Области применения цифровой обработки сигналов (ЦОС)

цифровых интегральных микросхем, временной дрейф параметров и эффект накопления погрешностей при многокаскадной обработке.

Недостатки аналоговой обработки привели к распространению обработки сигналов с помощью цифровых вычислительных средств, т.е. к цифровой обработке сигналов. При этом аналоговый электрический сигнал представляется в виде последовательности чисел, отражающих мгновенные значения сигнала в процессе его изменения во времени. Над этой последовательностью и выполняются вычислительные процедуры обработки.

3. Цели обработки сигналов

Главная цель обработки физических сигналов заключается в извлечении содержащейся в них информации. Эта информация обычно присутствует в величине напряжения или тока сигнала (абсолютной или относительной), в частоте или в спектральном составе, в фазе или в относительных временных зависимостях нескольких сигналов.

В некоторых случаях желательно переформатировать информацию, содержащуюся в сигнале, например в форму удобную для восприятия её человеком или для дальнейшей передачи. В частности, смена формата имеет место при передаче звукового сигнала в телефонной системе с многоканальным доступом и частотным разделением (FDMA). В этом случае аналоговые методы используются, чтобы разместить несколько голосовых каналов в частотном спектре для передачи через радиорелейную станцию микроволнового диапазона, коаксиальный или оптоволоконный кабель. В случае цифровой связи аналоговая звуковая информация сначала преобразуется в цифровую с использованием АЦП. Цифровая информация, представляющая индивидуальные звуковые каналы, мультиплексируется во времени (многоканальный доступ с временным разделением, TDMA) и передается по последовательной цифровой линии связи (как в T-carrier-системе).

Еще одна причина обработки сигналов заключается в сжатии полосы частот сигнала (без существенной потери информации) с последующим форматированием и передачей информации на пониженных скоростях, что позволяет сузить требуемую полосу пропускания канала. В высокоскоростных модемах и системах адаптивной импульсно-кодовой модуляции (ADPCM) широко используются алгоритмы устранения избыточности данных (сжатия), так же как и в цифровых системах мобильной связи, системах записи звука MPEG, в телевидении высокой четкости (HDTV).

Промышленные системы сбора данных и системы управления используют информацию, полученную от датчиков, для выработки соответствующих сигналов обратной связи, которые, в свою очередь, непосредственно управляют процессом. Обратите внимание, что эти системы требуют наличия как АЦП и ЦАП, так и датчиков, устройств нормализации сигнала (signal conditioners) и DSP (или микроконтроллеров).

В некоторых случаях в сигнале, содержащем информацию, присутствует шум, и основной целью является восстановление сигнала. Такие методы, как фильтрация, автокорреляция, свертка и т.д., часто используются для выполнения этой задачи и в аналоговой, и в цифровой областях.

В настоящее время на основе средств цифровой обработки сигналов строят всевозможные измерительные генераторы. При этом расширяются их функциональные возможности, повышается уровень автоматизации и снижаются стоимость, габариты и вес.

4. Основные задачи, решаемые средствами ЦОС

5. Типовая структура устройства цифровой обработки сигналов и свойства