em somadores binários de códigos diretos, reversos e complementares. Existem vários métodos

Operação da divisão
A divisão de números binários, representada no formato de ponto fixo, representa as operações sucessivas de adição algébrica do dividendo e divisor, e então o resto e deslocamento. A divisão está feita

Arquivos de dados
As definições do termo "arquivo" e também do termo "sistema operacional" podem variar em diferentes fontes na ciência da computação e na engenharia da computação. Naibole

Estruturas de arquivo
A parte de software do sistema de arquivos, determinada por sua finalidade, deve conter os seguintes componentes: Ø meios de interagir com os processos do usuário, que

Suportes de informação e meios técnicos para armazenar dados
Os dispositivos de armazenamento são chamados de drives. Seu trabalho é baseado em princípios diferentes (principalmente dispositivos magnéticos ou ópticos), mas eles são usados para um

Organização de dados em dispositivos com acesso direto e sequencial
Organização de dados refere-se à forma como os registros de um arquivo são organizados na memória externa (em uma mídia de gravação). Os mais comuns são os seguintes dois tipos de organização de arquivos

Engenharia Informática
Um conjunto de ferramentas técnicas e matemáticas (computadores, dispositivos, instrumentos, programas, etc.) utilizado para a mecanização e automação de processos computacionais e

Os instrumentos de cálculo mais antigos
O mais antigo instrumento de cálculo, que a própria natureza colocou à disposição do homem, foi a sua própria mão. "O conceito de número e figura", escreveu F. Engels, "não é tirado de

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Em janeiro de 1975, a última edição da revista Popular Electronics foi lançada, cuja capa apresentava a Figura 11.22 Altair 8800, cujo coração era o mais recente microprocesso

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Em 1976, o computador pessoal Apple-1 apareceu (Figura 11.23). Foi desenvolvido em meados dos anos 70 por Steve Wozniak. Na época, ele trabalhava para a Hewlett-Packard, em

IBM 5150
Em 12 de agosto de 1981, a IBM lançou o computador pessoal IBM 5150 (Figura 11.25). O computador custava muito dinheiro - $ 1.565 e tinha apenas 16 KB de RAM e

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Qualquer programa em Delphi consiste em um arquivo de projeto (arquivo com extensão dpr) e um ou mais módulos (arquivos com extensão pas). Cada um desses arquivos descreve o software

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Estrutura do módulo Módulos são unidades de programa destinadas a colocar fragmentos de programa. Com a ajuda do código do programa contido neles, todos

Descrição dos elementos do programa
Elementos de um programa Os elementos de um programa são suas partes mínimas indivisíveis, que ainda carregam um certo significado para o compilador. Os elementos incluem:

Elementos do alfabeto da linguagem de programação
O alfabeto O alfabeto Pascal do objeto inclui letras, números, números hexadecimais, caracteres especiais, espaços e palavras reservadas. Letras são letras

Elementos da linguagem de programação - identificadores, constantes, expressões
Identificadores Identificadores em Object Pascal são os nomes de constantes, variáveis, rótulos, tipos, objetos, classes, propriedades, procedimentos, funções, módulos, programas e um campo

Expressões Pascal de objeto
Os principais elementos a partir dos quais a parte executável do programa é construída são constantes, variáveis e chamadas de função. Cada um desses elementos é caracterizado por seu próprio conhecimento.

Aritmética inteira e real
Uma expressão consiste em operandos e operadores. Operadores estão localizados entre operandos e denotam ações que são executadas nos operandos. Como operandos de uma expressão, você pode usar

Prioridade de operações
Ao avaliar os valores das expressões, lembre-se de que os operadores têm precedências diferentes. Object Pascal define as seguintes operações: Ø notário unário, @;

Funções integradas. Construindo expressões complexas
Em Object Pascal, a unidade básica de programação é uma sub-rotina. Existem dois tipos de sub-rotinas: procedimentos e funções. Tanto o procedimento quanto a função são os últimos

Tipos de dados
Em matemática, as variáveis são classificadas de acordo com algumas características importantes. Uma distinção estrita é feita entre real, complexo e lógico por

Tipos de dados integrados
Qualquer tipo de dado realmente existente, por mais complexo que pareça à primeira vista, é representado por componentes simples (tipos básicos), que, via de regra, estão sempre presentes na linguagem de pro

Tipos inteiros
A faixa de valores possíveis para tipos inteiros depende de sua representação interna, que pode ser um, dois, quatro ou oito bytes. A Tabela 15.1 mostra as características do inteiro t

Representação do sinal numérico
Muitos campos numéricos não têm sinal, por exemplo, número do assinante, endereço de memória. Alguns campos numéricos são sempre oferecidos positivos, por exemplo, taxa de pagamento, dia da semana, valor de PI. Amigo

Estouro aritmético
Estouro aritmético - perda de dígitos significativos ao avaliar o valor de uma expressão. Se apenas valores não negativos podem ser armazenados em uma variável (tipos BYTE e WORD)

Tipos reais. Coprocessador
Ao contrário dos tipos ordinais, os valores dos quais são sempre comparados com um número de inteiros e, portanto, são representados no PC de forma absolutamente exata, os valores dos tipos reais

Tipos de texto
Tipos de texto (caractere) são tipos de dados que consistem em um caractere. O Windows usa o código ANSI (em homenagem ao instituto que desenvolveu este código - American National Standa

Tipo booleano
O tipo de dados booleano com o nome do matemático inglês do século 19 J. Boole parece muito simples. Mas uma série de pontos interessantes estão relacionados a ele. Primeiro, para os dados deste

Dispositivos de saída
Os dispositivos de saída incluem principalmente monitores e impressoras. Monitor é um dispositivo de exibição visual de informações (na forma de texto, tabelas, figuras, desenhos, etc.). E

Lista de componentes para entrada e exibição de informações de texto
A Delphi Visual Component Library contém muitos componentes que permitem a você exibir, inserir e editar informações de texto. A Tabela 16.1 fornece uma lista deles.

Exibindo texto em rótulos de rótulo, texto estático e componentes do painel
Para exibir vários rótulos em um formulário, os componentes Label, StaticText (que apareceram apenas no Delphi 3) e Panel são usados principalmente.

Janelas Editar e MaskEdit
Para exibir informações de texto, e até mesmo com a capacidade adicional de rolar textos longos, você também pode usar as janelas Editar e Ma

Janelas de edição Multi-line Memo e RichEdit
Os componentes Memo e RichEdit são janelas de edição de texto de várias linhas. Eles, como a janela de edição, estão equipados com muitas funções.

Entrada e exibição de inteiros - componentes UpDown e SpinEdit
Delphi possui componentes especializados para inserir inteiros - UpDown e SpinEdit. O componente UpDown transforma

Seletores de lista - ListBox, CheckBox, CheckListBox e ComboBox
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Função InputBox
Uma caixa de entrada é uma caixa de diálogo padrão que aparece na tela como resultado de uma chamada à função InputBox. Valor da função InputBox - string

Procedimento ShowMessage
Você pode exibir uma janela de mensagem usando o procedimento ShowMessage ou a função MessageDlg. Procedimento ShowMessage

Declaração de arquivo
Um arquivo é uma estrutura de dados nomeada que é uma sequência de elementos de dados do mesmo tipo, e o número de elementos da sequência é praticamente ilimitado

Finalidade do arquivo
Uma declaração de variável de arquivo especifica apenas o tipo de componentes de arquivo. Para que o programa seja capaz de produzir dados em um arquivo ou ler dados de um arquivo, é necessário especificar

Saída para arquivo
A saída direta para um arquivo de texto é realizada usando a instrução write ou writeln. Em termos gerais, essas instruções são escritas da seguinte forma.

Abrindo um arquivo para saída
Antes de enviar para um arquivo, ele deve ser aberto. Se o programa que gera o arquivo de saída já tiver sido utilizado, é possível que o arquivo com os resultados do trabalho do programa já esteja no disco.

Erros de abertura de arquivo
A tentativa de abrir o arquivo pode falhar e causar um erro de tempo de execução. Pode haver vários motivos para a falha ao abrir os arquivos. Por exemplo, o programa tentará

Dispositivos de entrada
Os dispositivos de entrada incluem o seguinte: teclado, scanner, tablet. Um teclado de computador é um dispositivo para inserir informações em um computador e fornecer sinais de controle.

Abrindo um arquivo
A abertura de um arquivo para entrada (leitura) é realizada chamando o procedimento Reset, que tem um parâmetro - uma variável de arquivo. Antes de chamar o procedimento de reinicialização com

Lendo números
Deve-se entender que o arquivo de texto não contém números, mas suas imagens. Uma ação realizada por uma instrução read ou readln é na verdade

Lendo linhas
Em um programa, uma variável de string pode ser declarada com ou sem um comprimento especificado. Por exemplo: stroka1: string; stroka2

Fim do arquivo
Suponha que haja algum arquivo de texto no disco. É necessário exibir o conteúdo deste arquivo em uma caixa de diálogo. A solução para o problema é bastante óbvia: você precisa abrir o arquivo, ler a primeira linha,

Funções de ciclo no programa. Loops com pré e pós-condições
Algoritmos para solução de muitos problemas são cíclicos, ou seja, para se chegar a um resultado, uma determinada sequência de ações deve ser executada várias vezes. Por exemplo, programa

Loop FOR
O operador for é usado se uma certa sequência de ações precisa ser executada várias vezes, e o número de repetições é conhecido com antecedência. Por exemplo, para calcular os valores de uma função

Comandos BREAK e CONTINUE
Para terminar a instrução de loop atual imediatamente, você pode usar a sub-rotina Break sem parâmetros (esta é uma sub-rotina que desempenha o papel de uma instrução). Por exemplo, quando em uma matriz com r conhecido

Loops aninhados
Se um ciclo inclui um ou mais ciclos, então aquele que contém outros ciclos dentro dele é chamado de externo, e o ciclo contido em outro ciclo

Declaração de array
Um array, como qualquer variável de programa, deve ser declarado na seção de declaração de variável antes do uso. Em geral, a instrução para declarar uma matriz se parece com a seguinte sobre

Saída de matriz
A saída da matriz é entendida como a saída para a tela do monitor (na caixa de diálogo) dos valores dos elementos da matriz. Se o programa precisar exibir os valores de todos os elementos da matriz,

Entrada de matriz
A entrada do array é entendida como o processo de receber do usuário (ou de um arquivo) durante a operação do programa os valores dos elementos do array. Solução "frontal" para o problema de entrada

Usando o componente StringGrid
É conveniente usar o componente StringGrid para inserir uma matriz. O ícone do componente StringGrid está localizado na guia Adicional (Figura 19.1).

Usando o componente Memo
Em alguns casos, você pode usar o componente Memo para inserir uma matriz. O componente Memorando permite que você insira um texto que consiste em um número suficientemente grande de linhas, por isso é conveniente

Encontrar o elemento mínimo (máximo) de uma matriz
Vamos considerar o problema de encontrar o elemento mínimo de um array usando o exemplo de um array de inteiros. O algoritmo para encontrar o elemento mínimo (máximo) de uma matriz é bastante óbvio: primeiro

Pesquisando uma matriz para um determinado elemento
Ao resolver muitos problemas, torna-se necessário determinar se um array contém certas informações ou não. Por exemplo, verifique se o nome Petrov está na lista de alunos. Bunda

Erros ao usar matrizes
Ao usar matrizes, o erro mais comum é que o valor da expressão do subscrito excede os limites permitidos especificados ao declarar a matriz. Se em Ka

Lista bibliográfica
1. Fundamentos de Informática: Livro Didático. manual para universidades / A.N. Morozevich, N.N. Govyadinova, V.G. Levashenko e outros; Ed. UM. Morozevich. - Minsk: Novos conhecimentos, 2001. - 544p., Ill.

Índice de assuntos
"Abacus", array 167, 276 Break, 272 CD-ROM, 161 const, 298 Continue, 273

PÁGINA 24

INSTITUTO TECNOLÓGICO ROSTOV

SERVIÇO E TURISMO

________________________________________________________________

Departamento de Rádio Eletrônica

Lazarenko S.V.

PALESTRA No. 1

na disciplina "Circuitos e sinais de rádio"

Rostov-on-Don

2010

AULA 1

INTRODUÇÃO PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS SINAIS

Por disciplina CIRCUITOS E SINAIS DE RÁDIO

Tempo: 2 horas

Questões em estudo: 1. Assunto, propósito e objetivos do curso

2. Visão geral do curso, links para outras disciplinas

3. Uma breve história do desenvolvimento da disciplina

4. Metodologia geral de trabalho no curso, tipos de aulas,

formulários de relatórios, literatura educacional

5 Características da energia do sinal

6 Características de correlação de sinais determinísticos

7 métodos geométricos na teoria do sinal

8 Teoria do sinal ortogonal. Série Fourier generalizada

Nesta aula, os seguintes elementos da característica de qualificação são implementados:

O aluno deve conhecer as leis básicas, princípios e métodos de análise de circuitos elétricos, bem como métodos de modelagem de circuitos elétricos, circuitos e dispositivos.

O aluno deve dominar as técnicas para realizar cálculos de circuito nos modos de estado estacionário e transiente.

1. ASSUNTO E OBJETIVOS DO CURSO

A disciplina de CIRCUITOS E SINAIS DE RÁDIO ENGENHARIA é os processos eletromagnéticos em circuitos lineares e não lineares de rádio engenharia, métodos de cálculo de circuitos em regime permanente e transiente, sinais contínuos e discretos e suas características.

A disciplina tira objetos de pesquisa da prática - circuitos e sinais típicos da física - suas leis do campo eletromagnético, da matemática - aparelho de pesquisa.

O objetivo de estudar a disciplina é incutir nos alunos a habilidade de calcular os circuitos de engenharia de rádio mais simples e familiarizá-los com algoritmos modernos para processamento de sinal ideal.

Como resultado do estudo da disciplina, cada aluno deve

TENHA UMA REPRESENTAÇÃO:

Em algoritmos modernos para processamento de sinal ideal;

Tendências no desenvolvimento da teoria dos sinais e circuitos de rádio,

CONHECER:

Classificação de sinais de engenharia de rádio;

Tempo e características espectrais de sinais determinísticos;

Sinais aleatórios, suas características, correlação e análise espectral de sinais aleatórios;

Sinais discretos e suas características;

Algoritmos de processamento digital de sinais,

PODE USAR:

Métodos de solução analítica e numérica de problemas de transmissão de sinais através de circuitos lineares e não lineares;

Métodos para análise espectral e de correlação de sinais determinísticos e aleatórios,

TER:

Métodos de medição dos principais parâmetros e características de circuitos e sinais de rádio;

Técnicas para analisar a passagem de sinais através de circuitos,

TENHA EXPERIÊNCIA:

Investigações da passagem de sinais determinísticos por circuitos estacionários lineares, circuitos não lineares e paramétricos;

Cálculo dos circuitos de engenharia de rádio mais simples.

A orientação operacional da formação na disciplina é assegurada pela realização de um workshop laboratorial, durante o qual a cada aluno são ensinadas as competências práticas:

Trabalho com dispositivos de medição elétricos e de rádio;

Realização de uma análise expressa de situações de emergência na operação de fragmentos de circuitos de engenharia de rádio com base nos resultados das medições.

2 BREVE DESCRIÇÃO DO CURSO, RELACIONAMENTO COM OUTRAS DISCIPLINAS

A disciplina "Circuitos e sinais de rádio" é baseada no conhecimento e yah "Matemática", "Física", "Informática" e proporciona a assimilação da arte no dentos de disciplinas científicas gerais e especiais, "Metrologia e radioismo e rênio "," Dispositivos para gerar e formar sinais de rádio "," Dispositivos para receber e processar sinais "," Fundamentos de televisão e vídeo O tecnologia "," Teoria estatística de sistemas de engenharia de rádio "," Engenharia de rádio e sistemas ", projeto de curso e diploma tirovanie.

O estudo da disciplina "Circuitos e sinais de rádio" desenvolve o pensamento da engenharia nos alunos, preparando-os para o domínio de disciplinas especiais.

O ensino da disciplina visa:

Para um estudo aprofundado pelos alunos das leis básicas, princípios e métodos de análise de circuitos elétricos, a essência física dos processos eletromagnéticos em dispositivos eletrônicos;

Incutir competências sólidas na análise de processos em regime permanente e transiente em circuitos, bem como na realização de experiências para determinar as características e parâmetros de circuitos elétricos.

A disciplina consiste em 5 seções:

1 sinais;

2 Sinais de passagem através de circuitos lineares;

3 circuitos não lineares e paramétricos;

4 Circuitos de feedback e auto-oscilantes

5 princípios de filtragem de sinal digital

3. BREVE HISTÓRICO DO DESENVOLVIMENTO DA DISCIPLINA

O surgimento da teoria dos circuitos de engenharia elétrica e de rádio está intimamente ligado à prática: com a formação da engenharia elétrica, engenharia de rádio e eletrônica de rádio. Muitos cientistas nacionais e estrangeiros contribuíram para o desenvolvimento dessas áreas e de sua teoria.

Os fenômenos da eletricidade e do magnetismo são conhecidos do homem há muito tempo. No entanto, na segunda metade do século XVIII, eles começaram a ser estudados seriamente, halos de mistério e sobrenaturalismo começaram a se desprender deles.

Já Mikhail Vasilievich Lomonosov (1711 - 1765) assumiu que na natureza há uma eletricidade e que os fenômenos elétricos e magnéticos estão organicamente ligados. O acadêmico russo Frans Epinus deu uma grande contribuição para a ciência da eletricidade (1724 - 1802).

O rápido desenvolvimento da doutrina dos fenômenos eletromagnéticos ocorreu em XIX século, causado pelo intenso desenvolvimento da produção de máquinas. Neste momento, a humanidade inventa para suas necessidades práticas TELEGRAFIA, TELEFONE, ILUMINAÇÃO ELÉTRICA, SOLDADURA DE METAIS, GERADORES ELÉTRICOS e MOTORES ELÉTRICOS.

Indicemos em seqüência cronológica as etapas mais marcantes do desenvolvimento da teoria do eletromagnetismo.

Em 1785 ano o físico francês Charles Pendant Answer (1736 - 1806) estabeleceu a lei da interação mecânica de cargas elétricas (lei de Coulomb).

Em 1819 ano dinamarquês Oersted Hans Christian (1777 - 1851) descobriu a ação de uma corrente elétrica em uma agulha magnética, e em 1820 ano físico francês Ampere André Marie (1775 - 1836) estabeleceu uma medida quantitativa (força) atuando do lado do campo magnético na seção do condutor (lei de Ampère).

Em 1827 ano físico alemão Om Georg Simon (1787 - 1854) obteve experimentalmente a relação entre tom e voltagem para uma seção de um condutor de metal (lei de Ohm).

Em 1831 Físico inglês Michael Faraday (1791 - 1867) estabeleceu a lei da indução eletromagnética, e em 1832 Físico russo Emiliy Khristianovich Lenz (1804 - 1865) formulou o princípio da generalidade e reversibilidade dos fenômenos elétricos e magnéticos.

Em 1873 ano, com base na generalização de dados experimentais sobre eletricidade e magnetismo, o cientista inglês J.C. Maxwell apresentou uma hipótese para a existência de ondas eletromagnéticas e desenvolveu uma teoria para descrevê-las.

Em 1888 ano físico alemão Hertz Heinrich Rudolph (1857 - 1894) provou experimentalmente a existência de radiação de ondas eletromagnéticas.

O uso prático das ondas de rádio foi realizado pela primeira vez pelo cientista russo Alexander Stepanovich Popov(1859 - 1905), que 7 de maio de 1895 demonstrado na reunião do físico russo - transmissor da sociedade química (dispositivo de centelha) e receptor de ondas eletromagnéticas (detector de raios) .

Final do século XIX séculos na Rússia, engenheiros e cientistas famosos trabalharam Lodygin Alexander Nikolaevich (1847 - 1923), quem criou a primeira lâmpada incandescente do mundo (1873); Yablochkov Pavel Nikolaevich (1847 - 1894), desenvolveu a vela elétrica (1876); Dolivo-Dobrovolsky Mikhail Osipovich (1861 - 1919), criou um sistema trifásico de correntes (1889) e o fundador da energia moderna.

No século XIX século, a análise de circuitos elétricos era uma das tarefas da engenharia elétrica. Os circuitos elétricos foram estudados e calculados de acordo com leis puramente físicas que descrevem seu comportamento sob a influência de cargas, tensões e correntes elétricas. Essas leis físicas formaram a base da teoria dos circuitos de engenharia elétrica e de rádio.

Em 1893 - 1894 anos, os trabalhos de C. Steinmetz e A. Kennelly desenvolveram o chamado método simbólico, que foi inicialmente aplicado para oscilações mecânicas na física, e depois transferido para a engenharia elétrica, onde quantidades complexas começaram a ser usadas para uma apresentação generalizada do imagem amplitude-fase de uma oscilação sinusoidal constante.

Baseado no trabalho de Hertz(1888), e depois Pupina (1892) por ressonância e afinação Circuitos RLC e sistemas oscilatórios acoplados, surgiram problemas na determinação das características de transferência das cadeias.

Em 1889 ano A. Kennelly se desenvolveu formalmente - um método matemático para a transformação equivalente de circuitos elétricos.

Na segunda metade XIX século Maxwell e Helmholtz desenvolveram métodos de correntes de loop e tensões nodais (potenciais), que formaram a base da matriz e dos métodos topológicos de análise em tempos posteriores. Muito importante foi a definição de Helmholtz do princípio da SUPERPOSIÇÃO, ou seja, consideração separada de vários processos simples no mesmo circuito com a subsequente soma algébrica desses processos em um fenômeno elétrico mais complexo no mesmo circuito. O método da sobreposição tornou possível resolver teoricamente uma ampla gama de problemas que antes eram considerados insolúveis e passíveis de consideração apenas empírica.

O próximo passo significativo na formação da teoria dos circuitos de engenharia elétrica e de rádio foi a introdução ao 1899 ano do conceito de resistência complexa de um circuito elétrico à corrente alternada.

Uma etapa importante na formação da teoria dos circuitos de engenharia elétrica e de rádio foi o estudo das características de frequência dos circuitos. As primeiras ideias neste sentido também estão associadas ao nome de Helmholtz, que utilizou o princípio da sobreposição e o método de análise harmônica para análise, ou seja, aplicou a expansão da função em uma série de Fourier.

Final do século XIX século, os conceitos de circuitos em forma de T e U foram introduzidos (eles começaram a ser chamados de quatro pólos). Quase ao mesmo tempo, o conceito de filtros elétricos surgiu.

A base da teoria moderna de circuitos de engenharia de rádio e engenharia de rádio em geral foi lançada por nossos compatriotas M.B. Shuleikin, B.A. Vedensky, A.I. Berg, A.L. Mints, V.A. Kotelnikov, A.N. Mandelshtamm, N.D. .Papaleksi e muitos outros.

4 MÉTODOS GERAIS DE TRABALHO NO CURSO, TIPOS DE AULAS, FORMULÁRIOS DE RELATÓRIO, LITERATURA EDUCACIONAL

O estudo da disciplina realiza-se em aulas teóricas, laboratoriais e aulas práticas.

As palestras são um dos tipos de treinamento mais importantes e com O fornecer a base para a aprendizagem teórica. Eles fornecem uma base sistemática para o conhecimento científico na disciplina, com foco no ensino e nas questões mais complexas e essenciais, estimule sua atividade cognitiva ativa, forme o pensamento criativo.

Nas aulas teóricas, junto com o fundamentalismo, o necessário e Pode o grau de orientação de treinamento prático. A apresentação do material está ligada à prática militar, objetos específicos de equipamentos especiais, nos quais são utilizados circuitos elétricos.

Os exercícios de laboratório têm como objetivo ensinar aos alunos os métodos de ec com investigação experimental e científica, para incutir as competências de análise científica e generalização dos resultados obtidos, competências de trabalho laboratorial O mineração, instrumentação e computação x ninguém.

Na preparação para as aulas de laboratório, os alunos de forma independente ou (se necessário) em consultas direcionadas estudam o apropriado NS material teórico, procedimento geral de realização de investigação, elaboração de fichas de relatório (desenho esquemático da instalação do laboratório, quadros necessários).

O experimento é a parte principal do trabalho de laboratório e real e é realizado por cada aluno de forma independente de acordo com o manual de trabalho de laboratório. Antes de realizar o experimento, um n uma pesquisa em forma de panfleto, cujo objetivo é verificar a qualidade do O treinamento de alunos para trabalhos de laboratório. Ao mesmo tempo, é preciso atentar para o conhecimento do material teórico, o procedimento de execução do trabalho, a natureza dos resultados esperados. Ao aceitar relatórios, você deve levar em consideração um Para precisão de registro, conformidade do aluno com os requisitos de ESKD, dinheiro e chie e exatidão das conclusões necessárias.

Exercícios práticos são realizados com o objetivo de desenvolver habilidades de resolução e nii tarefas, a produção de cálculos. Seu conteúdo principal está certo Para o trabalho técnico de cada aluno. A parte traseira é retirada para treinamento prático uma o chi tem uma natureza aplicada. Elevando o nível do software de computador d o cozimento é realizado em treinamento prático por meio de cálculos e com a ajuda de microcalculadores programáveis ou computadores pessoais. No início de cada aula é realizado um quiz, objetivo do gato O rogo - verificar a preparação dos alunos para a aula, e também - ativar uma ção de sua atividade cognitiva.

No processo de domínio do conteúdo da disciplina entre os alunos, o sistema e habilidades metodológicas e habilidades de trabalho independente são formadas. Os alunos aprendem a fazer perguntas corretamente, colocar uma O a tarefa mais importante, relatar sobre a essência do trabalho realizado, para usar antes com Auxílios tímidos e visuais.

Para incutir as competências básicas na preparação e condução das sessões de formação, pretende-se atrair alunos como assistentes para o chefe das aulas de laboratório.

Entre as áreas mais importantes de melhorar o desempenho cognitivo eu sou O aprendizado de problemas está relacionado ao corpo discente. Para implementá-lo com O situações problemáticas para o curso como um todo, para tópicos individuais e para O solicitações que estão sendo implementadas:

Introduzindo novos conceitos problemáticos, mostrando como eles apareceram historicamente e como são aplicados;

Colidindo o aluno com as contradições entre novos fenômenos e niyas e conceitos antigos;

Com a necessidade de escolher a informação certa;

Usando as contradições entre o conhecimento disponível em p e os resultados da solução e os requisitos da prática;

Apresentação de fatos e fenômenos inexplicáveis à primeira vista com

usando leis bem conhecidas;

Identificando conexões intersujeitos e conexões entre fenômenos.

No processo de estudo da disciplina, o controle de assimilação do material é fornecido em todos os tipos de aulas práticas na forma de briefings, e nos tópicos 1 e 2 na forma de um teste de duas horas.

Para determinar a qualidade da educação em geral para a disciplina, conduza T Exame Xia. Os alunos que concluíram todos os requisitos do currículo, que relataram todos os trabalhos laboratoriais têm permissão para fazer o exame, v shih notas positivas no trabalho do curso. Os exames são realizados com um bigode T formulário com as explicações escritas necessárias no quadro-negro (fórmulas, gráficos, etc.). Cada aluno tem um tempo máximo de 30 minutos para se preparar. Para se preparar para a resposta, os alunos podem usar O fornecer materiais metodológicos e de referência permitidos pelo chefe do departamento e riais. A preparação da resposta pode ser feita por escrito. O chefe do departamento pode dispensar de aprovação no exame os alunos que tenham demonstrado T conhecimento pessoal baseado nos resultados do controle atual, com uma avaliação n ki "excelente".

Assim, a disciplina "Circuitos e sinais de rádio" é eu sou é um sistema de concentração e ao mesmo tempo bastante completo e uma conhecimento perfeito que permite a um engenheiro de rádio navegar livremente nas questões mais importantes de operação de dispositivos e sistemas técnicos de rádio especiais.

LITERATURA EDUCACIONAL BÁSICA:

1. S. I. Baskakov Sinais e circuitos de engenharia de rádio. 3ª edição. M.: Ensino superior, 2000.

LITERATURA ADICIONAL

2. S. I. BASKAKOV Sinais e circuitos de engenharia de rádio. Guia para resolução de problemas: Livro didático. manual para engenharia de rádio. especialista. universidades. - 2ª edição. M.: Ensino superior o la, 2002.

3. Popov V.P. Fundamentos da teoria de circuitos. Livro didático. para universidades.-3ª ed. M.: Ensino superior sobre la, 2000.

5 CARACTERÍSTICAS DE ENERGIA DO SINAL

As principais características de energia de um sinal real são:

1) potência instantânea, definida como o quadrado do valor instantâneo de um sinal

Se - tensão ou corrente, então é a potência instantânea liberada na resistência e 1 ohm.

A potência instantânea não é aditiva, ou seja, a potência instantânea da soma dos sinais não é igual à soma de suas potências instantâneas:

2) a energia ao longo do intervalo de tempo é expressa como uma integral da potência instantânea

3) a potência média em um intervalo é determinada pelo valor da energia do sinal neste intervalo, referido a uma unidade de tempo

Onde.

Se o sinal for dado por um intervalo de tempo infinito, a potência média é determinada da seguinte forma:

Os sistemas de transmissão de informações são projetados para que as informações sejam transmitidas com menos distorção do que o especificado com uma energia e potência de sinal mínimas.

A energia e a potência dos sinais, determinadas em um intervalo de tempo arbitrário, podem ser aditivas se os sinais nesse intervalo de tempo forem ortogonais. Considere dois sinais e, que são definidos no intervalo de tempo. A energia e a potência da soma desses sinais são expressas da seguinte forma:

, (1)

. (2)

Aqui e, - energia e potência do primeiro e segundo sinais, energia mútua e poder mútuo desses sinais (ou a energia e poder de sua interação). Se as condições forem atendidas

então os sinais e ao longo do intervalo de tempo são chamados ortogonais, e as expressões(1) e (2) assumem a forma

O conceito de ortogonalidade dos sinais está necessariamente associado ao intervalo de sua determinação.

Em relação aos sinais complexos, também são utilizados os conceitos de potência instantânea, energia e potência média. Esses valores são introduzidos de forma que as características de energia do sinal complexo sejam valores reais.

1. A potência instantânea é determinada pelo produto do sinal complexoa um sinal de conjugado complexo

2. Energia do sinalao longo do intervalo de tempo é, por definição, igual a

3. Sinal de forçano intervalo é definido como

Dois sinais complexos e, dados em um intervalo de tempo, são ortogonais se sua potência (ou energia) mútua for zero.

6 CARACTERÍSTICAS DE CORRELAÇÃO DE SINAIS DETERMINADOS

Uma das características de tempo mais importantes de um sinal é a função de autocorrelação (ACF), que permite julgar o grau de conexão (correlação) de um sinal com sua cópia deslocada no tempo.

Para um sinal real especificado no intervalo de tempoe limitada em energia, a função de correlação é determinada pela seguinte expressão:

, (3)

Onde - a quantidade de mudança de tempo do sinal.

Para cada valor, a função de autocorrelação é expressa por algum valor numérico.

De (3) segue-se que o ACF é uma função uniforme da mudança de tempo. Na verdade, substituindo em (3) variável ativada, obtemos

Quando a semelhança do sinal com sua cópia não deslocada é maior e a funçãoatinge um valor máximo igual à energia total do sinal

Com um aumento, a função de todos os sinais, exceto os periódicos, diminui (não necessariamente monotonamente), e com um deslocamento relativo dos sinais e por um valor que excede a duração do sinal, ele desaparece.

A função de autocorrelação de um sinal periódico é em si uma função periódica com o mesmo período.

Para avaliar o grau de similaridade dos dois sinais, é utilizada a função de correlação cruzada (CCF), que é determinada pela expressão

Aqui e - sinais dados em um intervalo de tempo infinitoe possuindo energia finita.

O valor não muda se, em vez de atrasar o sinal, considerarmos o avanço do primeiro sinal.

A função de autocorrelação é um caso especial do CCF, quando os sinais e são os mesmos.

Em contraste com a função, no caso geral, ela não é nem relativa e pode atingir no máximo três.

O valor determina a energia mútua dos sinais e

7 MÉTODOS GEOMÉTRICOS NA TEORIA DOS SINAIS

Ao resolver muitos problemas teóricos e aplicados da engenharia de rádio, surgem as seguintes questões: 1) em que sentido podemos falar sobre a magnitude do sinal, argumentando, por exemplo, que um sinal é significativamente superior ao outro; 2) É possível avaliar objetivamente o quão semelhantes são dois sinais diferentes entre si?

Em XX v. análise funcional foi criada um ramo da matemática que resume nossas idéias intuitivas sobre a estrutura geométrica do espaço. Descobriu-se que as idéias da análise funcional tornam possível criar uma teoria coerente dos sinais, que se baseia no conceito de um sinal como um vetor em um espaço de dimensão infinita especialmente construído.

Espaço de sinal linear. Deixe ser -muitos sinais. A razão para combinar esses objetos a presença de algumas propriedades comuns a todos os elementos do conjunto.

O estudo das propriedades dos sinais que formam tais conjuntos torna-se especialmente proveitoso quando é possível expressar alguns elementos do conjunto por meio de outros elementos. Costuma-se dizer que muitos sinais são dotados de uma determinada estrutura. A escolha desta ou daquela estrutura deve ser ditada por considerações físicas. Assim, aplicado às vibrações elétricas, sabe-se que elas podem ser somadas, bem como multiplicadas por um fator de escala arbitrário. Isso torna possível introduzir a estrutura do espaço linear em conjuntos de sinais.

O conjunto de sinais forma um espaço linear real se os seguintes axiomas forem verdadeiros:

1. Qualquer sinal para qualquer leva apenas valores reais.

2. Para qualquer um e aí está sua soma, e também está contida em. A operação de soma é comutativa: e associativa :.

3. Para qualquer sinal e qualquer número real, o sinal é definido=.

4. O conjunto M contém um elemento zero especial, de forma que  é para todos.

Se os modelos matemáticos de sinais assumem valores complexos, então, assumindo no axioma 3 multiplicação por um número complexo, chegamos ao conceito de um espaço linear complexo.

A introdução da estrutura do espaço linear é o primeiro passo para uma interpretação geométrica dos sinais. Elementos de espaços lineares são freqüentemente chamados de vetores, enfatizando a analogia entre as propriedades desses objetos e vetores tridimensionais comuns.

As restrições impostas pelos axiomas do espaço linear são muito estritas. Nem todo conjunto de sinais acaba sendo um espaço linear.

Conceito de base de coordenadas. Como no espaço tridimensional comum, no espaço linear de sinais, um subconjunto especial pode ser distinguido, que desempenha o papel de eixos coordenados.

Eles dizem que o conjunto de vetores (}, pertencer, é linearmente independente se a igualdade

só é possível se todos os coeficientes numéricos desaparecerem simultaneamente.

O sistema de vetores linearmente independentes forma uma base de coordenadas no espaço linear. Se a decomposição de algum sinal é dada na forma

então os números () são as projeções do sinal em relação à base selecionada.

Em problemas de teoria de sinais, o número de vetores de base, via de regra, é infinitamente grande. Esses espaços lineares são chamados de dimensões infinitas. Naturalmente, a teoria desses espaços não pode ser embutida no esquema formal da álgebra linear, onde o número de vetores de base é sempre finito.

Espaço linear normalizado. Energia do sinal. Para continuar e aprofundar a interpretação geométrica da teoria dos sinais, é necessário introduzir um novo conceito, que em seu significado corresponde ao comprimento do vetor. Isso permitirá não apenas dar um significado exato à afirmação da forma "o primeiro sinal é maior do que o segundo", mas também indicar o quanto ele é maior.

O comprimento de um vetor em matemática é chamado de norma. O espaço linear de sinais é normalizado se cada vetor estiver exclusivamente associado ao número a norma deste vetor, e os seguintes axiomas do espaço normado são satisfeitos:

1. A norma não é negativa, ou seja,. Norma se e somente se .

2. A igualdade é verdadeira para qualquer número.

3. Se e são dois vetores de , então a desigualdade do triângulo se mantém :.

É possível sugerir diferentes maneiras de introduzir a taxa de sinais. Na engenharia de rádio, acredita-se mais frequentemente que os sinais analógicos reais têm a norma

(4)

(dos dois valores possíveis da raiz, um positivo é escolhido). Para sinais complexos, a norma

Onde * - o símbolo do valor do conjugado complexo. O quadrado da norma é chamado de energia do sinal

É essa energia que é liberada em um resistor com uma resistência 1 Ohm, se houver tensão em seus terminais.

Determine a taxa de sinal usando a fórmula (4) aconselhável pelos seguintes motivos:

1. Na engenharia de rádio, a magnitude de um sinal é frequentemente avaliada com base no efeito da energia total, por exemplo, a quantidade de calor liberada em um resistor.

2. A norma energética acaba sendo "insensível" a mudanças na forma do sinal, talvez significativas, mas ocorrendo em curtos períodos de tempo.

Espaço normalizado linear com um valor finito da norma da forma (1.15) é chamado de espaço de funções com um quadrado integrável e é denotado brevemente.

8 TEORIA DOS SINAIS ORTOGONAIS. SÉRIE GENERALIZADA DE QUATRO

Tendo introduzido a estrutura de um espaço linear no conjunto de sinais, tendo determinado a norma e a métrica, nós, no entanto, estamos privados da oportunidade de calcular uma característica como o ângulo entre dois vetores. Isso pode ser feito formulando o conceito importante do produto escalar de elementos de um espaço linear.

Produto escalar de sinais. Lembre-se de que se dois vetores e são conhecidos em um espaço tridimensional comum, então o quadrado do módulo de sua soma

onde é o produto escalar desses vetores, dependendo do ângulo entre eles.

Atuando por analogia, calculamos a energia da soma de dois sinais e:

. (5)

Ao contrário dos próprios sinais, suas energias não são aditivas - a energia do sinal total contém a chamada energia mútua

. (6)

Comparando fórmulas(5) e (6), definir o produto escalar de sinais reais e:

O produto escalar tem as propriedades:

, onde é um número real;

Um espaço linear com tal produto escalar, completo no sentido de que contém todos os pontos limites de quaisquer sequências convergentes de vetores desse espaço, é chamado de espaço de Hilbert real.

A desigualdade fundamental de Cauchy- Bunyakovsky

Se os sinais assumem valores complexos, então o espaço de Hilbert complexo pode ser definido pela introdução do produto escalar nele pela fórmula

de tal modo que.

Sinais ortogonais e séries de Fourier generalizadas. Dois sinais são chamados de ortogonais se seu produto escalar, e, portanto, a energia mútua, é zero:

Deixar - Espaço de Hilbert de sinais com um valor de energia finito. Esses sinais são definidos ao longo de um período de tempo, finito ou infinito. Suponha que um sistema infinito de funções seja dado no mesmo segmento, ortogonais entre si e com normas unitárias:

Eles dizem que, neste caso, uma base ortonormal é especificada no espaço do sinal.

Vamos expandir um sinal arbitrário em uma linha:

(7)

Desempenho (7) é chamada de série de Fourier generalizada do sinal na base selecionada.

Os coeficientes desta série são encontrados a seguir. Pegue uma função básica com um número arbitrário, multiplique os dois lados da igualdade (7) e depois integrar os resultados ao longo do tempo:

. (8)

Uma vez que a base é ortonormal no lado direito da igualdade (8) apenas um membro da soma com um número permanecerá, portanto

A possibilidade de representar sinais por meio de séries generalizadas de Fourier é um fato de grande importância fundamental. Em vez de estudar a dependência funcional em um conjunto incontável de pontos, temos a oportunidade de caracterizar esses sinais com um sistema de coeficientes contável (mas, em geral, infinito) de uma série generalizada de Fourier.

A energia do sinal, representada na forma de uma série generalizada de Fourier. Considere algum sinal expandido em uma série no sistema de base ortonormal:

e calcular sua energia substituindo diretamente esta série na integral correspondente:

(9)

Uma vez que o sistema básico de funções é ortonormal, a soma (9) apenas membros com números serão diferentes de zero. Isso nos dá um resultado maravilhoso:

O significado desta fórmula é o seguinte: a energia do sinal é a soma das energias de todos os componentes dos quais a série generalizada de Fourier é composta.

Palestrante Sênior do Departamento de Rádio Eletrônica S. Lazarenko

Ao estudar a teoria generalizada de sinais, as seguintes questões são consideradas.

1. Características básicas e métodos de análise de sinais usados em engenharia de rádio para transmissão de informação.

2. Os principais tipos de transformações de sinais no processo de construção de canais.

3. Métodos de construção e métodos de análise de circuitos de engenharia de rádio por meio dos quais as operações são realizadas no sinal.

Os sinais de rádio podem ser definidos como sinais usados na engenharia de rádio. De acordo com sua finalidade, os sinais técnicos de rádio são divididos em sinais:

radiodifusão,

televisão,

telégrafo,

radar,

navegação por rádio,

telemetria, etc.

Todos os sinais de rádio são modulados. Na formação de sinais modulados, são utilizados sinais primários de baixa frequência (analógico, discreto, digital).

Sinal analógico repete a lei de alterar a mensagem transmitida.

Sinal discreto - a fonte da mensagem transmite informações em determinados intervalos de tempo (por exemplo, sobre o tempo), além disso, uma fonte discreta pode ser obtida como resultado da amostragem no tempo de um sinal analógico.

Sinal digital É a exibição de uma mensagem em formato digital. Exemplo: uma mensagem de texto é codificada em um sinal digital.

Todos os caracteres da mensagem podem ser codificados em códigos binários, hexadecimais e outros. A codificação é realizada automaticamente por meio de um codificador. Assim, os símbolos de código são convertidos em sinais padrão.

A vantagem da transmissão digital de dados é a alta imunidade a ruído. A conversão reversa é realizada por meio de um conversor digital para analógico.

Modelos matemáticos de sinais

Ao estudar as propriedades gerais dos sinais, geralmente se distrai de sua natureza e propósito físicos, substituindo-os por um modelo matemático.

Modelo matemático - o método escolhido de descrição matemática do sinal, refletindo as propriedades mais essenciais do sinal. Com base em um modelo matemático, é possível classificar os sinais para determinar suas propriedades gerais e diferenças fundamentais.

Os sinais de rádio são geralmente divididos em duas classes:

sinais determinísticos,

sinais aleatórios.

Sinal determinístico É um sinal, cujo valor a qualquer momento é um valor conhecido ou pode ser calculado antecipadamente.

Sinal aleatório É um sinal cujo valor instantâneo é uma variável aleatória (por exemplo, um sinal sonoro).

Modelos matemáticos de sinais determinísticos

Os sinais determinísticos são divididos em duas classes:

periódico,

não periódico.

Deixe ser s ( t ) - sinal determinístico. Sinais periódicos são descritos por uma função periódica de tempo:

e são repetidos ao longo do período T ... Aproximadamente t >> T ... O resto dos sinais não são periódicos.

Um pulso é um sinal cujo valor difere de zero por um intervalo de tempo limitado (largura de pulso ).

No entanto, ao descrever um modelo matemático, são usadas funções que são especificadas em um intervalo de tempo infinito. O conceito de duração de pulso efetiva (prática) é apresentado:

Momento exponencial.

Por exemplo: determinar a duração efetiva de um pulso exponencial como o intervalo de tempo durante o qual o valor do sinal diminui 10 vezes. Determine a largura de pulso efetiva para o desenho:

Características da energia do sinal . A potência instantânea é a potência do sinal em 1 ohm:

Para um sinal não periódico, introduzimos o conceito de energia a uma resistência de 1 Ohm:

Para um sinal periódico, o conceito de potência média é introduzido:

A faixa dinâmica de um sinal é definida como a proporção do máximo P ( t ) para aquele mínimo P ( t ) , que permite fornecer uma determinada qualidade de transmissão (geralmente expressa em dB):

A fala calma do locutor tem uma faixa dinâmica de cerca de 25 ... 30 dB, para uma orquestra sinfônica de até 90 dB. Selecionando um valor P min associado ao nível de interferência:
.

A magnitude

chamada de capacidade do canal.

A transmissão de sinal sem distorção só é possível na condição de que o volume do sinal "se ajuste" à capacitância do canal.

Consequentemente, a condição geral para combinar um sinal com um canal de transmissão de informação é determinada pela relação

No entanto, a relação expressa uma condição necessária, mas insuficiente, para combinar o sinal com o canal. Uma condição suficiente é o acordo em todos os parâmetros:

Para um canal de informação, os seguintes termos são usados: velocidade de entrada de informação, velocidade de transferência de informação e largura de banda do canal.

Largura de banda C - a maior taxa de transferência de informação teoricamente alcançável para um determinado canal. Esta é uma resposta do canal e é independente das estatísticas do sinal.

Esta é a principal condição para reconciliar dinamicamente a fonte da mensagem e o canal de informação.

Conforme observado acima, os sinais transmitidos são inequivocamente associados às mensagens transmitidas. A descrição matemática de um sinal é alguma função do tempo s(t). Os sinais de comunicação podem ser classificados de acordo com vários critérios.

Na teoria da mensagem, os sinais são divididos principalmente em determinísticos (regulares) e aleatórios. O sinal é chamado determinístico, se pode ser descrito por uma função de tempo conhecida. Portanto, um sinal determinístico é entendido como um sinal que corresponde a uma mensagem transmitida conhecida e que pode ser prevista com precisão com antecedência por um período de tempo arbitrariamente longo. Os sinais determinísticos são geralmente subdivididos em periódicos, quase periódicos e não periódicos.

Em condições reais, o sinal no ponto de recepção é desconhecido de antemão e não pode ser descrito por uma função de tempo definida. Os sinais recebidos são imprevisíveis e aleatórios por vários motivos. Primeiro, porque um sinal regular não pode transportar informações. Na verdade, se tudo fosse conhecido sobre o sinal transmitido, não haveria necessidade de transmiti-lo. Normalmente, no lado receptor, apenas alguns parâmetros sinal. Em segundo lugar, os sinais são de natureza aleatória devido a vários tipos de interferências, tanto externas (espacial, atmosférica, industrial, etc.) e internas (ruídos de lâmpadas, resistências, etc.). O sinal recebido também é distorcido devido à passagem pela linha de comunicação, cujos parâmetros costumam ser uma função aleatória do tempo.

O modelo do sinal de comunicação não é uma função do tempo s(t) , mas um conjunto de algumas funções que representam um processo aleatório. Cada sinal específico é um dos realizações um processo aleatório que pode ser descrito por uma função determinística do tempo. Freqüentemente, o destinatário conhece o conjunto de mensagens (sinais) possíveis. A tarefa é determinar qual mensagem de um determinado conjunto foi transmitida a partir da implementação adotada da mistura de sinais com interferência.

Assim, o sinal transmitido deve ser considerado como um conjunto de funções que são implementações de um processo aleatório. As características estatísticas desse processo descrevem totalmente as propriedades do sinal. No entanto, a solução de muitos problemas específicos torna-se difícil neste caso. Portanto, o estudo de sinais e sua passagem por vários circuitos é aconselhável começar com implementações individuais como funções determinísticas.

Nem sempre é necessária uma descrição completa do sinal. Às vezes, algumas características generalizadas são suficientes para a análise, que refletem mais completamente as propriedades do sinal. Uma das características mais importantes de um sinal é o seu duraçãoT, que determina o tempo necessário para o canal e está simplesmente relacionado à quantidade de informações transmitidas por esse sinal. A segunda característica é largura do espectro sinal F, que caracteriza o comportamento do sinal durante sua duração, a taxa de sua mudança. Como terceira característica, poderia ser introduzida uma que determinasse a amplitude do sinal ao longo de sua existência, por exemplo, a potência. No entanto, a força do sinal Rcom por si só não determina as condições de sua transmissão através de canais de comunicação reais com interferência. Portanto, o sinal é geralmente caracterizado pela relação entre a potência do sinal e a interferência:

que é chamada de relação sinal-ruído ou relação sinal-ruído.

Uma característica de sinal chamada gama dinâmica,

que determina o intervalo de mudanças nos níveis de sinal (por exemplo, volume durante a transmissão de uma mensagem telefônica) e impõe requisitos correspondentes sobre a linearidade do caminho. Deste lado, o sinal pode ser caracterizado pelos chamados fator de pico

representando a razão entre o valor máximo do sinal e o valor efetivo. Quanto maior o fator de pico do sinal, pior será o desempenho de energia do dispositivo de rádio.

Do ponto de vista das transformações realizadas nas mensagens, costuma-se dividir os sinais em sinais de vídeo (não modulados) e sinais de rádio (modulados). Normalmente, o espectro do sinal de vídeo está concentrado na região de baixa frequência. Ao usar a modulação, o sinal de vídeo é chamado de modulação. O espectro do sinal de rádio está concentrado em torno de uma certa frequência média na região de alta frequência. Os sinais de rádio podem ser transmitidos na forma de ondas eletromagnéticas.

Na conclusão da seção, descrevemos resumidamente os sinais usados em vários tipos de comunicação. Na fig. 1.2 mostra um sinal de vídeo na forma de um trem de pulso contínuo. Esse sinal é gerado para tipos de trabalho telegráficos usando um código binário de cinco dígitos. A largura de banda usada para a transmissão de tais sinais depende da velocidade do telégrafo e é, por exemplo, 150-200 Hz quando se usa o aparelho telegráfico ST-35 e transmite 50 caracteres por segundo. Ao transmitir mensagens telefônicas, o sinal é um f contínuo
tempos de função, conforme mostrado na fig. 1,2 b.

V
telefonia comercial, o sinal é geralmente transmitido na faixa de frequência de 300 Hz a 3400 Hz. A transmissão requer uma largura de banda de aproximadamente 40 Hz a 10 kHz para transmissão de voz e música de alta qualidade. Ao transmitir imagens estáticas usando um fototelégrafo, o sinal tem a forma mostrada na Fig. 1.Z a.

É uma função escalonada. O número de níveis possíveis é igual ao número de volumes e semitons transmitidos. Um ou mais canais de telefone padrão são usados para transmissão. Ao transmitir imagens em movimento na televisão usando 625 linhas de decomposição, é necessária uma largura de banda de frequência de 50 Hz a 6 MHz. Nesse caso, o sinal tem uma estrutura contínua discreta complexa. Os sinais modulados têm a forma mostrada na Fig. 1.3 b (com modulação em amplitude).