69043

Дискретизация непрерывных сигналов по теореме В.А. Котельникова

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

До сих пор речь шла о сигналах со спектром не превышающим частоту и где ширина спектра сигнала.3 где отсчетные значения соответственно амплитуды и фазы сигнала; и определяется соответственно через 2. среднее значение круговой частоты в спектре сигнала.

Русский

2014-09-29

200.5 KB

13 чел.

Лекция 2.12

Тема 2. Сообщение и сигнал.

Занятие 12. Дискретизация непрерывных сигналов по теореме В.А. Котельникова

Условия дискретизации реальных сигналов.

Примеры дискретизации детерминированных сигналов.

/1/. 54

/2/. 60-63

/6/. 39 (№ 2.5.1)

/7/. 170-171


Учебные вопросы.

Условия дискретизации реальных сигналов.

Сигналы с ограниченным спектром, не содержащим нулевой частоты.

До сих пор речь шла о сигналах со спектром, не превышающим частоту  и , где — ширина спектра сигнала.

В общем случаи сигнал может иметь спектр, ограниченный частотами , то есть

     (2.12.1)

В этом случае точки отсчета следуют через интервал

    (2.12.2)

При этом в каждой точке отсчета фиксируется две величины: амплитуда  и фаза .

Тогда сигнал может быть представлен рядом вида:

(2.12.3)

где ,— отсчетные значения соответственно амплитуды и фазы сигнала;

и  — определяется соответственно через (2.12.1) и (2.12.2).

— среднее значение круговой частоты в спектре сигнала.

Из выражения (2.12.3) следует, что функция отсчетов в данном случае представляет собой радиоимпульс амплитудой , и начальной фазой  с частотой заполнения  и огибающей, определяемой функцией вида  (рисунок 2.12.1)

Случайные сигналы.

Теорема Котельникова сохраняет свой смысл и применительно к случайным процессам (сигналам)  с ограниченым энергетическим спектром , но тогда — случайные числа, а ряд вида (2.11.23) или (2.12.3) понимается как сходящийся в среднем.

Сигналы с ограниченным спектром и конечной длительностью.

Энергия большинства реальных сигналов в основном сосредоточена в конечном интервале времени  и ограниченной полосе частот , хотя функция с ограниченным спектром имеет теоретически бесконечную длительность (см. Лекция 2.5)

Тогда разложение в ряд Котельникова (2.11.23) будет трансформировано в усеченный ряд:     (2.12.4)

где  — границы отсчетной области реального сигнала.

— необходимое число отсчетов в отсчетной области.

В частотности, если , то     (2.12.5)

т.е. по определению (2.3.5) параметр — это база сигнала.

Ряд Котельникова вида (2.12.3) при усечении имеет область изменения переменной , а следовательно, предусматривает  отсчетных точек.

Однако каждой точке соответствует 2 числа: отсчет амплитуды, и отсчет фазы.

Таким образом, всякий сигнал, имеющий реальную длительность  и реальную ширину спектра  , определяется с помощью  или  (2.12.6)

параметров, (чисел).

Такое определение раскрывает физический смысл понятия “база сигнала”.

Аналогичный результата получается при рассмотрении рядов Фурье.

Для сигнала длительностью  с ограниченным (усеченным) спектром коэффициенты разложения Фурье  практически равны 0 при , .

Тогда ряд Фурье вида (2.4.11) может быть записан    (2.12.7)

В более общем случаи, когда ,

   (2.12.8)

В случае (2.12.7) ряд содержит  слагаемых, каждое из которых содержит пару чисел  .

Таким образом, в разложении Фурье для описания сигнала необходимо  или   чисел. Изменение хотя бы одного из этих чисел приводит к новой (другой) реализации сигнала. Поэтому говорят, что сигнал с базой  имеет  степеней свободы.

Ряды (2.12.4), (2.12.7), (2.12.8) позволяют выражать конечными суммами случайные процессы, имеющие бесконечное число значений. Это позволяет заметно упростить решение многих задач теории связи, что и оправдывает замену реальных сигналов моделями с финитными спектрами и конечной длительностью.

Ограничение спектра реального сигнала путем его пропускания через фильтр с граничной частотой  приводит к потере части энергии сигнала, и как следствие, к потере части информации о сигнале (погрешности ). При этом

 (2.12.9) для детерминированной функции

и

 (2.12.10) для случайного процесса.

Примеры дискретизации детерминированных сигналов.

Задача.

Для колокольного импульса (рисунок 2.5.1)

    (2.12.11)

с параметрами , , найти интервал дискретизации при условии, что ошибка воспроизведения не должна превышать .

Решение.

Согласно (2.5.1), спектральная плотность сигнала (2.12.11) имеет вид,

,

где     (2.12.12)

При ограничении спектра сигнала с помощью фильтра с частотой среза   возникает погрешность , определяемая по формуле (2.12.9)

Известно, что — функция Крампа,

Тогда

 

Отсюда ; ;


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

16070. риміналістична характеристика злочинів 250.5 KB
  Старушкевич А.В. Криміналістична характеристика злочинів: Навч. посібник. К. 1997. 44 с. Вступ Боротьба зі злочинністю е одним із головних державних завдань на будь якій стадії суспільного розвитку. Особливого значення вона набуває в умовах реформування діяльності
16071. Біржова справа 20.06 MB
  Підручник складається з трьох частин і двадцяти розділів. Кожен розділ завершується коротким резюме, контрольними запитаннями, переліком посилань і рекомендованої літератури, тестами для перевірки знань (усього 300), ситуаційними задачами
16072. Біржове право 1.85 MB
  Біржовий ринок у світі давно вже став центром ринкової економіки. Нагромаджено великий досвід роботи бірж, що пройшли історичний розвиток від торгівлі наявною сільськогосподарською продукцією до торгівлі фючерсами й опціонами на всі види товарів і фінансових інструментів. Це сприяло перетворенню бірж з одного із головних каналів оптової торгівлі товарами на центри ціноутворення і страхування ризику.
16073. Професійна мотивація працівників органів внутрішніх справ вивчення та корекція 886.5 KB
  В запропонованому посібнику розглянуті загальні питання вивчення професійної мотивації, а також проаналізовані мотиви вибору професії та професійної діяльності працівників органів внутрішніх справ.
16074. Право пенсійного забезпечення в Україні 1.27 MB
  І.М. Сирота ПРАВО ПЕНСІЙНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ в УКРАЇНІ Курс лекцій Київ Юрінком Інтер 1998 ББК 67.9 4УКР 305 С40 Рекомендовано вченою радою Юридичного інституту Одеського державного університету ім. 1.1. Мечникова Рецензент В.Т. УСЕНКО на
16075. Кримінально-виконавче право України 879 KB
  Кримінальновиконавче право України: Курс лекцій.Семаков Г. С Гель А. П. Київ 2000 [1] ВСТУП [2] ТЕМА 1 КРИМІНАЛЬНОВИКОНАВЧА ПОЛІТИКА І КРИМІНАЛЬНОВИКОНАВЧЕ ПРАВО. НОРМИ ТА ДЖЕРЕЛА ПРАВА. КРИМІНАЛЬНОВИКОНАВЧІ ПРАВОВІДНОСИНИ [3] ТЕМА 2 ...
16076. Мотив і мотивація злочину 928 KB
  НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ВНУТРІШНІХ СПРАВ УКРАЇНИ А. В. САВЧЕНКО МОТИВ І МОТИВАЦІЯ ЗЛОЧИНУ Київ Атіка 2002 ББК 67.94УКР308 С12 Рекомендовано до друку спеціалізованою Вченою радою Національної академії внутрішніх справ України Науковий редактор Коржанськи
16077. Держава і економіка. Адміністративно-правові аспекти взаємовідносин 1.62 MB
  МВС України Університет внутрішніх справ О.П.Рябченко Держава і економіка: адміністративноправові аспекти взаємовідносин За загальною редакцією доктора юридичних наук професора О.М. Бандурки Видавництво Університету внут...