1)Классификация сигналов по способу обработки, по физическим свойствам.
Классификация сигналов
Сигнал (от лат. “signum”) - некоторый процесс изменения во времени физического состояния какого-либо объекта (напряжение), служащий для отображения, регистрации и передачи информации.
Классификация сигналов по способу обработки
Сигналы разделяются на аналоговые, дискретные и цифровые.
Исходный физический сигнал, например напряжение, является непрерывной функцией времени. Такие сигналы называют аналоговыми.
На втором графике показан дискретный сигнал (discrete signal), полученный из аналогового сигнала с помощью дискретизации (sampling). Дискретный сигнал это ряд значений аналогового сигнала,в дискретные tn моменты времени. xn=S(tn) Числа xn, составляющие дискретный сигнал, называются отсчетами сигнала (samples). Обычно, отсчеты берут через равные промежутки времени ∆t, называемые периодом дискретизации (или интервалом, шагом дискретизации – sample time). Величина, обратная периоду дискретизации, называется частотой дискретизации (sampling frequency). В дальнейшем мы будем пользоваться частотой Найквиста (Nyquist frequency), которая связана с частотой дискретизации соотношением fN= fS/2. При обработке сигнала в вычислительных устройствах его отсчеты представляются в виде двоичных чисел, имеющих ограниченное число разрядов. Поэтому значения дискретного сигнала округляются. Процесс такого округления называется квантованием по уровню. Дискретный сигнал, квантованный по уровню, называется цифровым сигналом (digital signal). Возникающие при округлении ошибки называют ошибками квантования или шумами квантования.
В зависимости от того, известен ли нам сигнал точно, различают детерминированные и случайные сигналы. Детерминированный сигнал полностью известен – его значения в любой момент времени можно определить точно. Случайный же сигнал в любой момент времени представляет собой случайную величину, которая принимает конкретные значения с некоторой вероятностью.
Следующий важный
класс сигналов – сигналы с интегрируемым
квадратом.
Эти сигналы называет также сигналами
с ограниченной
энергией.
Для таких сигналов S(t)
выполняется соотношение
(1).
Этот интеграл условно называется
энергией
сигнала E.
Следующий класс сигналов – это
периодические
сигналы. Для периодического сигнала с
периодом T
выполняется соотношение S(t+nT)=S(t)
при любом t
, где n
– произвольное целое число. Величина
обратная периоду сигнала называется
частотой
сигнала,
и измеряется в герцах (Гц) f=1/T.
В теории сигналов также используется
круговая
частота,
которая измеряется в радианах на секунду
(рад/c).
ω=2πf
Любой периодический сигнал имеет бесконечную энергию, так как интеграл (1) энергии для этих сигналов всегда расходится.
Следующий класс – сигналы конечной длительности или финитные сигналы (finite signal). Такие сигналы отличны от нуля только на ограниченном интервале времени. Сигналы бесконечной длительности или нефинитные сигналы (non-finite signal) могут быть отличны от нуля для любого момента времени. Примером нефинитных сигналов являются любые периодические сигналы. Инфинитные сигналы могут иметь конечную энергию. Очень важную роль в технике обработки сигналов играют гармонические колебания.
Гармонический сигнал полностью определяется тремя параметрами: амплитудой A, частотой w и начальной фазой j. S(t)=Acos(ωt+φ)Гармонический сигнал является одним из тестовых сигналов, устройств обработки сигналов.