Читать онлайн «Измерительные сигналы и функциональные устройства их обработки : учебно-метод. пособие : в 3 ч. Ч. 1 : Измерительные сигналы»

Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» В. Г. Басов Р УИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИГНАЛЫ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА БГ ИХ ОБРАБОТКИ В 3-х частях а Часть 1 ек ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИГНАЛЫ Рекомендовано УМО вузов Республики Беларусь по образованию т в области информатики и радиоэлектроники в качестве учебно-методического пособия для студентов учреждений, ио обеспечивающих получение высшего образования по специальности «Метрологическое обеспечение информационных систем и сетей» бл Би Минск БГУИР 2013 УДК 621. 391(076) ББК 32. 811. 3я73 Б27 Рецензенты: кафедра связи учреждения образования «Военная академия Республики Беларусь» (протокол №17 от 28. 03. 2011); доцент кафедры ядерной физики Белорусского государственного университета, кандидат технических наук, доцент М. В. Комар; Р доцент кафедры радиотехнических устройств учреждения образования УИ «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат физико-математических наук, доцент В. Т. Першин Б27 Басов, В. Г. БГ Измерительные сигналы и функциональные устройства их обработки : учеб. -метод. пособие. В 3 ч. Ч. 1 : Измерительные сигналы / В. Г. Басов. – а Минск : БГУИР, 2013. – 119 с. : ил. ISBN 978-985-488-759-3 (ч. 1). ек В первой части пособия рассматриваются детерминированные и случайные из- т мерительные сигналы, классификация и представление их во временной и частотных областях, а также корреляционный анализ. Пособие содержит анализ передачи измери- ио тельных сигналов с применением дискретизации и рассматривает условия прохождения их через линейные цепи. бл УДК 621. 391(076) ББК 32. 811. 3я73 Би ISBN 978-985-488-759-3 (ч. 1) © Басов В. Г. , 2013 ISBN 978-985-488-758-6 © УО «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», 2013 2  Содержание Введение…………………………………………………………………………. . 6 1 Измерительные сигналы……………………………………………… 11 1. 1 Классификация измерительных сигналов и сигналов помех………. 11 1. 1. 1 Классификация электрических ИС…………………………………... 11 1. 1. 2 Классификация сигналов-помех…………………………………... ... . 16 1. 2 Математическое описание детерминированных измерительных видеосигналов…………………………………………………………. 17 1. 2. 1 Сигналы и их математические модели………………………………. 17 1. 2. 2 Функция включения………………………………………………... ... . 19 Р 1. 2. 3 Дельта-функция……………………………………………………... ... 21 1. 2. 4 Постоянная и переменная часть сигнала…………………………... ... 23 УИ 1. 2. 5 Геометрические методы в теории сигналов……………………... ... . . 25 1. 2. 6 Энергия и мощность сигнала……………………………………... ... . . 26 1. 2. 7 Ортогональные сигналы…………………………………………... ... . . 28 1. 2. 8 Погрешность представления сигнала рядом Фурье………………… 30 БГ 1. 2. 9 Спектральное разложение ИС в тригонометрический ряд Фурье… 31 1. 2. 10 Ряд Фурье в комплексной форме……………………………………. . 34 1. 2. 11 Энергетический спектр и спектр мощности периодического сигнала………………………………………………………………... 35 а 1. 2. 12 Интегральные значения периодических сигналов…………………. . 36 1. 2. 13 Гармонический сигнал и его параметры……………………………. . 37 ек 1. 2. 14 Спектральное представление непериодических сигналов……... ... ... 39 1. 2. 15 Связь между спектральной плотностью и амплитудой гармоник 41 1. 2. 16 Соотношение между длительностью сигнала и шириной т спектра…………………………………………………………. . ……. . 42 1. 2. 17 Спектральный анализ сигналов по Лапласу………………………… 43 ио 1. 2. 18 Свойства преобразований Фурье и Лапласа (теоремы о спектрах сигналов)………………. ……………………… 44 1. 2. 19 Структурные схемы устройств для анализа спектра и синтеза бл сигналов………………………………………………………………. . 46 1. 3 Корреляционный анализ детерминированных измерительных сигналов………………………………………………………………. 47 Би 1. 3. 1 ВКФ сигнала и ее свойства…………………………………………… 47 1. 3. 2 АКФ сигнала и ее свойства…………………………………………... 48 1. 3. 3 Примеры АКФ………………………………………………………. . 50 1. 3. 3. 1 АКФ для сигналов конечной длительности ………………………. 50 1. 3. 3. 2 АКФ периодических сигналов…………………. …... ……………… 50 1. 3. 3. 3 АКФ неограниченно протяжѐнных сигналов……………………… 51 1. 3. 3. 4 АКФ дискретного во времени сигнала……………………………… 52 1. 3. 4 Обобщѐнная структурная схема коррелометра…………………… 53 3 1. 4 Математическое описание детерминированных измерительных 5 радиосигналов…………………………………………………………. 53 1. 4. 1 Необходимость преобразования видеосигналов в радиосигналы…. 53 1. 4. 2 Временные и спектральные характеристики однотонального АМ- радиосигнала…. . ………………………... ... ... . . 54 1. 4. 3 Энергетические свойства АМ-сигнала ……………………………… 57 1. 4. 4 Импульсные АМ-сигналы и их АКФ………………………………... 59 1. 4. 5 Временные и спектральные характеристики однотонального радиосигнала с УМ …………………………………………………... 60 1. 4. 6 Векторная диаграмма однотонального ЧМ-сигнала и различие Р между ЧМ- и ФМ-сигналами ………………………………………... 63 1. 4. 7 Сравнительная оценка радиосигналов с АМ и УМ ………………... 65 УИ 1. 4. 8 Манипулированный сигнал с УМ …………………………………… 66 1. 4. 9 Радиосигнал с внутриимпульсной ЛЧМ и его АКФ ………………. . 66 1. 4. 10 Математическая модель представления узкополосных сигналов 67 1. 4. 11 Реализация сигналов, сопряжѐнных по Гильберту ………………. 69 БГ 1. 4. 12 Аналитический сигнал………………………………………………. . 70 1. 5 Математическое описание случайных измерительных сигналов… 71 1. 5. 1 Измерительный сигнал как случайный процесс и его классификация……………………………. . …………………… 71 а 1. 5. 2 Статистические характеристики случайного сигнала и их свойства …………………………………………………………. . 72 ек 1. 5. 3 Числовые характеристики СП………………………………………... 75 1. 5. 4 Эффективная ширина спектральной плотности и интервал кор- реляции………………………………………………………………… т 78 15. 5 Примеры случайных сигналов………………………………………. 80 1. 5. 5. 1 Случайный сигнал с нормальным законом распределения ………. . 80 ио 1. 5. 5. 2 Случайный «клиппированный» сигнал……………………………… 81 1. 6 Передача измерительных сигналов…………………………………. . 81 1. 6. 1 Назначение дискретизации и ее классификация……………………. 81 бл 1. 6. 2 Восстановление исходного сигнала.