1.2. Raqamli signallarni qayta ishlash
Raqamli signallarni qayta ishlash-raqamli shaklda taqdim etilgan signallarni
o'zgartirish.
Har qanday uzluksiz (analog) signalni vaqt bo'yicha namuna olish va daraja
bo'yicha kvantlash (raqamlashtirish) mumkin, ya'ni raqamli shaklda taqdim etiladi.
Matematik
algoritmlar
yordamida
olingan
diskret
signal
kerakli
xususiyatlarga ega bo'lgan boshqa signalga aylantiriladi. Signallarni konvertatsiya
qilish jarayoni filtrlash deb ataladi va filtrlashni amalga oshiradigan qurilma filtr deb
ataladi. Signal namunalari doimiy tezlikda (signallarning namuna olish tezligi)
kelganligi sababli, filtr keyingisi kelguniga qadar joriy hisoblashni qayta ishlashga
vaqt topishi kerak, ya'ni signalni Real vaqtda qayta ishlashi kerak. Real vaqt rejimida
signallarni qayta ishlash uchun maxsus hisoblash qurilmalari — raqamli signal
protsessorlari qo'llaniladi.
Bularning barchasi nafaqat uzluksiz signallarga, balki intervalgacha
signallarga, shuningdek, saqlash qurilmalariga yozilgan signallarga ham to'liq
tegishli. Ikkinchi holda, ishlov berish tezligi printsipial emas, chunki sekin ishlov
berish paytida ma'lumotlar yo'qolmaydi.
6
Vaqtinchalik va chastota domenida signallarni qayta ishlash usullari mavjud.
Vaqt mintaqasi signallarini qayta ishlash zamonaviy elektron osilografiyada
va raqamli osiloskoplarda keng qo'llaniladi. Raqamli spektr analizatorlari chastota
domenidagi signallarni ifodalash uchun ishlatiladi.
So'nggi yillarda signallar va tasvirlarni qayta ishlashda "qisqa to'lqinlar" —
to'lqinlar yordamida signallarni taqdim etishning yangi matematik asoslari keng
qo'llanilmoqda. Uning yordami bilan statsionar bo'lmagan signallar, tanaffuslar va
boshqa xususiyatlarga ega signallar, paketlar ko'rinishidagi signallar qayta ishlanishi
mumkin.
Raqamli filtr-elektronikada ushbu signalning ma'lum chastotalarini ajratish
va/yoki bostirish uchun raqamli signalni qayta ishlaydigan har qanday filtr.
Bugungi kunda raqamli filtrlar signallarni qayta ishlash zarur bo'lgan deyarli
hamma joyda, xususan spektral tahlil, tasvirni qayta ishlash, videoni qayta ishlash,
nutq va ovozni qayta ishlash va boshqa ko'plab dasturlarda qo'llaniladi.
Analog signal-bu har bir vakillik parametrlari vaqt funktsiyasi va mumkin
bo'lgan qiymatlarning uzluksiz to'plami bilan tavsiflangan ma'lumotlar signalidir.
Bir-biridan aniq ajralib turadigan diskret signal darajalarining yo'qligi, uni
tavsiflash uchun raqamli texnologiyalarda tushunilganidek, axborot tushunchasini
qo'llashning iloji yo'qligiga olib keladi. Bitta namunadagi "ma'lumot miqdori" faqat
o'lchash vositasining dinamik diapazoni bilan cheklanadi.
Ortiqchalik yo'qligi. Qiymatlar makonining uzluksizligidan kelib chiqadiki,
signalga kiritilgan har qanday shovqin signalning o'zidan farq qilmaydi va shuning
uchun asl amplitudani tiklash mumkin emas. Aslida, filtrlash, masalan, chastota
usullari bilan mumkin, agar ushbu signalning xususiyatlari (xususan, chastota
diapazoni) haqida qo'shimcha ma'lumotlar ma'lum bo'lsa.
Analog signallarni qayta ishlash-analog vositalar yordamida analog signallar
ustida amalga oshiriladigan har qanday ishlov berish. Tor ma'noda, analog
elektronika bilan ifodalangan signalni qayta ishlaydigan matematik algoritm bo'lib,
unda matematik qiymatlar kuchlanish, elektr toki yoki elektr zaryadi kabi uzluksiz
7
fizik miqdorlar bilan ifodalanadi. Natijada paydo bo'lgan qayta ishlangan signal
xatosida signaldagi kichik xato yoki shovqin paydo bo'ladi.
Analog signallarni qayta ishlash uchun birinchi elektron qurilmalar elektron
lampalar edi, keyin ular tranzistorlar bilan almashtirildi.
Har qanday murakkablikdagi signalni analog qayta ishlash uchta asosiy
elektr radio elementlari (eri) kombinatsiyasi bilan amalga oshirilishi mumkin:
1. operatsion kuchaytirgich (tranzistor);
2. qarshilik;
3. kondensator.
Analog filtr-kuchlanish, tovush yoki mexanik harakat kabi analog yoki
uzluksiz signallar bilan shug'ullanadigan elektron, mexanik yoki tovush filtrlarining
bir turi. Ulardan farqli o'laroq, raqamli filtrlar diskret signallar bilan shug'ullanadi.
Analog filtrlar asosan elektronikada signallarni qayta ishlash uchun
ishlatiladi. Elektron analog filtrlar odatda kondansatörler, induktorlar va
rezistorlardan iborat.
Hozirgi vaqtda ko'plab dasturlarda analog filtrlar o'rniga raqamli filtrlar
qo'llaniladi, ammo ba'zi dasturlarda analog filtrlarni almashtirish mavjud emas.
1. Narxi: raqamli filtrlar odatda analog filtrlarga qaraganda arzonroq, chunki
ular odatda murakkab elementlar bazasini (induktorlar, kondansatörler, rezistorlar,
op-amperlar) talab qilmaydi, garchi ba'zida raqamli-analog, analog-raqamli
konversiya platalari, mikrokontrollerlar va boshqalar talab qilinadi.
2. Tezlik: analog filtrlarning tezligi raqamli filtrlarning tezligidan yuqori.
3. Kvantlash shovqini: raqamli filtrlar sezilarli kvantlash shovqiniga ega
bo'lishi mumkin, analog filtrlar esa bu kamchilikdan xoli.
4. Tashqi shovqin: raqamli signalni tashqi shovqin bilan o'zgartirish deyarli
mumkin emas, shuning uchun raqamli filtrlar tashqi bezovta qiluvchi signallar va
shovqinlarga juda chidamli. Analog filtrlar bu ta'sirga moyil.
5. Xususiyatlar siljishi: raqamli filtrlar vaqt o'tishi bilan o‘zgarmas
xususiyatlarga ega, analog filtrlar qurilgan elektr elementlari esa vaqt o‘tishi bilan
xarakteristikalarning siljishiga ega bo‘lishi mumkin.
8
6. Dinamik diapazon: analog filtrlar uchun filtr ishlashi mumkin bo‘lgan
maksimal va minimal signallarning amplituda nisbati odatda raqamli filtrlarga
qaraganda ancha yuqori.
7. Chastota diapazoni: raqamli filtrlarning chastota diapazoni Nyquist
chastotasi bilan cheklangan, analog filtrlar uchun esa bunday cheklov yo‘q.
Raqamli tizimda signal aloqa kanali orqali faqat raqamli shaklda uzatiladi.
Raqamli televidenie tizimining uzatish tomonida signal asl analog shaklidan raqamli
shaklga o'tkazilishi yoki darhol raqamli formatda olinishi mumkin. Raqamli
televidenie tizimini qabul qilish usuliga ko'ra, uni ikki turga bo'lish mumkin. Ba'zi
tizimlarda signalni raqamli shakldan analog shaklga o'tkazish qo'llaniladi,
boshqalarida esa qabul qilish qo'shimcha o'zgartirishlarsiz darhol raqamli shaklda
amalga oshiriladi. Bunda faqat televizorning raqamli signalni dekodlash qobiliyati
hal qiluvchi omil hisoblanadi.
Kanal orqali uzatish uchun analog signalni raqamli signalga aylantirish va
analog televizor qabul qiluvchisi tomonidan ko'rsatilishi uchun analog signalni
raqamli signaldan teskari tiklash qanday amalga oshirilishini batafsil ko'rib
chiqamiz. Asl televizor signali analogdir, chunki u tasvirni skanerlash yo'lida
yorqinlik taqsimotini takrorlaydi. Raqamli signalni olish uchun analog signalni ba'zi
diskret qiymatlarning raqamli oqimiga aylantirish kerak. Ushbu protsedura analog-
raqamli transformatsiya deb ataladi.
Odatda u uchta operatsiya ketma-ketligi sifatida ifodalanadi: namuna olish,
kvantlash va kodlash. Uchala operatsiya ham analog-raqamli konvertor (ADC)
tomonidan amalga oshiriladi. ADC chiqishida biz analog signalning namuna olish
chastotasi va uning amplitudasining kvantlangan qiymatlari soni bilan
belgilanadigan va bit tezligi deb ataladigan ma'lum bir soat chastotasi yoki tezligi
bilan bir-birini ta'qib qiladigan impulslar oqimi bo'lgan signalni olamiz. ADC
chiqishidan keladigan signal faqat ikkita tan olinadigan holatga ega: biri shartli
ravishda past, ikkinchisi shartli ravishda yuqori deb belgilanadi. Raqamli
texnologiyadagi bu holatlar mos ravishda "o" mantiqiy nol va "1" mantiqiy birlik,
9
ikkilik belgilar yoki bitlar deb ataladi. Shunday qilib, past darajadagi impuls nolga,
yuqori darajadagi impuls esa birlikka to'g'ri keladi.
Analog signal juda ko'p shovqin bilan birga keladi, raqamli signal esa ularni
muvaffaqiyatli filtrlaydi. Ikkinchisi dastlabki ma'lumotlarni tiklashga qodir. Bundan
tashqari, uzluksiz analog signal ko'pincha juda ko'p keraksiz ma'lumotlarni o'z ichiga
oladi, bu esa uning ortiqcha bo'lishiga olib keladi – bitta analog o'rniga bir nechta
raqamli signallarni uzatish mumkin.
Agar biz televizor haqida gapiradigan bo'lsak, ya'ni ushbu soha ko'pchilik
iste'molchilarni "raqam" ga o'tishi bilan tashvishga soladigan bo'lsa, unda analog
signalni butunlay eskirgan deb hisoblash mumkin. Biroq, hozircha analog signallarni
buning uchun mo'ljallangan har qanday texnika qabul qiladi va raqamli signallarni
maxsus talab qiladi. To'g'ri, analog televizorlarning "raqamlari" tarqalishi bilan ular
tobora kamayib bormoqda va ularga talab katastrofik ravishda kamaymoqda.
Signalning yana bir muhim xususiyati xavfsizlikdir. Shu nuqtai nazardan,
analog tashqi ta'sirlardan yoki bosqinlardan to'liq himoyasizlikni namoyish etadi.
Raqamli esa radio impulslaridan kod berish orqali shifrlanadi, shuning uchun har
qanday aralashuv chiqarib tashlanadi. Raqamli signallarni uzoq masofalarga uzatish
qiyin, shuning uchun modulyatsiya-demodulyatsiya sxemasi qo'llaniladi.
Dostları ilə paylaş: |