Спектр импульсных сигналов

Низкие частоты обеспечивают в форме импульса крышу. Чем меньше эти составляющие, тем меньше спад вершины импульса. Вместе с этим, скорость нарастания и спада импульса зависит от высокочастотных составляющих в разложении сигнала. Чем больше частота, тем круче фронты импульса. Для передачи сигнала необходимо устройство, имеющее одинаковые коэффициенты передачи во всем диапазоне спектра импульса. Но такое устройство технически выполнить сложно. Поэтому всегда решают задачу: спектр выбрать поуже, а параметр импульса получше.

Основной критерий оптимизации: скважность передачи импульсных сигналов. Но сегодня в реальных системах она достигает 100Мбод = 10⁸ единиц информации в секунду.

Импульсные сигналы стремятся передавать положительной полярности, так как полярность определяется питающим напряжением, хотя и применяют импульсы отрицательной полярности для передачи информации. При измерении величины напряжения импульсных сигналов обращают внимание на прибор: пиковый вольтметр (амплитудный), средних значений, среднеквадратичных значений. Средние и среднеквадратичные значения напряжения зависят от длительности импульса. Пиковое значение – нет. Передача импульсных сигналов по проводным линиям приводит к заметному искажению сигналов: спектр сигнала сужается в высокочастотной части, поэтому фронт и спад импульса увеличиваются.

По природе любые электрические сигналы делят на 2 группы: детерминированные, случайные.

Первые в любой момент времени могут быть описаны конкретным значением (мгновенным значением U(t)). Детерминированные сигналы составляют большинство.

Случайные сигналы. Природа их появления непредсказуема заранее, поэтому их нельзя вычислить, обозначить в конкретной точке. Такие сигналы можно лишь исследовать, провести эксперимент, по которого определить вероятностные характеристики сигналов. В энергетике к таким сигналам относят: помехи электромагнитных полей, искажающие основной сигнал. Дополнительные сигналы появляются при разрядах полных или частичных между линиями передач. Случайные сигналы анализируют, измеряют с помощью вероятностных характеристик. С точки зрения погрешностей измерения, случайные сигналы и их влияние относят к дополнительным случайным погрешностям. При этом если их величина на порядок меньше основных случайных, их из анализа можно исключить.

Импульсные сигналы не используют для передачи электрической энергии. Импульсные сигналы применяют для передачи информации, с помощью них передают цифровой код. Для представления информации используютследующие характеристики.

Длительность импульса как параметр: широтно-импульсная модуляция. Широко применялась в импульсных системах старого поколения.

Число-импульсный код (ЧИК) показывает число импульсов (событий), которые будут приняты (переданы) за фиксированный интервал времени. При этом меняется период следования импульсов, и их длительность. На сегодня этот способ основной при передачи данных измерения (счетчики электрической энергии преобразователь температуры, давления).

Временно-импульсная модуляция (ВИМ) – запаздывание переднего фронта импульса от фиксированных точек. Период и амплитуды импульса постоянны. Способ применяют в дальномерах. Недостаток: существует “слепая зона” – минимальное время, на котором не различить отраженный сигнал.

Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ). Первичные преобразователи (физическую величину в электрический сигнал) на сегодня ориентируются на ЧИК, который может предаваться по типовым линиями телеизмерения в форме токовых и потенциальных сигналов.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) - при постоянном периоде следования и амплитуде, изменяется длительность импульса.

Лучше надежно использовать токовые посылки (импульсы тока), как более защищенные от внешних помех потенциальный сигнал по напряжению лишь на расстоянии 1,5- 2 метра.