onetwoclick.ruОбщие сведения о преобразованиях сигналов
При рассмотрении общей структурной схемы системы электросвязи было установлено, что в процессе передачи и приема сигнал подвергается различным преобразованиям. Эти преобразования принято подразделять на “линейные” и “нелинейные”.
К линейным преобразованиям применяется принцип суперпозиции, согласно которому гармонический сигнал, проходя через линейную систему, остается неизменным по форме, а изменяются только его амплитуда и начальная фаза.
К линейным преобразованиям относятся:
- усиление и ослабление сигнала;
- фильтрация;
- временнЫе задержки, приводящие к фазовым сдвигам;
- интегрирование и дифференцирование сигналов.
В результате таких преобразований на выходе линейных устройств не появляются колебания на новой частоте. Вместе с тем из анализа системы передачи информации очевидна необходимость преобразования спектра сигналов посредством модуляции, что объясняется физическими особенностями каналов связи.
Так, по радиоканалу практически невозможно обеспечить передачу сигналов в низкочастотном диапазоне, в котором сосредоточен спектр звуковых частот. В связи с этим возникает задача переноса спектра сигнала с сохранением в нем информации об исходном передаваемом сообщении. Эта процедура, как было показано ранее, называется модуляцией. При этом на приемной стороне необходима обратная процедура, называемая демодуляцией.
Таким образом, мы установили неизбежность применения нелинейных преобразований.
Операции требующие нелинейных преобразований
- процедуры модуляции и демодуляции, связанные с трансформацией (переносом) спектра передаваемого сигнала и обеспечивающие появление новых частотных составляющих, отсутствовавших на входе устройства преобразования;
- преобразование частоты, под которым понимают превращение узкополосного сигнала (Формула) на входе преобразователя в новый узкополосный сигнал (Формула) на его выходе с теми же законами изменения огибающей и начальной фазы, но сосредоточенный по спектру около частоты fпр (k и ?0 — константы). При этом различают преобразование частоты вверх (Формула) и преобразование частоты вниз (Формула);
- умножение и деление частоты. В этом случае входной сигнал (Формула) превращается в выходной сигнал (Формула), где m и n — целые числа.
Отметим, что процедуру преобразования частоты применяют в приемных устройствах, а процедуры перемножения и деления — при генерировании необходимой сетки частот в передающих и приемных устройствах.
Указанные процедуры реализуются в нелинейных преобразователях и линейных параметрических цепях. К нелинейным преобразователям относятся полупроводниковые приборы (диоды, биполярные, полевые транзисторы) и электронные приборы, работающие с достаточно большими входными сигналами.
Нелинейные преобразователи подразделяются следующим образом:
- “нелинейные безынерционные преобразователи” (резистивные нелинейные элементы), в которых отклик i(t0) в момент времени t0 зависит только от значения входного сигнала u(t0) в этот же момент времени. Зависимость выходного тока от входного напряжения i(u) называется вольт-амперной характеристикой;
- “нелинейные инерционные преобразователи”, в которых наблюдается зависимость выходного тока в момент времени t0 от значений входного напряжения в другой момент времени t. Такой эффект наблюдается в случае, когда время прохождения носителей заряда через прибор и период колебаний входного сигнала примерно одинаковые.
Цепи, имеющие в своем составе хотя бы один элемент, параметр которого зависит от времени, называются “параметрическими”. Например, угольный микрофон с проводимостью, изменяющейся под действием звукового давления. К параметрическим элементам относятся также резисторы R(t), конденсаторы C(t) и индуктивности L(t).
В параметрических цепях выполняется принцип суперпозиции. Также для них характерно возникновение новых спектральных составляющих, поэтому параметрические цепи применяются для реализации процедур модуляции и демодуляции.
