Sygnały, ich klasyfikacja, parametry, widma



Podobne dokumenty
Andrzej Leśnicki Uogólniony szereg Fouriera 1/1 SZEREGI FOURIERA. Uogólniony szereg Fouriera. x, gdy ich iloczyn x, y 0. całkowalnego z kwadratem

Stanowisko laboratoryjne do badań przesuwników fazowych

Temat 6. ( ) ( ) ( ) k. Szeregi Fouriera. Własności szeregów Fouriera. θ możemy traktować jako funkcje ω, których dziedziną jest dyskretny zbiór

2. Podstawy Mathcada Dlaczego Mathcad?

Katedra Systemów Przetwarzania Sygnałów SZEREGI FOURIERA

LABORATORIUM SYGNAŁÓW I SYSTEMÓW. Ćwiczenie 1

1. Rezonans w obwodach elektrycznych 2. Filtry częstotliwościowe 3. Sprzężenia magnetyczne 4. Sygnały odkształcone

Wykład 6 Pochodna, całka i równania różniczkowe w praktycznych zastosowaniach w elektrotechnice.

Szeregi Fouriera (6 rozwiązanych zadań +dodatek)

ψ przedstawia zależność

WAHADŁO SPRĘŻYNOWE. POMIAR POLA ELIPSY ENERGII.

POMIAR PARAMETRÓW SYGNAŁOW NAPIĘCIOWYCH METODĄ PRÓKOWANIA I CYFROWEGO PRZETWARZANIA SYGNAŁU

ĆWICZENIE 11 OPTYMALIZACJA NIEZAWODNOŚCIOWA STRUKTURY ELEKTRONICZNEGO SYSTEMU BEZPIECZEŃSTWA

ANALIZA FOURIEROWSKA szybkie transformaty Fouriera

Równanie Fresnela. napisał Michał Wierzbicki

Podstawy elektrotechniki

Wykład 9. Fizyka 1 (Informatyka - EEIiA 2006/07)

Całka nieoznaczona Andrzej Musielak Str 1. Całka nieoznaczona

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Szeregi Fouriera. Powyższe współczynniki można wyznaczyć analitycznie z następujących zależności:

C d u. Po podstawieniu prądu z pierwszego równania do równania drugiego i uporządkowaniu składników lewej strony uzyskuje się:

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI KATEDRA METROLOGII I SYSTEMÓW INFORMACYJNYCH ROZPRAWA DOKTORSKA METODA DIAGNOSTYKI ŁOŻYSK NA PODSTAWIE

XXXIV Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Kraków 31 marca Test dla grupy elektronicznej

Ruch płaski. Bryła w ruchu płaskim. (płaszczyzna kierująca) Punkty bryły o jednakowych prędkościach i przyspieszeniach. Prof.

Wykres linii ciśnień i linii energii (wykres Ancony)

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

3. EKSPERYMENTALNE METODY WYZNACZANIA MODELI MATEMATYCZNYCH Sposób wyznaczania charakterystyki czasowej

POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI I PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO SYGNAŁÓW OKRESOWYCH. Cel ćwiczenia. Program ćwiczenia

ANALIZA HARMONICZNA RZECZYWISTYCH PRZEBIEGÓW DRGAŃ

PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW

Układ regulacji ze sprzężeniem od stanu

gdzie E jest energią całkowitą cząstki. Postać równania Schrödingera dla stanu stacjonarnego Wprowadźmy do lewej i prawej strony równania Schrödingera

Zaliczenie wykładu Technika Analogowa Przykładowe pytania (czas zaliczenia minut, liczba pytań 6 8)

Przemieszczeniem ciała nazywamy zmianę jego położenia

Analiza danych jakościowych

Przetwarzanie analogowocyfrowe

Równania różniczkowe. Lista nr 2. Literatura: N.M. Matwiejew, Metody całkowania równań różniczkowych zwyczajnych.

Rodzaje, przebiegi i widma sygnałów Zniekształcenia Szumy Poziomy logiczne Margines zakłóceń Zasady cyfryzacji sygnałów analogowych

Temat ćwiczenia: GENERATOR FUNKCYJNY i OSCYLOSKOP Układ z diodą prostowniczą, pomiary i obserwacje sygnałów elektrycznych Wprowadzenie AMD

Przetwarzanie sygnałów biomedycznych

2.1 Zagadnienie Cauchy ego dla równania jednorodnego. = f(x, t) dla x R, t > 0, (2.1)

Swobodny spadek ciał w ośrodku stawiającym opór

WYBRANE DZIAŁY ANALIZY MATEMATYCZNEJ. Wykład VII Przekształcenie Fouriera.

Teoria Sygnałów. Inżynieria Obliczeniowa II rok 2018/19. Wykład 10. ( t) Wykorzystanie transformacji Fouriera w analizie korelacyjnej

ZASTOSOWANIA POCHODNEJ

4. Modulacje kątowe: FM i PM. Układy demodulacji częstotliwości.

Wykład FIZYKA I. 2. Kinematyka punktu materialnego. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

BADANIE DYNAMICZNYCH WŁAŚCIWOŚCI PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

Analiza popytu. Ekonometria. Metody i analiza problemów ekonomicznych. (pod red. Krzysztofa Jajugi), Wydawnictwo AE Wrocław, 1999.

LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

Szybkość reakcji chemicznej jest proporcjonalna do iloczynu stężeń. reagentów w danej chwili. n A + m B +... p C + r D +... v = k 1 C A n C B m...

1. Liczby zespolone. Jacek Jędrzejewski 2011/2012

= 10 m/s i zatrzymał się o l = 20 m od miejsca uderzenia. Współczynnik tarcia krążka o lód wynosi a. 0,25 b. 0,3 c. 0,35 d. 0,4

Zadania do rozdziału 5

( ) ( ) ( τ) ( t) = 0

Wyznaczenie prędkości pojazdu na podstawie długości śladów hamowania pozostawionych na drodze

MGR Ruch drgający.

Rys.1. Podstawowa klasyfikacja sygnałów

WYKŁAD FIZYKAIIIB 2000 Drgania tłumione

Dynamiczne formy pełzania i relaksacji (odprężenia) górotworu

Badanie funktorów logicznych TTL - ćwiczenie 1

cx siła z jaką element tłumiący działa na to ciało.

TERAZ O SYGNAŁACH. Przebieg i widmo Zniekształcenia sygnałów okresowych Miary sygnałów Zasady cyfryzacji sygnałów analogowych

Teoria sterowania 1 Temat ćwiczenia nr 7a: Synteza parametryczna układów regulacji.

W-24 (Jaroszewicz) 22 slajdy Na podstawie prezentacji prof. J. Rutkowskiego. Cząstka w studni potencjału. przykłady efektu tunelowego

PAlab_4 Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych

f = 2 śr MODULACJE

Wykład 9: Fale cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Ćwiczenie 133. Interferencja fal akustycznych - dudnienia. Wyznaczanie częstotliwości dudnień. Teoretyczna częstotliwość dudnienia dla danego pomiaru

Transmisja analogowa i cyfrowa. Transmisja analogowa i cyfrowa

Algebra WYKŁAD 9 ALGEBRA

Analiza wybranych własności rozkładu reszt

LABORATORIUM PODSTAWY ELEKTRONIKI Badanie Bramki X-OR

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ ANALITYCZNĄ

DRGANIA WŁASNE RAM OBLICZANIE CZĘSTOŚCI KOŁOWYCH DRGAŃ WŁASNYCH

y 1 y 2 = f 2 (t, y 1, y 2,..., y n )... y n = f n (t, y 1, y 2,..., y n ) f 1 (t, y 1, y 2,..., y n ) y = f(t, y),, f(t, y) =

BADANIE ELEKTRYCZNEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

1. Sygnały i systemy dyskretne (LTI, SLS) (1w=2h)

ĆWICZENIE 4 Badanie stanów nieustalonych w obwodach RL, RC i RLC przy wymuszeniu stałym

POMIARY CZĘSTOTLIWOŚCI I PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO SYGNAŁÓW OKRESOWYCH

Wykład 21: Studnie i bariery cz.1.

Matematyka A, kolokwium, 15 maja 2013 rozwia. ciem rozwia

Przetwarzanie sygnałów biomedycznych

9. Sprzężenie zwrotne własności

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

dla małych natężeń polaryzacja podatność elektryczna natężenie pola elektrycznego

LABORATORIUM ESBwT. Optymalizacja niezawodnościowa struktury elektronicznego systemu bezpieczeństwa

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

LINIA DŁUGA Konspekt do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu TECHNIKA CYFROWA

LABORATORIUM SYGNAŁÓW I SYSTEMÓW. Ćwiczenie 1

Koła rowerowe malują fraktale

Zasada pędu i popędu, krętu i pokrętu, energii i pracy oraz d Alemberta bryły w ruchu postępowym, obrotowym i płaskim

WYKŁAD 1 ZASADY ELEKTROMECHANICZNEGO PRZETWARZANIA ENERGII

Dodawanie fal: Dla fal zapisanych jako fale o zespolonych amplitudach i takich samych wykładnikach jest to łatwe: Dodawanie fal:

Projektowanie procesu doboru próby

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania. Podstawy Automatyki

LVIII Egzamin dla Aktuariuszy z 3 października 2011 r.

Przebieg sygnału w czasie Y(fL

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, WYDZIAŁ PPT I-21 LABORATORIUM Z PODSTAW ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI 2 Ćwiczenie nr 8. Generatory przebiegów elektrycznych

Transkrypt:

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma / Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma ndrz Lśnici, PG Kadra Sysmów Mulimdialnych, Gdańs. Poęci synału W współczsnych społczńswach w obiu znadu się oromna ilość wiadomości, informaci. Nośniami ych wiadomości (informaci) są synały. W ęzyu chnicznym słowo synał oznacza o samo co rozumimy pod ym poęcim w ęzyu poocznym. Synały są nadawan i odbiran, służą do omuniowania się. Synałm nazywamy wilość fizyczną zminiaącą się w a rści wiadomości i niosącą nrię w posaci przydan do przsyłania na odlłość, przwarzania, zapisu. Synały powsaą na syu bodzic-czuni. W zalżności od wilości fizyczn i rodzau nrii isnią różn rodza synałów. Są o na przyład: - synały mchaniczn z nrią sił, naprężń i drań mchanicznych; - synały chmiczn z nrią raci chmicznych; - synały dźwięow z nrią drań ausycznych; - synały opyczn z nrią fal świlnych; - synały lryczn z nrią lryczną. Przy obcnym poziomi rozwou chnoloii nabardzi popularn są synały lryczn, dyż są on naławisz i naańsz do wywarzania, przwarzania i przsyłania. Dlao naw w przypadu, dy mamy do czyninia z innym rodzam synału (np. synał w posaci drań mchanicznych), o saramy się od razu zasosować przworni zaminiaący n synał na synał lryczny. Obcni oprócz synałów lrycznych bardzo częso są ż sosowan synały opyczn przsyłan w świałowodach. Z mamayczno punu widznia synały są funcami f. Z ruły są on funcami czasu i są oznaczan ao s, al np. w przypadu synału obrazu niruchomo arumnami będą współrzędn na płaszczyźni s, y. Człowi odbira synały za pomocą pięciu zmysłów przysosowanych do odbioru synałów o posaci analoow: wzro, słuch, doy, węch, sma. Zdcydowani nawięc wiadomości docira do człowia poprzz zmysł wzrou i na druim miscu poprzz zmysł słuchu (pozosał zmysły maą mnisz znaczni). Dlao w lomuniaci nawięsz znaczni ma przsyłani synałów dźwięu i obrazu. Zmysły człowia niusanni odbiraą informacę, s oromna ilość. a a dla fizya świa s wypłniony marią i nrią, a dla informaya świa s wypłniony informacą. Odbrany synał z wiadomością ma wzboacić widzę odbiorcy. Odbrana wiadomość będzi wyorzysana do podęcia orślon dcyzi, sa się informacą, a dla informaci zasadnicz znaczni ma wiaryodność. Używamy orślnia informaca zamias wiadomość dla podrślnia przypadowo chararu. Namniszą dnosą informaci s bi (nazwa dnosi s złożnim z an. binary dii). Odbiraąc bi informaci ( lub ) musimy widzić ai s prawdopodobińswo przłamania. W

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma / prayc naczęści mamy do czyninia z sysmami, w órych srumiń informaci ma przłamany przcięni bi na biów, czyli sopa błędów (an. bi rror raio) ma warość BER 6. Synały podlaą załócniom i zniszałcniom. n sam synał raz s synałm użycznym, a innym razm załócnim. Na przyład synał mowy dwóch rozmawiaących osób s dla nich synałm użycznym, al dla osoby posronn czrpiąc aura informacę z inno źródła, np. poprzz czyani siążi, rozmowa a s załócnim, szumm informacynym. Podobni s w sysmach lomuniacynych, dzi anały łączności z sruminiami informaci załócaą się wzamni. Dodaowo wszchobcn są szumy rmiczn. Z ażdym przworznim, przsłanim, zapisanim i odczyanim synału są związan dodaow szumy, załócnia i zniszałcnia. Z o powodu odbiran synały są synałami nizdrminowanymi, możmy podać ylo z prawdopodobińswm mniszym od dności w aim przdzial miści się warość synału w dan chwili czasu. Nauą zamuącą się wydobywanim informaci z sażonych szumami i załócniami synałów s oria informaci. Zwyczaowo synał wściowy (nadawany, przwarzany) oznacza się ao wyściowy (odbirany, przworzony) oznacza się ao y (p. rys. )., a synał Szumy, załócnia, zniszałcnia Synał wściowy Sysm Synał wyściowy y Rys.. Sysm z synałm wściowym i synałm wyściowym W sysmach minimalizumy pasożynicz fy sosuąc: - filracę - modulacę - odowani Kodowani s u nasuczniszym środim, al moż być sosowan ylo dla synałów cyfrowych. Dodaowo synały cyfrow moą być przwarzan za pomocą a dosonałych narzędzi a procsory synałow, miroprocsory i ompury. Z o powodu współczśni dominuą sysmy cyfrow, a ni analoow. Jżli są sosowan sysmy analoow, o racz z wzlędów onomicznych, a ni chnicznych. Na przyład uż dawno wycofano by się z lwizyno analoowo sysmu nadawczo, dyby ni oromny osz nizbędn w ym przypadu wymiany, czy rozbudowy o dodaowy modm wszysich odbiorniów lwizynych. Nanowsz sysmy lomuniacyn ai a lwiza i lfonia saliarna są sysmami cyfrowymi. Przyład. Przyładm synału bardzo częso wysępuąco w prayc s synał sinusoidalny (częso sosowany ao synał sowy)

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma 3/ X f m cos,,, f () f Synał n wyrślono w funci czasu na rys. a (przyrządm poazuącym synał w ai posaci s oscylosop). Ja widać s o przyład synału nisończono, oraniczono, orsowo (priodyczno). Synały, ór ni są orsow nazywaą się synałami apriodycznymi. Ja ażdy synał orsowy a i n synał ma swó ors, ampliudę (masymaln odchylni od zra), fazę (przsunięci na osi czasu). Moc synału orsowo na rzysanci dnosow s zdfiniowana ao warość śrdnia całi synału podnisiono do wadrau i w ym przypadu s o połowa warości ampliudy podnision do wadrau X m P d () a) X cosf X cos f m m ampliuda X m faza ors f b) Widmo synału X m f f c) Sproram synału f f Rys.. Synał sinusoidalny: a) wyrs synału w funci czasu; b) wyrs synału w funci częsoliwości; c) sproram synału Z wyrsu synału w funci czasu bardzo ławo można odczyać aa s ampliuda i faza synału. rudno s naomias odczyać aa s częsoliwość synału f (rzba napirw odczyać warość orsu, a pom obliczyć o odwroność f ). ymczasm znaomość częsoliwości synału ma dla nas oromn znaczni. Ucho ludzi o

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma / wil bardzi rau na zmianę częsoliwości synału niż zmianę ampliudy. Podobni oo ludzi o wil bardzi rau na zmianę częsoliwości (olory) niż na zmianę ampliudy. Ucho ludzi i oo ludzi są dosonałymi analizaorami widma synału. Dlao prfru się wyrślani synału X m cos f ni w funci czasu, al w funci częsoliwości. ai wyrs s wyrsm widma synału i poazano o na rys. b (przyrządm poazuącym synał w ai posaci s analizaor widma). Poniważ nasz synał sinusoidalny ma sałą częsoliwość f f cons, o widmo ma posać prąża na osi częsoliwości, s dysrn. Wszysi synały orsow maą widma dysrn, prążow. Synały apriodyczn maą widma ciął, ęs. Znaomość widma synału ma oromn znaczni dla inżynira, mówi o właściwościach synału o wil więc niż znaomość przbiu czasowo synału. Inrsuącym dla inżynira s zbadani a zminia się widmo synału w funci czasu. Wyrs zmian widma w funci czasu nazywa się sproramm. W przypadu synału sinusoidalno sproram s ai a o poazano na rys. c. Poniważ nasz synał sinusoidalny ma sałą częsoliwość, o o sproram s linią prosą na poziomi częsoliwości f. Gdybyśmy zaczęli zminiać częsoliwość sinusoidy, o sproram przyąłby posać rzyw obrazuąc zmiany częsoliwości sinusoidy w funci czasu.. Klasyfiaca synałów Naoólni synały dzilimy na zdrminowan i nizdrminowan (przypadow, sochasyczn), p. rys. 3. Dla synału zdrminowano sśmy w sani powidzić z % pwnością aa s o warość w ażd chwili czasu. Dla synału nizdrminowano sśmy w sani ylo powidzić ai s prawdopodobińswo, ż synał przymi warość w zadanym przdzial warości. Wysępuąc w prayc synały są synałami nizdrminowanymi. Jdna dla uproszcznia rozważań naczęści będzi dopuszczaln przdsawini synału nizdrminowano w przybliżniu ao synału zdrminowano. Na przyład w rozważaniach orycznych częso posłuumy się poęcim synału sinusoidalno ao synału zdrminowano, mimo ż w rzczywisości ai synał ni isni. W rzczywisości ni isni czysy przbi sinusoidalny, naładaą się nań przypadow szumy i załócnia. Synały Synały zdrminowan Synały nizdrminowan Rys. 3. Podział synałów na zdrminowan i nizdrminowan

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma 5/ Isnią różn lasyfiac synałów w zalżności od przyęych ryriów. Slasyfiumy synały wdłu ryrium mówiąco aio rodzau funcą s synał wzlędm zminn z osi odcięych i osi rzędnych. Z wzlędu na o ryrium synały dzilimy na analoow, dysrn, swanowan, cyfrow. Sprcyzumy poęcia ych synałów. (p. rys. a). Synały wysępuąc w naurz są naczęści synałami analoowymi (np. synały obrazu i dźwięu). Synał analoowy s zdfiniowany ao funca ciąła arumnu ciąło a) b) wan 3 5 6 n n c) 3 5 6 n q 3 d) Synał cyfrowy (PCM) 3 5 6 Rys.. Synały: a) analoowy; b) dysrny; c) swanowany; d) cyfrowy Synał dysrny powsa z synału ciąło poprzz dysryzacę, wybór warości synału n n (rys. b). Opraca a nazywa się próbowanim i w dysrnych chwilach czasu

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma 6/ pola na poszaowaniu synału analoowo w pioni z orsm próbowania. Próbi muszą być pobiran dosaczni ęso, aby na ich podsawi można było odworzyć synał analoowy. wirdzni (wirdzni Nyquisa-Koilniowa o próbowaniu). Jżli rzczywisy synał analoowy ma sończon pasmo (widmo miszcząc się w przdzial od do f ma [Hz]), o musi on być próbowany z częsoliwością próbowania f s ni mniszą niż f ma, aby było możliw o wirn odworzni na podsawi prób. Częsoliwość próbowania f s s częso oznaczana w liraurz polsi ao f p. Synał swanowany s zdfiniowany ao funca dysrna arumnu ciąło q. Powsa on poprzz poszaowani synału analoowo w poziomi (rys. c). Przdział zminności oraniczono synału analoowo zosa podzilony na przdziały wanowania o dnaow szroości. Każdmu przdziałowi wanowania przypisu się poziom wanowania, np. w środu przdziału wanowania. W przdzial czasu od do warość synału analoowo na rys. miści się w pirwszym przdzial wanowania i przypisu mu się warość oznaczoną numrm. W przdzial czasu od do warość synału analoowo miści się w druim przdzial wanowania i przypisu mu się warość oznaczoną numrm, id. Synał cyfrowy powsa z połącznia dysryzaci i wanowania. Numry poziomów wanowania zapisu się w odzi dwóowym (binarnym, zro-dynowym). Próba synału o warości z dano przdziału wanowania zosa zapisana w odzi dwóowym. Cią prób zasa zaminiony na cią zro-dynowy (rys. d). Próbi o indsach i maą warości wpadaąc do pirwszo przdziału i zosały zaodowan ao,. Próba o indsi ma warość wpadaącą do druio przdziału i zosała zaodowana ao, id. Jżli przdsawimy ao bra impulsu, a przdsawimy ao impuls prosoąny, o a przdsawiony synał cyfrowy nazywa się synałm PCM (Puls Codd Modulaion). Z powyższo wyniaą zasady onsruowania sysmów cyfrowych. Bardzo oólny schma bloowy sysmu cyfrowo poazano na rys. 5. Na wściu sysmu synał analoowy s filrowany i próbowany. Nasępni próbi synału są odowan i s formowany wściowy synał cyfrowy. ai synał s przwarzany cyfrowo z użycim bardzo wydanych, wyspcalizowanych ompurów, procsorów synałowych. Po sroni odbiorcz sysmu doonu się ronsruci synału analoowo z synału cyfrowo.

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma 7/ Wściowy synał analoowy Wsępn filrowani synału (filr anyaliasowy) Wściowy synał dysrny Uład próbuący Właściwy przworni analoowo-cyfrowy z odrm Przworni naloowo-cyfrowy /C Wściowy synał cyfrowy CPS Cyfrow Przwarzani Synałów (w ym filraca i modulaca) Wyściowy synał cyfrowy Właściwy przworni cyfrowo-analoowy z dodrm Wyściowy synał dysrny Ronsruor synału Przworni Cyfrowo-naloowy C/ Wyściowy synał analoowy Rys. 5. Schma bloowy sysmu cyfrowo

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma 8/ 3. Widma synałów 3.. Szr Fourira Rozwinięci rzczywiso synału orsowo Fourira ma nasępuącą posać w ryonomryczny szr dzi cos a a cos b sin C (3) a d () s warością śrdnią w orsi synału, oraz dla,, mamy a cos d (5) b sin d (6) Wzór (3) poda dwi możliw posaci ryonomryczno szru Fourira. Poniważ obowiązu wzór ryonomryczny b a cos b sin a b cos arc (7) a o między paramrami obu posaci szru ryonomryczno zachodzą nasępuąc związi C,, C a b, a b arc,,, a (8) Współczynnii C nazywaą się widmm ampliudowym, a ąy widmm fazowym synału orsowo. Synał orsowy ma widmo dysrn, prążow. Prążi widma wysępuą na pulsacach i nazywaą się harmonicznymi synału. Warości prążów widma ampliudowo są podawan w aich samych dnosach a synał, zn. śli synał s synałm napięciowym, o warości prążów są podawan w wolach. Jśli synał s synałm prądowym, o warości prążów są podawan w amprach. Warości prążów widma fazowo są podawan w radianach lub sopniach. Dzięi mu, ż zachodzi równość Parsvala, moc synału moż być obliczona ni ylo w dzidzini czasu, al i w dzidzini częsoliwości

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma 9/ P C (9) d a a b C Podnision do wadrau widmo ampliudow nazywa się widmm mocy. Warość prąża widma mocy s podawana w waach. Pirwias z mocy synału na rzysanci dnosow s warością suczną synału orsowo X s P. Przyład. Rozwinimy w szr Fourira synał z rys. 6 będący nisończonym ciąim unipolarnych impulsów prosoąnych. Każdy impuls ma czas rwania i ampliudę. Współczynni D nazywa się współczynniim wypłninia. Rys. 6. Synał orsowy o posaci ciąu impulsów prosoąnych Obliczamy warość śrdnią synału a d d D () Nasępni obliczamy dla,, współczynnii a sin cos d cos d sin () oraz współczynnii b cos sin d sin d cos () Synał ma nasępuąc rozwinięci w ryonomryczny szr Fourira sin cos cos sin (3) Drua posać ryonomryczno szru Fourira, o

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma / sin cos () Nich warości paramrów synału będą nasępuąc:, s, s. Synał ma nasępuąc warości śrdnią i suczną X d, X P s Widmo synału rozwinięo w szr Fourira sin cos zosało poazan na rys. 7. (5) (6)

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma / a) C sin 3 3 cos cos cos 3 3 5 5 6 cos 5 cos 6 5 6 3 7 9 5 3 5 6 7 8 9 f f 3 f f 5 f 6 f 7 f 8 f 9 f f f f f 3 5 6 7 8 9 b) 3 5 6 7 8 9 c) C 3 sin 5 3 7 9 5 6 9 5 9 9 8 5 3 5 6 7 8 9 Rys. 7. Widmo orsowo ciąu impulsów prosoąnych: a) widmo ampliudow; b) widmo fazow; c) widmo mocy Widmo szru ryonomryczno Fourira s widmm dnosronnym. Indsy dla o szru są niumn. Widmo s rysowan ylo na dodani półosi. Oś odcięych s opisywana ao: oś pulsaci, oś częsoliwości lub oś indsów. Im rószy s impuls prosoąny, ym bardzi rozciąnię s o widmo. n wnios s nralni słuszny w analizi widmow i doyczy ż synałów o innym szałci niż impuls prosoąny.

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma / Zawsz ściśnięciu synału w dzidzini czasu odpowiada rozciąnięci w dzidzini częsoliwości. Widmo mocy synału s podnisionym do wadrau widmm ampliudowym i zosało ono poazan na rys. 7c. Moc synału moż być obliczona z dfinici w dzidzini czasu i równoważni z równości Parsvala w dzidzini częsoliwości P d, P C C 6 sin (7) Oprócz ryonomryczno szru Fourira isni wyładniczy szr Fourira. Rzczywisy synał orsowy o orsi ma nasępuąc rozwinięci w wyładniczy szr Fourira D (8) dzi D d (9) są współczynniami zspolonymi D D spłniaącymi zalżność D D. Widmo D s widmm dwusronnym, dyż indsy rozciąaą się od minus do plus nisończoności. Widmo ampliudow s funcą parzysą, a widmo fazow funcą niparzysą dla synału rzczywiso. Po przszałcniu zalżności (8) do posaci D D D D D D cos () widać, ż między współczynniami ryonomryczno i wyładniczo szru Fourira zachodzą nasępuąc związi C D, C D, ar D () Równość Parsvala przymu nasępuącą posać P d D D () Przyład 3. Wyznaczymy wyładniczy szr Fourira dla synału sinusoidalno wyprosowano dnopołówowo (rys. 8a).

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma 3/ Obliczamy współczynnii rozwinięcia w szr cos cos cos sin sin cos d d D (3) Osaczni poszuiwany szr, o cos cos cos () Oprócz wyładnicz posaci szru, podano ż ryonomryczną posać szru.

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma / a) cos cos cos cos 6 cos8 3 5 35 63 cos b) D c) 7 35 6 5 5 5 5 3 3 3 3 6 D 6 5 35 5 6 7 9 9 5 5 7 6 5 3 3 5 6 7 Rys. 8. naliza widmowa: a) synał; b) widmo synału; c) widmo mocy Widmo synału poazano na rys. 8b. Ni było porzby rysowania oddzilni widma fazowo, dyż prążi maą fazę ylo albo równą zro, albo i prążi o fazi poazano ao prążi o umn warości. Widmo s widmm dwusronnym, prążi widma wysępuą na dodani i umn półosi, dyż indsy w wyładniczym szru Fourira są dodani i umn. Podobni widmo mocy s widmm dwusronnym (rys. 8c). Moc synału obliczona w dzidzini czasu P d cos d cos d (5) równa się mocy synału obliczon w dzidzini częsoliwości P D D cos (6)

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma 5/ 3.. ransformaa Fourira Pros przszałcni Fourira s zdfiniowan nasępuącym wzorm X F d (7) dzi X nazywa się ransformaą Fourira lub widmm synału X ar X arumnu d. Moduł widma nazywa się widmm ampliudowym synału, arumn widma nazywa się widmm fazowym synału, a minus pirwsza pochodna d nazywa się widmm opóźninia rupowo. Kwadra modułu widma X nazywa się widmm nrycznym synału. Odwron przszałcni Fourira s zdfiniowan nasępuącym wzorm F X X d (8) Przyład. Obliczymy i narysumy widmo synału wyładniczo z rys. 9a. Obliczamy widmo synału z zalżności dfinicyn X (9) a a a arc a a a d Widmo ampliudow i fazow synału wyrślono odpowidnio na rys. 9b i c. Poniważ widmo synału s funcą zspoloną a X (3) a a o moż ono być wyrślon na płaszczyźni zminn zspolon w posaci hodorafu (rys. 9d).

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma 6/ a) b) a u X a X a a a c) ar X arc a d) Im X a a a R X Rys. 9. Synał wyładniczy i o widmo: a) synał; b) widmo ampliudow; c) widmo fazow; d) hodoraf Przyład 5. Znamy widmo ampliudow oraz widmo fazow synału i są on ai, a o poazano na rys. a i b. Obliczymy ai s synał, órmu odpowiada o widmo. a) X b) ar X c) sin Rys.. Widmo i odpowiadaący mu synał: a) widmo ampliudow; b) widmo fazow; c) synał

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma 7/ Synał obliczamy z zalżności dfiniuąc odwron przszałcni Fourira d sin (3) Synał s synałm nisończonym, niprzyczynowym, maącym posać funci opóźnion o czas. Ważnisz pary ransforma Fourira zsawiono w abli. abla. Pary ransforma Fourira sin X a u, a a u, a a, a n a u, a a a a a n! n a u sn u u sin sin u u a, a a a,

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma 8/ cos sin u cos u u u sin a a cos sin, a, a a a a. Sproramy synałów S synału Przszałcni Fourira pozwala wyznaczyć widmo s. Js o widmo synału uśrdnion w całym przdzial czasu isninia synału. ai widmo ni odda ważn cchy synałów aą s zmiana sładowych częsoliwościowych synału w funci czasu. Na przyład w synal mowy sładow częsoliwościow zminiaą się w miarę wypowiadania olnych łos, a ażda łosa ma inn widmo. Podobni synał muzyczny słada się z olnych fraz o różnym widmi. Przszałcnim całowym synału oddaącym zminność widma w funci czasu s róoczasow przszałcni Fourira (w sróci SF z an. Shor-im Fourir ransform). Synał oryinalny zosa pomnożony przz przsuwaąc się w funci czasu ono (p. rys. ) s w, (3) i s obliczan widmo wycięo przz ono framnu synału, czyli s obliczan róoczasow przszałcni Fourira X, d (33), d s w

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma 9/ s Ono w przsuwaąc się po osi czasu F F F F f Rys.. Zmiany widma synału w funci czasu Widmo róoczasow X, s widmm o framnu synału oryinalno, óry zosał wycięy przz ono przyłożon w chwili czasu. Odwron róoczasow przszałcni Fourira pozwala powrócić do dzidziny czasu, d (3) s w X, Wynii obliczń widma róoczasowo przdsawia się w posaci sproramu. Sproramm nazywamy raficzn przdsawini widma ęsości nrii X s w, d (35) Js o funca dwóch zminnych i powinna być przdsawiona w rzywymiarowym uładzi współrzędnych. Wysarczy dna sporządzić wyrs na płaszczyźni, w dwuwymiarowym uładzi współrzędnych, dzi oś odcięych s osią czasu, a oś rzędnych s osią częsoliwości. rzci wymiar wyraża się poziomm szarości lub olorm, podobni a na mapach oraficznych, dzi przści od nizin do ór s przdsawian ao zmiana oloru od zilono do brązowo. Przyład 6. Na rys. poazano widmo ampliudow i sproram pwno synału muzyczno. Z widma ampliudowo można odczyać częsoliwości onów, z órych słada się uwór muzyczny. Są o ony o częsoliwościach 6 Hz, 9 Hz, 33 Hz, 39 Hz, 39 Hz, czyli ony odpowiadaąc nuom do, r, mi, fa, sol. Ni wiadomo dna il

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma / razy zarano ażdą z nu i w ai olności. O ych właściwościach synału można dowidzić się obsrwuąc sproram. 5 5 3 5 6 7 8 9 8 6.5.5.5 3 3.5 Rys.. Widmo ampliudow i sproram synału muzyczno Sproram sporządzono przy użyciu ona Hammina o dłuości, s. Uwór rwa 3,6 s i zarano w nim 9 nu: sol, mi, mi, fa, r, r, do, mi, sol. Osoba znaąca zapis nuowy rozpozna, ż zarano mlodię uworu wlazł o na pło i mrua. Sproramy można wyorzysywać w dianosyc maszyn. Na przyład sproram odłosu zużyo silnia odrzuowo będzi różnił się od sproramu dla silnia nowo. Porównuąc oba sproramy można podąć dcyzę, czy s uż porzbny rmon zużyo silnia. Przyład 7. Pli auo.wav zawira próbi synału przżdżaąco samochodu z włączonym lasonm (częsoliwość próbowania f 5 Hz ). p

ndrz Lśnici Synały, ich lasyfiaca, paramry, widma / Rys. 3. naliza synału przżdżaąco aua z włączonym lasonm Synał lasonu s synałm orsowym o częsoliwości podsawow równ Hz w warunach, dy samochód zbliża się do obsrwaora. Na su zawisa Dopplra częsoliwość a mal w warunach, dy samochód oddala się od obsrwaora. Obsrwaor słyszy synał o częsoliwości pozorn f różniąc się od częsoliwości oryinaln f, pozorna przy czym zmiany częsoliwości opisu nasępuący wzór f pozorna v f (36) v v s dzi v s s prędością samochodu, zaś v 333 m s s prędością dźwięu w powirzu. Na sprorami można zaobsrwować a zmalała częsoliwość lasonu po minięciu obsrwaora. Ósma harmoniczna częsoliwości lasonu samochodu zbliżaąco się miała warość f 3 Hz i częsoliwość harmoniczn zmalała do warości f 9 Hz z chwilą, dy samochód zaczął oddalać się od obsrwaora. Oznacza o, ż przy prędości rozchodznia się dźwięu w powirzu równ 333 m/s, prędość samochodu miała nasępuącą warość f f 3 9 m m v v 333 6, 59 f f 3 9 s s (37) odz Samochód przchał ni przraczaąc prędości 6 m odz.