- •1. Основные определения
- •2. Этапы обращения информации
- •3. Понятие сигнала и его модели
- •4.Формы представления детерминированных сигналов.
- •5. Представление сигнала в виде взвешенной суммы базисных функций. Понятие дискретного спектра сигнала и спектральной плотности
- •6. Ортогональное представление сигналов.
- •7.Временная форма представления сигнала
- •8.Частотная форма представления сигнала
- •9.Спектры периодических сигналов.
- •10.Распределение энергии в спектре.
- •11.Спектры непериодических сигналов.
- •12 Распределение энергии в спектре непериодического сигнала. Равенство Парсеваля
- •13.Соотношения между длительностью импульсов и шириной их спектра.
- •14,Спектральная плотность мощности детерминированного сигнала.
- •15.Функция автокорреляции детерминированного сигнала.
- •17.Вероятностные характеристики случайного процесса.
- •18. Стационарные и эргодические случайные процессы.
- •19.Спектральное представление случайных сигналов.
- •20.Частотное представление стационарных случайных сигналов.
- •21.Непрерывные спектры.
- •22. Основные свойства спектральной плотности.
- •23. Дискретизация непрерывных величин.
- •24. Модуляция
- •25. Амплитудная модуляция.
- •27. Частотная модуляция.
- •28. Модуляция по фазе.
- •29. Импульсный ток.
- •30. Кодоимпульсные сигналы.
- •31. Многократная модуляция.
- •32. Количество информации в дискретных сообщениях.
- •33. Свойство энтропии.
- •34. Условия энтропии и ее свойства.
- •35. Передача информации от дискретного источника.
- •37. Частная условная энтропия. Условная энтропия источника.
- •39. Энтропия квантовой величины
- •40. Количество информации в непрерывных сообщениях.
- •Связь между информационными и точностными характеристиками.
- •44.Тогда для равномерного распределения “u” и нормального распределения :
- •46.Код, кодирование, кодовые сигналы.
- •47.Системы счисления.
- •48.Числовые коды.
- •49.Коды не обнаруживающие возникающих искажений.
- •50.Коды обнаруживающие ошибки.
- •51.Информационная способность кода и избыточность.
- •Основная теорема Шеннона о кодировании для канала с помехами.
- •52.Коды с коррекцией искажений.
12 Распределение энергии в спектре непериодического сигнала. Равенство Парсеваля
Рассмотрим непериодический сигнал u(t), физическим представлением которого будем считать электрическое напряжение на резисторе с сопротивлением в 1 Ом.
Тогда энергия, выделяемая на этом резисторе:
(54)
Предполагаем, что интеграл сходится. Выразим энергию через модуль спектральной характеристики S() сигнала u(t). Квадрат модуля запишем в виде:
(55)
где - функция, комплексно-сопряженная S(j) сигнала u(t).
Тогда
После изменения последовательности интегрирования и использования обратного преобразования Фурье получим:
Окончательно имеем (56)
Соотношение (56) известно как равенство Парсеваля. Оказывается, энергию, выделяемую непериодическим сигналом за время его существования, можно определить, интегрируя квадрат модуля его спектральной характеристики в интервале частот.
Каждое из бесконечно малых слагаемых соответствующих бесконечно малым участкам спектра, характеризует энергию, приходящуюся на спектральные составляющие сигнала, сосредоточенные в полосе частот от до +d.
В связи с этим возникает необходимость ввести в рассмотрение модели сигналов, обладающие как конечной длительностью, так и ограниченным спектром. При этом, в соответствии с каким либо критерием ограничивается либо ширина спектра, либо длительность сигнала, либо оба параметра одновременно. В качестве такого критерия используется энергетический критерий, согласно которому практическую длительность ТП и практическую ширину спектра П выбирают так, чтобы в них была сосредоточена подавляющая часть энергии сигнала.
Для сигналов, начинающихся в момент времени t0 = 0 практическая длительность определяется из соотношения
(59)
где - коэффициент, достаточно близкий к 1 (от 0,9 до 0,99 в зависимости от требований к качеству воспроизведения сигнала).
Принимая во внимание равенство Парсеваля (56), для практической ширины спектра сигнала соответственно имеем
(60)
13.Соотношения между длительностью импульсов и шириной их спектра.
Анализируя спектр одиночного прямоугольного импульса видно, что при увеличении его длительности от 0 до спектр сокращается от безграничного (у – функции) до одной спектральной линии в начале координат, соответствующей постоянному значению сигнала. Это свойство справедливо для сигналов любой формы.
Рассмотрим u(t) определенной продолжительности и функцию u(t), длительность которой при >1 в раз меньше. Зная спектральную характеристику S(j), найдем соответствующую характеристику S(j) для u(t):
(57)
где t’ = t
Сл-но, спектр укороченного в раз сигнала в раз шире. Коэффициент 1/ перед S(j/) изменяет только амплитуду гармонических составляющих и на ширину спектра не влияет.
Длительность сигнала и ширина его спектра не могут быть одновременно ограничены конечными интервалами. Т.е.если длительность сигнала ограничена, то спектр его неограничен, и, наоборот, сигнал с ограниченным спектром длится бесконечно долго. (Все это вытекает из интегрального преобразования Справедливо соотношение
t = С (58)
где t – длительность импульса; - ширина спектра импульса; С – постоянная величина, зависящая от формы импульса (при ориентировочных оценках обычно принимают С = 1).
Реальные сигналы ограничены во времени, генерируются и передаются устройствами, содержащими инерционные элементы (емкость и индуктивность поэтому не могут содержать гармонические составляющие сколь угодно высоких частот.