สัญญาณ

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ข้ามไปที่การนำทาง ข้ามไปที่การค้นหา

ในภาพวาด "The Signal" โดยWilliam Powell Frithผู้หญิงคนหนึ่งส่งสัญญาณด้วยการโบกผ้าเช็ดหน้าสีขาว

ในการประมวลผลสัญญาณสัญญาณเป็นฟังก์ชันที่ถ่ายทอดข้อมูลเกี่ยวกับปรากฏการณ์[1]ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโทรคมนาคม หมายถึงแรงดันไฟฟ้ากระแสไฟหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่นำข้อมูลตลอดเวลา สัญญาณอาจถูกกำหนดให้เป็นการเปลี่ยนแปลงที่สังเกตได้ในด้านคุณภาพเช่น ปริมาณ[2]

คุณภาพใดๆ เช่น ปริมาณทางกายภาพที่แสดงความแปรปรวนในอวกาศหรือเวลา สามารถใช้เป็นสัญญาณในการแบ่งปันข้อความระหว่างผู้สังเกตการณ์[3]ตามธุรกรรมของ IEEE เกี่ยวกับการประมวลผลสัญญาณ สัญญาณอาจเป็นเสียงวิดีโอคำพูดรูปภาพโซนาร์ และเรดาร์เป็นต้น[4]

ในธรรมชาติ สัญญาณสามารถเป็นการกระทำโดยสิ่งมีชีวิตเพื่อเตือนสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ตั้งแต่การปล่อยสารเคมีจากพืชเพื่อเตือนพืชที่อยู่ใกล้เคียงของนักล่า ไปจนถึงเสียงหรือการเคลื่อนไหวของสัตว์เพื่อเตือนสัตว์อื่น ๆ ที่เป็นอาหาร การส่งสัญญาณเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทั้งหมดแม้ในระดับเซลล์ ด้วยการส่งสัญญาณของเซลล์ ทฤษฎีการส่งสัญญาณ ในชีววิทยาวิวัฒนาการ เสนอว่าตัวขับเคลื่อนที่สำคัญสำหรับวิวัฒนาการคือความสามารถของสัตว์ในการสื่อสารระหว่างกันโดยการพัฒนาวิธีการส่งสัญญาณ ในงานวิศวกรรมมนุษย์ โดยทั่วไปแล้วสัญญาณจะได้รับจากเซ็นเซอร์และบ่อยครั้งที่รูปแบบดั้งเดิมของสัญญาณจะถูกแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่นโดยใช้ตัวแปลงสัญญาณ ตัวอย่างเช่นไมโครโฟนแปลงสัญญาณอะคูสติกให้เป็นรูปคลื่นแรงดันไฟ และลำโพงจะกลับด้าน [1]

ทฤษฎีสารสนเทศทำหน้าที่เป็นการศึกษาสัญญาณและเนื้อหาอย่างเป็นทางการ และข้อมูลของสัญญาณมักมาพร้อมกับสัญญาณรบกวน คำว่า "สัญญาณรบกวน" หมายถึงการปรับเปลี่ยนสัญญาณที่ไม่ต้องการ แต่มักจะขยายออกไปเพื่อรวมสัญญาณที่ไม่ต้องการซึ่งขัดแย้งกับสัญญาณที่ต้องการ ( ครอส ทอล์ค ) การลดสัญญาณรบกวนจะครอบคลุมบางส่วนภายใต้หัวข้อ ความสมบูรณ์ ของสัญญาณ การแยกสัญญาณที่ต้องการออกจากเสียงพื้นหลังเป็นสนามของ การกู้ คืนสัญญาณ[5]สาขาหนึ่งคือทฤษฎีการประมาณค่าซึ่งเป็นแนวทางที่น่าจะเป็นไปได้เพื่อระงับการรบกวนแบบสุ่ม

สาขาวิชาวิศวกรรม เช่น วิศวกรรมไฟฟ้า ได้เป็นผู้นำในการออกแบบ การศึกษา และการใช้งานระบบที่เกี่ยวข้องกับการส่ง การจัดเก็บและการจัดการข้อมูล ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 วิศวกรรมไฟฟ้าแยกออกเป็นหลายสาขา เชี่ยวชาญในการออกแบบและวิเคราะห์ระบบที่จัดการสัญญาณทางกายภาพ วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์และ วิศวกรรม คอมพิวเตอร์เป็นตัวอย่าง ในขณะที่วิศวกรรมการออกแบบพัฒนาขึ้นเพื่อจัดการกับการออกแบบการทำงานของ ส่วนต่อประสาน ระหว่าง ผู้ใช้กับเครื่องจักร

คำจำกัดความ

คำจำกัดความเฉพาะสำหรับฟิลด์ย่อยเป็นเรื่องปกติ ตัวอย่างเช่น ในทฤษฎีสารสนเทศสัญญาณคือข้อความที่ประมวลซึ่งก็คือ ลำดับของรัฐในช่องการสื่อสารที่เข้ารหัสข้อความ ในบริบทของการประมวลผลสัญญาณ สัญญาณคือการแสดงปริมาณทางกายภาพแอนะล็อกแบบแอนะล็อกและดิจิทัล

ในแง่ของการกระจายเชิงพื้นที่ สัญญาณอาจถูกจัดประเภทเป็นสัญญาณแหล่งสัญญาณ (PSS) และสัญญาณต้นทางแบบกระจาย (DSS) [2]

ในระบบการสื่อสารเครื่องส่งเข้ารหัสข้อความเพื่อสร้างสัญญาณ ซึ่งส่งไปยังเครื่องรับโดย ช่อง ทางการสื่อสาร ตัวอย่างเช่น คำว่า " แมรี่มีลูกแกะตัวน้อย " อาจเป็นข้อความที่พูดทางโทรศัพท์ เครื่องส่งโทรศัพท์แปลงเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้า สัญญาณจะถูกส่งไปยังโทรศัพท์ที่รับโดยใช้สาย ที่เครื่องรับจะถูกแปลงเป็นเสียงอีกครั้ง

ในเครือข่ายโทรศัพท์การส่งสัญญาณเช่นการส่งสัญญาณผ่านช่องสัญญาณทั่วไป หมายถึงหมายเลขโทรศัพท์และข้อมูลการควบคุมดิจิทัลอื่นๆ แทนที่จะเป็นสัญญาณเสียงจริง

สัญญาณสามารถจำแนกได้หลายวิธี ความแตกต่างที่พบบ่อยที่สุดคือระหว่างช่องว่างที่ไม่ต่อเนื่องและช่องว่างต่อเนื่องที่มีการกำหนดฟังก์ชันไว้ ตัวอย่างเช่น โดเมนเวลาแบบไม่ต่อเนื่องและแบบต่อเนื่อง สัญญาณเวลาไม่ต่อเนื่องมักถูกเรียกว่าอนุกรมเวลาในสาขาอื่นๆ สัญญาณเวลาต่อเนื่องมักเรียกว่าสัญญาณต่อเนื่อง

ความแตกต่างที่สำคัญประการที่สองคือระหว่างค่าที่ไม่ต่อเนื่องและค่าต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลสัญญาณดิจิทัลอาจถูกกำหนดเป็นลำดับของค่าที่ไม่ต่อเนื่อง ซึ่งโดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางกายภาพที่มีค่าต่อเนื่องซึ่งอยู่เบื้องหลัง ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล สัญญาณดิจิทัลเป็นสัญญาณรูปคลื่นเวลาต่อเนื่องในระบบดิจิทัล แทนบิตสตรีม

คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการของสัญญาณคือ เอนโทรปีหรือเนื้อหาข้อมูล

การจำแนกประเภท

ใน Signals and Systems สัญญาณสามารถจำแนกได้ตามเกณฑ์หลายประการ ส่วนใหญ่: ตามคุณลักษณะต่างๆ ของค่า ซึ่งจำแนกเป็นสัญญาณแอนะล็อกและสัญญาณดิจิทัล ตามการกำหนดสัญญาณ จำแนกเป็นสัญญาณกำหนดและสัญญาณสุ่ม ตามความแรงของสัญญาณจำแนกเป็นสัญญาณพลังงานและสัญญาณกำลัง

สัญญาณอนาล็อกและดิจิตอล

สัญญาณดิจิทัลมีรูปคลื่นที่แยกได้ตั้งแต่สองรูปขึ้นไป ในตัวอย่างนี้ แรงดันไฟฟ้าสูงและแรงดันไฟฟ้าต่ำ ซึ่งแต่ละรูปสามารถจับคู่กับตัวเลขได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สัญญาณรบกวนสามารถลบออกจากสัญญาณดิจิตอลได้หากสัญญาณรบกวนไม่มากเกินไป

สัญญาณหลักที่พบในทางปฏิบัติมี 2 ประเภทได้แก่อนาล็อกและดิจิตอล รูปภาพแสดงสัญญาณดิจิทัลที่เกิดจากการประมาณค่าสัญญาณแอนะล็อกด้วยค่าของสัญญาณนั้นในช่วงเวลาหนึ่งๆ สัญญาณดิจิตอลจะถูกวัดปริมาณในขณะที่สัญญาณแอนะล็อกจะต่อเนื่อง

สัญญาณแอนะล็อก

สัญญาณแอนะล็อกคือสัญญาณ ต่อเนื่องใดๆซึ่งคุณลักษณะการแปรผันของเวลาของสัญญาณแสดงถึงปริมาณที่แปรผันตามเวลาอื่น กล่าวคือคล้ายกับสัญญาณที่แปรผันตามเวลาอื่น ตัวอย่างเช่น ในสัญญาณเสียง แอนะล็อก แรงดันไฟชั่วขณะของสัญญาณจะแปรผันตามความดันเสียง อย่างต่อ เนื่อง มันแตกต่างจากสัญญาณดิจิตอลซึ่งปริมาณต่อเนื่องเป็นตัวแทนของลำดับของ ค่าที่ ไม่ต่อเนื่องซึ่งสามารถรับค่าหนึ่งในจำนวนที่จำกัดเท่านั้น [6] [7]

คำว่าสัญญาณแอนะล็อกมักจะหมายถึงสัญญาณไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม สัญญาณแอนะล็อกอาจใช้สื่ออื่นๆ เช่นเครื่องกลนิวแมติกหรือไฮดรอลิสัญญาณแอนะล็อกใช้คุณสมบัติบางอย่างของตัวกลางในการถ่ายทอดข้อมูลของสัญญาณ ตัวอย่างเช่นบารอมิเตอร์ แอนรอยด์ ใช้ตำแหน่งหมุนเป็นสัญญาณในการถ่ายทอดข้อมูลแรงดัน ในสัญญาณ ไฟฟ้า แรงดันกระแสหรือความถี่ของสัญญาณอาจแปรผันเพื่อแสดงข้อมูล

ข้อมูลใด ๆ อาจถูกถ่ายทอดโดยสัญญาณแอนะล็อก บ่อยครั้งที่สัญญาณดังกล่าวเป็นการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของปรากฏการณ์ทางกายภาพ ที่วัดได้ เช่นเสียงแสงอุณหภูมิตำแหน่ง หรือความดัน ตัวแปรทางกายภาพจะถูกแปลงเป็นสัญญาณแอนะล็อกโดย ท รานส ดิวเซอร์ ตัวอย่างเช่น ในการบันทึกเสียง ความกดอากาศที่ผันผวน (กล่าวคือเสียง ) กระทบไดอะแฟรมของไมโครโฟนซึ่งทำให้เกิดความผันผวนทางไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน แรงดันหรือกระแสเรียกว่าแอนะล็อกของเสียง

สัญญาณดิจิตอล

สัญญาณไบนารีหรือที่เรียกว่าสัญญาณลอจิกเป็นสัญญาณดิจิทัลที่มีระดับที่แตกต่างกันสองระดับ

สัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณที่สร้างขึ้นจากชุดของรูปคลื่นของปริมาณทางกายภาพที่ไม่ต่อเนื่องเพื่อแสดงลำดับของค่าที่ไม่ต่อเนื่อง [8] [9] [10]สัญญาณลอจิกเป็นสัญญาณดิจิตอลที่มีค่าที่เป็นไปได้เพียงสองค่า[11] [12] และอธิบาย กระแสบิตโดยพลการ สัญญาณดิจิตอลประเภทอื่นๆ สามารถแสดงลอจิกสามค่าหรือลอจิกที่มีมูลค่าสูงกว่าได้

อีกทางหนึ่ง สัญญาณดิจิทัลอาจถือได้ว่าเป็นลำดับของรหัสที่แสดงโดยปริมาณทางกายภาพดังกล่าว [13]ปริมาณทางกายภาพอาจเป็นกระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าผันแปร ความเข้ม เฟสหรือโพลาไรเซชันของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเชิงแสงหรืออื่นๆแรงดันเสียง การ ทำให้ เป็นแม่เหล็กของสื่อเก็บแม่เหล็กฯลฯ สัญญาณดิจิทัลมีอยู่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล ทั้งหมด โดยเฉพาะอุปกรณ์คอมพิวเตอร์และการส่งข้อมูล

สำหรับสัญญาณดิจิตอล สัญญาณรบกวนของระบบ หากไม่มากจนเกินไป จะไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานของระบบ ในขณะที่สัญญาณรบกวนจะลดการทำงานของสัญญาณแอนะล็อกในระดับหนึ่งเสมอ

สัญญาณดิจิตอลมักเกิดขึ้นจากการสุ่มตัวอย่างสัญญาณแอนะล็อก เช่น แรงดันไฟฟ้าผันผวนอย่างต่อเนื่องบนเส้นที่สามารถแปลงเป็นดิจิทัลโดย วงจร ตัวแปลงแอนะล็อก เป็นดิจิทัล โดย ที่วงจรจะอ่านระดับแรงดันไฟฟ้าบนเส้น พูดทุกๆ 50  ไมโครวินาทีและแทนการอ่านแต่ละครั้งด้วยจำนวนบิตคงที่ สตรีมตัวเลขที่เป็นผลลัพธ์จะถูกจัดเก็บเป็นข้อมูลดิจิทัลบนสัญญาณเวลาแบบไม่ต่อเนื่องและแอมพลิจูดเชิงปริมาณ คอมพิวเตอร์และ อุปกรณ์ ดิจิทัล อื่นๆ ถูกจำกัดเวลาไว้

พลังงานและพลังงาน

ตามจุดแข็งของสัญญาณ สัญญาณที่ใช้งานได้จริงสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: สัญญาณพลังงานและสัญญาณกำลัง [14]

สัญญาณพลังงาน: พลังงานของสัญญาณเหล่านั้นมีค่าเท่ากับค่าบวกจำกัด แต่กำลังเฉลี่ยของพวกมันคือ 0

สัญญาณกำลัง: กำลังเฉลี่ยของสัญญาณเหล่านั้นเท่ากับค่าบวก จำกัด แต่พลังงานของ สัญญาณ นั้น ไม่มีที่ สิ้นสุด

กำหนดและสุ่ม

สัญญาณที่กำหนดคือสัญญาณที่มีค่าที่สามารถคาดเดาได้ตลอดเวลาและสามารถคำนวณได้โดยสมการทางคณิตศาสตร์

สัญญาณสุ่มคือสัญญาณที่ใช้ค่าสุ่ม ณ เวลาใดเวลาหนึ่งทันที และต้องสร้างแบบจำลองแบบสุ่ม [15]

คู่และคี่

สัญญาณคู่และคี่
เป็นตัวอย่างของสัญญาณคู่
เป็นตัวอย่างของสัญญาณคี่

สัญญาณคู่ตรงตามเงื่อนไข

หรือเทียบเท่าถ้าสมการต่อไปนี้มีทั้งหมดและในอาณาเขตของ:

สัญญาณคี่ตรงตามเงื่อนไข

หรือเทียบเท่าถ้าสมการต่อไปนี้มีทั้งหมดและในอาณาเขตของ:

เป็นระยะ

มีการกล่าวกันว่าสัญญาณเป็นระยะหากเป็นไปตามเงื่อนไข:

หรือ

ที่ไหน:

= ช่วงเวลาพื้นฐาน ,

= ความถี่พื้นฐาน

สัญญาณเป็นระยะจะเกิดซ้ำทุกช่วงเวลา

การแบ่งเวลา

สัญญาณเวลาไม่ต่อเนื่องที่สร้างขึ้นจากสัญญาณต่อเนื่องโดยการสุ่มตัวอย่าง

สัญญาณสามารถจำแนกได้เป็น เวลา ต่อเนื่องหรือแบบไม่ต่อเนื่อง ในทางนามธรรมทางคณิตศาสตร์ โดเมนของสัญญาณเวลาต่อเนื่องคือเซตของจำนวนจริง (หรือช่วงบางช่วงของจำนวนนั้น) ในขณะที่โดเมนของสัญญาณแบบไม่ต่อเนื่อง (DT) คือเซตของจำนวนเต็ม (หรือชุดย่อยอื่นๆ ของจำนวนจริง ) ). สิ่งที่แทนจำนวนเต็มเหล่านี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของสัญญาณ ส่วนใหญ่มักจะเป็นเวลา

สัญญาณเวลาต่อเนื่องคือฟังก์ชัน ใดๆ ที่กำหนดขึ้นทุกครั้งที่tในช่วงเวลาหนึ่งๆ โดยทั่วไปแล้วจะเป็นช่วงอนันต์ แหล่งสัญญาณอย่างง่ายสำหรับสัญญาณเวลาไม่ต่อเนื่องคือการสุ่มตัวอย่างสัญญาณต่อเนื่อง ซึ่งใกล้เคียงกับสัญญาณโดยลำดับของค่าในช่วงเวลาหนึ่งๆ

การหาปริมาณแอมพลิจูด

หากสัญญาณจะถูกแสดงเป็นลำดับของตัวเลข จะไม่สามารถรักษาความแม่นยำที่แน่นอนได้ - ตัวเลขแต่ละตัวในลำดับจะต้องมีจำนวนหลักที่แน่นอน ด้วยเหตุนี้ ค่าของสัญญาณดังกล่าวจะต้องถูกหาปริมาณเป็นเซตจำกัดสำหรับการแทน ค่าในทางปฏิบัติ การหาปริมาณเป็นกระบวนการของการแปลงสัญญาณเสียงแอนะล็อกแบบต่อเนื่องไปเป็นสัญญาณดิจิทัลด้วยค่าตัวเลขที่ไม่ต่อเนื่องของจำนวนเต็ม

ตัวอย่างสัญญาณ

สัญญาณในธรรมชาติสามารถแปลงเป็นสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์โดยเซ็นเซอร์ต่างๆ ตัวอย่าง ได้แก่

  • การเคลื่อนไหวการเคลื่อนที่ของวัตถุถือได้ว่าเป็นสัญญาณและสามารถตรวจสอบได้โดยเซ็นเซอร์ต่างๆ เพื่อให้สัญญาณไฟฟ้า [16]ตัวอย่างเช่นเรดาร์สามารถให้สัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับการเคลื่อนที่ตามเครื่องบิน สัญญาณเคลื่อนไหวเป็นแบบมิติเดียว (เวลา) และช่วงโดยทั่วไปจะเป็นสามมิติ ตำแหน่งจึงเป็นสัญญาณ 3-เวกเตอร์; ตำแหน่งและทิศทางของร่างกายแข็งเป็นสัญญาณ 6 เวกเตอร์ สามารถสร้างสัญญาณการปฐมนิเทศได้โดยใช้โรสโคป[17]
  • เสียง . เนื่องจากเสียงเป็นการสั่นของตัวกลาง (เช่น อากาศ) สัญญาณเสียงจึงเชื่อมโยง ค่า ความดันกับทุกๆ ค่าของเวลา และอาจเป็นพิกัดพื้นที่สามพิกัดเพื่อระบุทิศทางของการเดินทาง สัญญาณเสียงจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยไมโครโฟนทำให้เกิด สัญญาณ แรงดันไฟเป็นแอนะล็อกของสัญญาณเสียง สามารถสุ่มตัวอย่าง สัญญาณเสียง ที่จุดเวลาที่ไม่ต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่นคอมแพคดิสก์ (CD) มีสัญญาณแยกที่แสดงเสียง ซึ่งบันทึกที่ 44,100 Hz ; เนื่องจากซีดีถูกบันทึกในรูปแบบสเตอริโอแต่ละตัวอย่างมีข้อมูลสำหรับช่องสัญญาณซ้ายและขวา ซึ่งอาจถือได้ว่าเป็นสัญญาณแบบเวกเตอร์ 2 ตัว การเข้ารหัสซีดีจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยการอ่านข้อมูลด้วยเลเซอร์เพื่อแปลงสัญญาณเสียงเป็นสัญญาณออปติคัล [18]
  • รูปภาพ _ รูปภาพหรือรูปภาพประกอบด้วยสัญญาณความสว่างหรือสี ซึ่งเป็นฟังก์ชันของตำแหน่งสองมิติ ลักษณะของวัตถุถูกแสดงเป็นแสงที่ปล่อยออกมาหรือสะท้อนแสงซึ่งเป็นสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า มันสามารถแปลงเป็นรูปคลื่นแรงดันหรือกระแสโดยใช้อุปกรณ์เช่นอุปกรณ์ชาร์จคู่ ภาพ 2 มิติสามารถมีขอบเขตพื้นที่ต่อเนื่องได้ เช่นเดียวกับในภาพถ่ายหรือภาพวาดแบบดั้งเดิม หรือภาพสามารถแยกในอวกาศได้เช่นเดียวกับในภาพดิจิทัล โดยทั่วไป ภาพสีจะแสดงเป็นภาพขาวดำผสมกันในสีหลัก สาม สี
  • วิดีโอ . สัญญาณวิดีโอคือลำดับของภาพ จุดในวิดีโอจะถูกระบุโดยตำแหน่งสองมิติในภาพและตามเวลาที่เกิด ดังนั้นสัญญาณวิดีโอจึงมีโดเมนสามมิติ วิดีโอแอนะล็อกมีมิติโดเมนต่อเนื่องหนึ่งมิติ (ข้ามเส้นสแกน ) และสองมิติที่ไม่ต่อเนื่อง (เฟรมและเส้น)
  • ศักยภาพของเยื่อหุ้มชีวภาพ ค่าของสัญญาณคือศักย์ไฟฟ้า (แรงดัน) โดเมนนั้นสร้างยากขึ้น เซลล์หรือออร์แกเนลล์บาง ชนิด มีศักยภาพของเมมเบรนเท่ากันตลอด เซลล์ประสาทโดยทั่วไปมีศักยภาพที่แตกต่างกันที่จุดต่างๆ สัญญาณเหล่านี้มีพลังงานต่ำมาก แต่ก็เพียงพอที่จะทำให้ระบบประสาททำงานได้ สามารถวัดผลรวมได้โดยเทคนิคของอิเล็กโตรสรีรวิทยา
  • เอาต์พุตของเทอร์โมคัปเปิลซึ่งถ่ายทอดข้อมูลอุณหภูมิ [1]
  • เอาต์พุตของเครื่องวัดค่า pHซึ่งแสดงข้อมูลความเป็นกรด [1]

การประมวลผลสัญญาณ

การส่งสัญญาณโดยใช้สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์

การประมวลผลสัญญาณคือการจัดการสัญญาณ ตัวอย่างทั่วไปคือการส่งสัญญาณระหว่างสถานที่ต่างๆ รูปลักษณ์ของสัญญาณในรูปแบบทางไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยทรานสดิวเซอร์ที่แปลงสัญญาณจากรูปแบบเดิมไปเป็นรูปแบบคลื่นที่แสดงเป็นกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าหรือการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าตัวอย่างเช่นสัญญาณออปติคัลหรือ การส่ง สัญญาณวิทยุเมื่อแสดงเป็นสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์แล้ว สัญญาณจะพร้อมสำหรับการประมวลผลเพิ่มเติมโดยอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่นเครื่องขยายสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์และตัวกรองและสามารถส่งไปยังตำแหน่งที่ห่างไกลได้ด้วยเครื่องส่งและรับโดยใช้เครื่อง รับวิทยุ

สัญญาณและระบบ

ใน โปรแกรม วิศวกรรมไฟฟ้าสัญญาณจะครอบคลุมในชั้นเรียนและสาขาวิชาที่เรียกว่าสัญญาณและระบบ ขึ้นอยู่กับโรงเรียน นักศึกษา EE ระดับปริญญาตรี มักใช้ชั้นเรียนเป็นรุ่นน้องหรือรุ่นพี่ โดยปกติขึ้นอยู่กับจำนวนและระดับของพีชคณิตเชิงเส้น ก่อนหน้า และ ชั้นเรียน สมการเชิงอนุพันธ์ที่พวกเขาเรียน (19)

ภาคสนามศึกษาสัญญาณอินพุตและเอาต์พุต และการแทนค่าทางคณิตศาสตร์ระหว่างสัญญาณทั้งสองที่เรียกว่าระบบในสี่โดเมน: เวลาความถี่sและz เนื่องจากทั้งสัญญาณและระบบได้รับการศึกษาในสี่โดเมนนี้ จึงมี 8 แผนกหลักของการศึกษา ตัวอย่างเช่น เมื่อทำงานกับสัญญาณเวลาต่อเนื่อง ( t ) เราอาจเปลี่ยนจากโดเมนเวลาเป็นโดเมนความถี่หรือโดเมน หรือจากเวลาที่ไม่ต่อเนื่อง ( n ) ไปจนถึงความถี่หรือโดเมนz ระบบยังสามารถแปลงระหว่างโดเมนเหล่านี้ได้ เช่น สัญญาณ โดยมีค่าต่อเนื่องเป็นsและแยกเป็น z

สัญญาณและระบบเป็นส่วนย่อยของสาขาการ สร้างแบบจำลอง ทางคณิตศาสตร์ มันเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์และออกแบบวงจรผ่านการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และวิธีการทางตัวเลขบางอย่าง และได้รับการปรับปรุงเมื่อหลายสิบปีก่อนด้วย เครื่องมือ ระบบไดนามิกรวมถึงสมการเชิงอนุพันธ์ และเมื่อเร็ว ๆนี้Lagrangians คาดหวังให้นักเรียนเข้าใจเครื่องมือสร้างแบบจำลองตลอดจนคณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ การวิเคราะห์วงจร และการแปลงระหว่าง 8 โดเมน

เนื่องจากหัวข้อทางวิศวกรรมเครื่องกล เช่น การเสียดสี การหน่วง ฯลฯ มีความคล้ายคลึงกันอย่างมากในด้านวิทยาศาสตร์สัญญาณ (ความเหนี่ยวนำ ความต้านทาน แรงดันไฟ ฯลฯ) เครื่องมือหลายอย่างแต่เดิมที่ใช้ในการแปลง ME (การแปลง Laplace และ Fourier, Lagrangians, ทฤษฎีสุ่มตัวอย่าง, ความน่าจะเป็น, สมการความแตกต่าง ฯลฯ) ได้ถูกนำไปใช้กับสัญญาณ วงจร ระบบและส่วนประกอบ การวิเคราะห์และการออกแบบใน EE แล้ว ระบบไดนามิกที่เกี่ยวข้องกับสัญญาณรบกวน การกรอง และตัวดึงดูดและขับไล่แบบสุ่มหรือวุ่นวายอื่น ๆ ได้วางวิทยาศาสตร์สุ่มและสถิติระหว่างฟังก์ชันที่ไม่ต่อเนื่องและต่อเนื่องที่กำหนดขึ้นในสนาม (ตัวกำหนดตามที่ใช้ในที่นี้หมายถึงสัญญาณที่ถูกกำหนดอย่างสมบูรณ์เป็นฟังก์ชันของเวลา)

นักอนุกรมวิธานของ EE ยังไม่ได้ตัดสินใจว่าสัญญาณและระบบใดอยู่ในขอบเขตทั้งหมดของการประมวลผลสัญญาณเทียบกับการวิเคราะห์วงจรและการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ แต่การเชื่อมโยงทั่วไปของหัวข้อที่ครอบคลุมในหลักสูตรการศึกษาได้ทำให้ขอบเขตของหนังสือ วารสารสดใสขึ้น เป็นต้น เรียกว่า Signals and Systems และใช้เป็นข้อความและการเตรียมการทดสอบสำหรับ EE เช่นเดียวกับการสอบวิศวกรรมคอมพิวเตอร์เมื่อเร็วๆ นี้ (20)

ดูเพิ่มเติม

อ้างอิง

  1. อรรถa b c d Roland Priemer (1991). การประมวลผลสัญญาณเบื้องต้น วิทยาศาสตร์โลก. หน้า 1. ISBN  978-9971509194. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2013-06-02
  2. อรรถเป็น Pragnan Chakravorty, "อะไรคือสัญญาณ? [หมายเหตุบรรยาย],"IEEE Signal Processing Magazine, vol. 35 ไม่ 5 หน้า 175-177 กันยายน 2561 https://doi.org/10.1109/MSP.2018.2832195
  3. ผู้เขียนบางคนไม่ได้เน้นย้ำถึงบทบาทของข้อมูลในการนิยามสัญญาณ ตัวอย่างเช่น ดู Priyabrata Sinha (2009) การประมวลผลคำพูดในระบบฝังตัว สปริงเกอร์. หน้า 9. ISBN 978-0387755809. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2013-06-02 โดยทั่วไปแล้ว สัญญาณคือปริมาณทางกายภาพที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาใดๆ
  4. ^ "จุดมุ่งหมายและขอบเขต" . ธุรกรรม IEEE ในการประมวลผลสัญญาณ อี อีอี เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2012-04-17
  5. ^ TH Wilmshurst (1990). การกู้คืนสัญญาณจากสัญญาณรบกวนในเครื่องมือวัดอิเล็กทรอนิกส์ (ฉบับที่ 2) ซีอาร์ซี เพรส. น. 11 อ . ISBN  978-0750300582. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2015-03-19.
  6. ^ "สัญญาณดิจิตอล" . www.st-andrews.ac.uk . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2017-03-02 . สืบค้นเมื่อ2017-12-17 .
  7. ^ "อนาล็อกกับดิจิตอล - learn.sparkfun.com" . เรียนรู้ . sparkfun.com เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2017-07-05 . สืบค้นเมื่อ2017-12-17 .
  8. ^ โรเบิร์ต เค. ดูเอค (2005). การออกแบบดิจิทัลด้วยแอปพลิเค ชันCPLD และ VHDL ISBN 1401840302. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2017-12-17. การแสดงแบบดิจิทัลสามารถมีค่าเฉพาะเจาะจงเท่านั้น
  9. ^ Proakis, จอห์น จี.; มาโนลากิส, ดิมิทริส จี. (2007-01-01). การประมวลผล สัญญาณดิจิตอล เพียร์สัน เพรนทิซ ฮอลล์ ISBN 9780131873742. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2016-05-20
  10. ↑ สมิลลี่, เกรแฮม (1999-04-02) . เทคนิคการสื่อสารอนาล็อกและดิจิตอล ISBN 9780080527147. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2017-12-17. สัญญาณดิจิตอลเป็นรูปคลื่นที่ซับซ้อนและสามารถกำหนดเป็นรูปคลื่นแบบไม่ต่อเนื่องซึ่งมีชุดระดับที่จำกัด
  11. ^ "สัญญาณดิจิตอล" . สืบค้นเมื่อ2016-08-13 .
  12. พอล โฮโรวิตซ์; วินฟิลด์ ฮิลล์ (2015). ศิลปะแห่งอิเล็กทรอนิคส์ . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. ISBN 9780521809269.
  13. วิโนด กุมาร คันนา (2009). การประมวลผล สัญญาณดิจิตอล หน้า 3. ISBN 9788121930956. สัญญาณดิจิทัลเป็นรูปแบบพิเศษของสัญญาณเวลาไม่ต่อเนื่องซึ่งไม่ต่อเนื่องทั้งในด้านเวลาและแอมพลิจูด ได้จากการอนุญาตให้แต่ละค่า (ตัวอย่าง) ของสัญญาณเวลาไม่ต่อเนื่องได้รับชุดค่าจำกัด (quantization) กำหนดเป็นตัวเลข สัญลักษณ์ตามรหัส ... สัญญาณดิจิทัลคือลำดับหรือรายการตัวเลขที่ดึงมาจากชุดจำกัด
  14. สคลาร์, เบอร์นาร์ด, 1927- (2001). การสื่อสารดิจิทัล : พื้นฐานและการใช้งาน (ฉบับที่ 2) Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall PTR. ISBN 0130847887. สธ . 45823120  .{{cite book}}: CS1 maint: หลายชื่อ: รายชื่อผู้แต่ง ( ลิงค์ )
  15. ↑ ซีเมอร์, ร็อดเจอร์ อี. (2014-03-17) . หลักการสื่อสาร : ระบบ การมอดูเลต และสัญญาณรบกวน ทรานเตอร์, วิลเลียม เอช. (ฉบับพิมพ์ครั้งที่เจ็ด). โฮโบเกน, นิวเจอร์ซีย์ ISBN 9781118078914. OCLC  856647730 .
  16. ^ สำหรับตัวอย่างจากวิทยาการหุ่นยนต์ ดู K Nishio & T Yasuda (2011) "วงจรอนาล็อก-ดิจิตอลสำหรับการตรวจจับการเคลื่อนไหวโดยอาศัยเรตินาของสัตว์มีกระดูกสันหลังและการประยุกต์ใช้กับหุ่นยนต์เคลื่อนที่ " ในเป่าเหลียงลู่; Liqing Zhang & James Kwok (บรรณาธิการ). การประมวลผลข้อมูลประสาท: การประชุมนานาชาติครั้งที่ 18, Iconip 2011, เซี่ยงไฮ้, จีน, 13-17 พฤศจิกายน 2554 สปริงเกอร์. น. 506 อ . ISBN 978-3642249648. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2013-06-02
  17. ^ ตัวอย่างเช่น ดู MN Armenise; กาเตรีนา ชิมิเนลลี่; ฟรานเชสโก้ เดล'โอลิโอ; วิตโตริโอ ปัสซาโร (2010). "§4.3 ไจโรออปติคัลที่ใช้เลเซอร์วงแหวนไฟเบอร์ " ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีไจโรสโคป สปริงเกอร์. หน้า 47. ISBN 978-3642154935. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2013-06-02
  18. กระบวนการอ่านด้วยแสงอธิบายโดย Mark L. Chambers (2004) การบันทึกซีดีและดีวีดีสำหรับ Dummies (ฉบับที่ 2) จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์. หน้า 13. ISBN 978-0764559563. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2013-06-02
  19. ^ เดวิด แมคมาฮอน (2007). สัญญาณและระบบ ทำให้กระจ่าง นิวยอร์ก: McGraw Hill ISBN 978-0-07-147578-5.
  20. เอ็มเจ โรเบิร์ตส์ (2011). สัญญาณและระบบ: การวิเคราะห์โดยใช้วิธีการแปลง และMATLAB นิวยอร์ก: McGraw Hill ISBN 978-0073380681.

อ่านเพิ่มเติม

  • Hsu, PH (1995). ทฤษฎีและปัญหาของชอม: สัญญาณและระบบ แมคกรอว์-ฮิลล์. ISBN 0-07-030641-9.
  • Lathi, BP (1998). การประมวลผลสัญญาณและระบบเชิงเส้น เบิร์กลีย์-เคมบริดจ์กด. ISBN 0-941413-35-7.