Преобразование сигнала

. Заданный сигнал имеет вид, показанный на рис. 1.

Рис. 1.

Выполним разложение заданного сигнала в комплексный ряд Фурье

где коэффициенты рассчитываются по формуле

2. Найдем АЧХ и ФЧХ заданного сигнала:

Амплитудно-частотная характеристика - :

Рис. 2.

Фазово-частотная характеристика -

Рис. 3.

. Восстановим сигнал, представив его суммой усеченного ряда Фурье (рис.4)

Рис. 4.

Хорошо видно, что график исходного сигнала и модуль суммы полученного ряда практически совпадают, что свидетельствует о верности разложения.

. В случае если сигнал является импульсным (присутствует только один период), то вычисление спектров сводится к преобразованию Фурье над данным сигналом

5. Построим график амплитудного спектра импульсного сигнала и сравним его со спектром периодического сигнала

Рис. 5.

Как видим, спектр импульсного сигнала непрерывен, а периодического дискретен. Дискретные значения спектра периодического сигнала совпадают со спектром импульсного сигнала.

. Согласно теореме Котельникова, возможно восстановить некий аналоговый сигнал с ограниченным спектром однозначно и без потерь по своим дискретным отсчётам, взятым с частотой строго большей удвоенной максимальной частоты спектра. То есть должно выполняться неравенство

где - частота дискретизации

- максимальная частота в спектре.

Спектр исходного сигнала неограничен, поэтому необходимо выбрать частоту дискретизации, исходя из соображений целесообразности.

Пусть, максимальной будет та частота, затухание на которой составит 60 дБ. Тогда необходимо найти такую частоту x, что

Найденное методом перебора значение для заданного сигнала составляет . Таким образом, можно принять частоту дискретизации

. Вычислим отсчёты сигнала, округлив их до 8 бит.

Размах диапазона изменения сигнала по амплитуде

Количество отсчетов квантования, соответствующие объему информационного носителя в , равно

Шаг квантования, определим по формуле

Каждому отсчёту сигнала присваивается код того интервала, в который попадает значение напряжения этого отсчёта. Таким образом, аналоговый сигнал представляется последовательностью двоичных чисел, соответствующих величине сигнала в определённые моменты времени, то есть цифровым сигналом.

Рис.6. Полученный цифровой сигнал ()

Для сравнения преобразуем исходный сигнал в цифровой, используя частоту дискретизации

Рис.7. Цифровой сигнал при пониженной частоте дискретизации ()

. Рассчитать цифровой спектр сигнала с помощью дискретного преобразования Фурье

количество значений сигнала, измеренных за период

, - измеренные значения сигнала (в дискретных временных точках с номерами

Другие стьтьи в тему

Разработка системы управления акустической системы 5.1 на микроконтроллере AVR
Микропроцессоры и производные от них - микроконтроллеры - являются широко распространенным и при этом незаметным элементом инфраструктуры современного общества, основанного на электронике и коммуникациях. Исследования, проведенные в 2008 году, показали, что в каждом доме незаметно дл ...

Расчет супергетеродинного приемника в диапазоне средних волн
Изобретение радиосвязи великим русским ученым А.С. Поповым в 1895 г. одно из величайших открытий науки и техники. В 1864 г. английский физик Максвелл теоретически доказал существование электромагнитных волн, предсказанное еще Фарадеем, а в 1888 г. немецкий ученый Герц эксперимент ...