Кіріспе. «Сигнал» сөзіне тұрақты, яғни анық анықтама айту өте қиын

«Сигнал» сөзіне тұрақты, яғни анық анықтама айту өте қиын. Жалпы сигналдар бірнеше түрге бөлінеді: қарапайым сигнал, электр сигналдары және байланыс сигналдары деп. Сигнал терминіне балама түрінде- информация сөзін қолдануға болады. Қарапайым сигнал дегеніміз- адамдардың бір- бірімен информация алмасуын, яғни бір-бірімен әңгімелесу процесін айтамыз. Информация алмасу тек қана адамдар арасында ғана емес сонымен қатар, адам мен автоматиканың арасында да болады осы кезде алынатын информацияны байланыс инфопмациясы деп атайды. Ал электр сигналдары деп- информация таратушы электр тербелістер айтамыз. Осы сигналдарарқылы алынған информациялардың таратылуы, берілуі, өңделуі хабарлама деп аталады. Осы хабарламаларды қашықтыққа жеткізу үшін белгілі бір таратушы қондырғы қолданылады. Қазіргі кезде информация таратқыш құрал ретінде компьютерлер, теледидар, телефон қолданылады. Бірақ мұндай құрылғылар жоқ кездің өзінде адамдарбір-бірімен өте алыс қашықтықта информация алмасқан, яғни ол кезде информация таратқыш ретінде: газеттер, кітаптар, хаттар қолданылған.

Қазіргі таңда көбіне информация электрлік сигналдар түрінде таралады. Яғни кез-келген информация, сигнал электрлік сигналдарға өңделіп таратылады. Мысалы айтатын болсақ, қарапайым сөзді микрофон арқылы электр тербелістеріне айналдыру өте оңай. Мұнда дыбыстық толқын электрлік токққа қысымғабайланысты айналады. Егер осы моментте микрофонның қысымы жоғары болса, онда осы токтың да шамасы үлкен болады. Яғни электрлік токтың шамасы құрылғының қысымына байланысты өзгереді. Сонымен элетрлік сигналдар дегеніміз информацияны электр тогы түрінде беретін сигналдар. Информация таратылуы, яғни берілуі мен қатар қабылданады. Сондықтан сигналдарды таратушы құрылғы немесе адам таратушы, ал қабылдаушы құрылғы немесе адам қабылдаушы деп аталады. Басқа сөзбен сигнал таратушы құрылғы информация көзі деп те аталады. Сонымен, жоғарыда айтылғандай сигнал таратушыдан қабылдағышқа белгілі бір материалдық құрылғы арқылы беріледі. Мұндай жағдайда, яғни электрлік сигналдарды беру және қабылдау кезінде таратқыш пен қабылдағыш құрылғылар бір-бірімен ток өткізгіш сымдары арқылы байланысып тұруы қажет. Бұл жағдайда информация көзі электр сигналдарын береді, ал қабылдағыш осы сигналдарды қабылдайды деп айтуға болады. Бұл процесс тұралы осы жұмыс барысында толығырақ мәлімет беріледі. Қазіргі таңда, ғылымипрогрестің дамыған жағдайында электр сигналдарын автоматика мен техникада ғана емес, адам өмірінде де алар орны ерекше.

Яғни электр құбылыстары бөліміне сүйенсек, электр тогы дегеніміз зарядтардың реттелген қозғалысы екені белгілі. Сонда электр сигналдарын алу үшін арнайы құрылғылар арқылы еркін бей- берекет қозғалысты зарядтарды тәртіпке келтіріп, оны ары қарай электр тербелістерге айналдырады екен. Ал электр тербелістері дегеніміз ток күшін сипаттаушы негізгі параметрлердің, яғни ток күшінің, кернеудің, кедергінің периодты қозғалысын айтамыз. Информацияның электр сигналдары арқылы берілуін сипаттайтын техникалық аумақты электробайланыс бөлім деп атайды. Енді осы электробайланыс бөліміне тереңірек тоқталайық.

1. Негізгі бөлім.

1.1. Электромагниттік толқындардың электр сигналдарын таратуы.

Ұзындығы шектелген, бойында ток өтіп тұрған өткізгш сымды қарастырайық. Бұл кезде осы өткізгіштің аймағында электр өрісі мен қатар магнит өрісі де болады. Егер өткізгіштің бойындағы токтың шамасын біртіндеп нөлге дейін кемітсе, онда өткізгіш аймағындағы барлық нүктелердің магнит өрісінің шамасы да біртіндеп кеми бастайды. Ал егер өткізгіштің тогы керісінше біртіндеп өсе бастаса, онда магнит өрісінің кернеулігінің шамасы да арта бастайтыны түсінікті.

Ал егер, токтың жиілігінің шамасы өзгерсе, онда жоғарыдағы сипаттама толығымен басқа түрге келеді. Бұл кезде өткізгіштің электр энергиясының бір бөлігі электромагниттік толқын түріне келеді. Мұндай толқындардың таралу жылдамдығы өте жоғары, мысалы вакуумда 3х10 м/с- қа тең болады, яғни жарық жылдамдығының таралуына сәйкес келеді. Бұл толқындар электр сигналдарын таратушы болып табылады. Электромагниттік толқындардың негізгі параметрлері ретінде оның ұзындығы алынады. Кез-келген толқын сынды, электромагниттік толқындарда период, жиілік, мплитуда сияқты шамалармен сипатталады. Период дегеніміз- толқын жиілігіне қарсы келетін шама екені белгілі. Өткізігштің ұзындығы мен жиілігінің шамасы бір-біріне тура шамалар болып табылады. Егер электромагниттік толқынның электр тогыныңжиілігі өте кіші болса, онда сигналды қашықтыққа тарату үшін бізге шексіз ұзын өткізгіш сым керек болар еді. Сондықтан электр сигналдарын тарату үшін толқын ұзындығы қысқа, бірақ тербіліс жиілігі үлкен элетромагниттік толқындар қолданылады. Мұндай өлшемді толқындарды таратқыш антенналар көмегімен алады.

Қазіргі кезде электробайланысты қолданылатын электромагниттік толқындардың тарлалуын қамтамасыз ететін, токтардың жиілігінің диапазоны 10-12 Гц аралығында болып отыр. Бұл жиіліктер- радио жиіліктер деп, ал осындай жиіліктерге сәйкес келетін электромагниттік толқындар радиотолқындар деп аталады. Бұл толқындардың түрлері 1-кестеде көрсетілген.

1-кесте.

	Радиотолқындар
	Инфрақызыл сәуле шығарушы толқындар
	Көрінетін жарық
	Ультракүлгін сәуле
	Рентген сәулелері

Информация көзі тұрған жерде элетромагниттік толқын таралады дейік. Егер осы электромагниттік толқын информацияның берілу нүктесіне сәйкес келсе, онда осы электромагниттік толқынды информация таратқыш ретінде қолдануға болатынын көрсетейік. Электромагниттік тлқындарды таратқыш ретінде қолдану үшін, жоғары жиілікті электр тогын генерациялау, яғни тудыру қажет. Мұндай токтарды тудырушы құрылғы жоғары жиілікті генераторлар деп аталады. Көбіне техникада гармоникалық терелістер қолданылады. Гармоникалық тербеліс ретінде берілетін ток келесі матеметикалық функцилар түрінде беріледі.

График бір жағынан токтың лезді мәнінің уақытқа байланысын көрсетеді. ф=0 болғандағы дәл осы функция үшін тұрғызылған функцияда 1-суретте түзу сызықпен көрсетілген. Гармоникалық тербеліс түріндегі электрлік кернеу үшін мына теңдеу дұрыс болады:

Есептеулерді жеңілдету үшін бұрыштық жиілік деген шама енгіземіз:

Жиілігі 1-кестедегі кез-келген диапазонға сәйкес келетін гармоникалық тербелістер жоғарыжиілікті немесе радиожиілкті тербелістер деп аталады. Қазіргі кезде техниканың ең басты мақсатының бірі- жоғарыжиілікті тербелістер тудырушы генераторлар жасап шығару болып отыр. Мұндай генераторлар қазірдің өзінде көптеп кездеседі. Бірақ олардың жұмыс істеу принципінде біраз кемшіліктер бар. Электромагниттік толқындар көмегімен сигналдарды таратудың екінші жолы- модуляциялау процесі. Модуляция дегеніміз- уақыттың өтуіне байланысты, сигналдардың өзгеруімен қатар амплитуданың, жиіліктің, фазаның біртіндеп өзгеруін айтамыз. Жоғары жиілікті модуляцияланған тербелістер модуляцияланған радиосигналдар деп аталады. Егер осындай сигналдар арқылы таратқыш антеннаны немесе байланыс желілірін қоздырса. онда берілген информацияны таситын электромагниттік толқындар алуға болады. Бүгінгі күндері техникада электр сигналдарының көмегімен модуляциялаудың бірнеше түрін қолданады. Модуляциялаудың ең қарапайым түрі ретінде- амплитудалы модуляцияны атап өтуге болады. Жоғары жиілікті гармоникалық тербелістердің амплитудалық модуляцяланған кезінде берілуші информация смплитуданы басқарды. Бұл процесстің графикалық кескіні 1-суретте көрсетілген.

U(t) t

1-сурет. Амплитудалық –модуляцияланған сигнал.

Мұндай, яғни амплитудалық басқару электрлік сигналдардың көмегімен жүзеге асады. Сондықтан электробайланыста ең бірінші барлық сигналдарды электр сигналдарына түрлендіреді. Сондықтан осы басқарушы электр сигналдарын модуляциялаушыэлектр сигналдары деп атаймыз. Бұл сигналды былай белгілейміз:

Негізінде модуляцилауды модулятор деген құрылғы жүзеге асырады. Мұндай құрылғының екі кірісі және бір шығысы болады. Бірінші кірісіне жоғары жиілікті тербеліс бағытталса, екінші кірісіне модуляцияланушы сигнал бағытталып, екеуі бірігіп, электромагниттік толқын түрінде сигнал шығарады.

1.2. Электр сиганлдарының таралуы кезіндегі демодуляция процесі.

Модуляция процесіне қарсы процесс демодуляция процесі деп аталады. Информацияның берілуінің құрылымдық схемасы 2-суретте көрсетілген

2-сурет. Информацияның берілуінің құрылымдық схемасы.

Информация таратуда ең негізгі жүйе ретінде күнделікті өмірдегі музыка тыңдау мен теледидар көруді атқызуға болады. Мұндай информацияларды күнделікті жер шарының түгелге жуығы қабылдайды деп айтуға болады. Адамның құлағы осы информацияларды электромагниттік толқындар ретінде белгілі бір жағдайларда ғана қабылдайды. Дыбыс көздері ауада жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен тарайды. Адамның құлағы Па дейінгі қысымдағы сигналдарды, дыбыстарды қабылдайды. Күнделікті өмірдегі ауызша таратылған дыбыстарды электробайланыста екі түрге бөледі: бірі ауызша сигналдар, яғни екі немесе бірнеше адамның бір-бірімен информация алмасуы, екіншісі телефондық электр бйланыс сигналдары.

Мұндай графиктерді реализация графигі деп атайды. Үздіксіз сигналдарды техникада үздіксіз немесе аналогты сигналдар деп атайды. Үздіксіз электр сигналдардың негізгі сипаттамасы ретінде динамикалық диапазонды атап айтуға болады.

Динамикалық дипазонды келесідей белгілейді.

=201g(p/p0)

Мұндағы: p- Қалыпты қысым

p0- Дыбыстық қысым.

Енді осы динамикалық диапазон белгілі болғаннан кейін осы электрлік сигналдың электрлік дәрежесін былай жазамыз:

u=201g(u/u0)

Бұл шама 0,075 В-қа тең болады..

Сонымен телевизиялық сигналды аналогты немесе үздіксіз сигналға жатқызуға болады.

Себебі бұл, яғни телевизиялық сигнал кез-келген уақыт моментінде әр түрлі мәнге ие болуы мүмкін. Сонымен қатар телевизиялық сигнал телефондық байланыс сигналына қарағанда шапшаңырақ өзгереді. Енді телеграфтық байланыс сигналдарына тоқтала кетейік. Телеграфты байланыс дегеніміз- алфавитті- сандық хабарламаларды тарату үшін қолданылатын электросигналдардың бір түрі.

Телеграфты байланыстағы модуляцияланған электр сигналдарын- телеграфты сиганлдар дейміз. 3- суретте осы сигналдардың таралу графигі көрсетілген.

3-сурет. Телеграфты сигналдардың таралу графигі.

Сонымен кез-келген электрлік сигнал электрлік парамерлердің (ток күшінің, кернеудің, зарядтың) уақыт бойынша өзгеруінің нәтежесінде пайда болатыны белгілі болды. Мұндай құбылыстарды көптеген диаграммалар негізінде көрсетуге болады. Мұндай диаграммалар 3-6 суреттерде көрсетілген. Кез-келген уақыт моментіндегі электр сигналдарының математикалық сипаттамаларын терминді математикалық модель деп атайды. Мұндай модель электр сигналдарының диаграммалары арқылы есептелінеді.3-суретттегі диаграмманың математикалық моделін алатын болсақ:

u(t)={ U0¸0<t<t0

U0+Umusin(Ωt-Ωt0)

Мұндағы: Ω- электрлік сигналдардың бұрыштық жиілігі., бірнеше қорытындылаулардан кейін осы графиктің функциясы мынаған тең екені шығады:

s(t)=Umsinωt; 0<t<T

Бұл сигналдың уақыттық диаграммасының функциясы сәл күрделірек болады.

Umsin wt¸ 0≤t≤t ¸

s(t)= [Um+Umusin(Ωt­Ωt )]sinwt,

to≤t≤to+T

Келесі 7- суреттегі электр сигналдары үшін мына функциядұрыс болады.

u(t)= +h, o≤t<T/2,

-h T/2≤t≤T

Мұндағы: һ- функцияның параметрі болып табылады.

Мұндай математикалық модель үшін төрт бұрышты графиктің функциясы қолданылады.Үш бұрышты формалы графиктің бірлік импуьсінің функциясын былай жазуға болады:

0, t<0,

u(t)= аt¸ 0≤t≤T¸

0, t>T¸

Ал тізбектелген импульстер үшін математикалық модель функциясы былай жазылады:

0,RT–T⁄2≤t<RT–τ⁄2

u(t)= h¸RT–τ⁄2≤t≤RT+τ⁄2

0,RT+τ⁄<t≤RT+T⁄2

Мұндағы: к=o,±1,±2,... Детерминант уақыт функцияларымен сипатталатын электр сигналдары детерминантталған сигналдар деп аталады.

Негізінде риал электр сигналдары үшін математикалық модель функциясын жазу қиынға соғады. Практикада электро байланыста қолданылатын барлық электрлік сигналдар құрылымы өте күрделі.

Дата добавления: 2015-08-31