cıvıltı - Chirp

Bir daraltma a, sinyal olan frekans artar ( yukarı daraltma ) ya da (azalır aşağı cıvıltıyla kez). Bazı kaynaklarda, cıvıltı terimi , süpürme sinyali ile birbirinin yerine kullanılır . Yaygın olarak sonar , radar ve lazer sistemlerine ve yayılı spektrum iletişimleri gibi diğer uygulamalara uygulanır (bkz. cıvıltı yayılma spektrumu ). Bu sinyal türü biyolojik olarak esinlenmiştir ve dağılım nedeniyle bir fenomen olarak ortaya çıkar (frekans ve dalga bileşenlerinin yayılma hızı arasında doğrusal olmayan bir bağımlılık). Genellikle, yayılma kanalının bir parçası olabilen eşleşen bir filtre kullanılarak telafi edilir. Bununla birlikte, belirli performans ölçüsüne bağlı olarak, hem radar hem de iletişim için daha iyi teknikler vardır. Radar ve uzayda kullanıldığı için haberleşme standartları için de benimsenmiştir. Otomotiv radar uygulamaları için genellikle doğrusal frekans modülasyonlu dalga biçimi (LFMW) olarak adlandırılır.

Yayılmış spektrum kullanımında, cıvıl cıvıl sinyalleri üretmek ve demodüle etmek için genellikle yüzey akustik dalga (SAW) cihazları kullanılır. Olarak optik , ultra lazer darbeleri de daralmasını, optik iletim sistemleri ile etkileşime sergileyen dispersiyon malzeme özelliklerinin arttırılması ya da sinyal husule toplam darbe dispersiyonu azaltılması. İsim, kuşların çıkardığı cıvıltı sesine bir göndermedir; bkz. kuş sesi .

Tanımlar

Buradaki temel tanımlar, ortak fizik nicelikleri konum (faz), hız (açısal hız), ivme (cıvıl cıvıl) olarak tercüme edilir. Bir dalga formu şu şekilde tanımlanırsa:

o zaman anlık açısal frekans , ω , fazın birinci türevi tarafından verilen faz hızı olarak tanımlanır, anlık olağan frekans f bunun normalleştirilmiş versiyonudur:

Son olarak, anlık açısal cıvıl cıvıl , γ , anlık fazın ikinci türevi veya anlık açısal frekansın birinci türevi olarak tanımlanır , anlık sıradan cıvıl cıvıl c , bunun normalleştirilmiş versiyonudur:

Dolayısıyla cıvıl cıvıl, anlık frekansın değişim oranıdır.

Türler

Doğrusal

Doğrusal bir cıvıltı dalga biçimi; frekansta zamanla doğrusal olarak artan sinüzoidal bir dalga
Doğrusal bir cıvıltı spektrogramı . Spektrogram grafiği, zamanın bir fonksiyonu olarak frekanstaki lineer değişim oranını, bu durumda 0 ila 7 kHz arasında, her 2.3 saniyede bir tekrarlayarak gösterir. Çizimin yoğunluğu, belirtilen frekans ve zamanda sinyaldeki enerji içeriği ile orantılıdır.

Bir de doğrusal frekans daralmasını veya sadece doğrusal cıvıltıyı , anlık frekans zaman tam olarak doğrusal olarak değişmektedir:

,

nerede başlangıç ​​frekansı ( 'de ) ve cıvıltı oranı sabit olduğu varsayılır:

,

son frekans nerede ; ondan süpürmek için gereken zamandır etmek .

Herhangi bir salınımlı sinyalin fazı için karşılık gelen zaman alanı fonksiyonu, fazın , yani fazın türevinin açısal frekans olması gibi büyümesi beklendiği için frekans fonksiyonunun integralidir .

Doğrusal cıvıltı için bunun sonucu:

başlangıç ​​aşaması nerede (zamanda ). Bu nedenle buna ikinci dereceden faz sinyali de denir .

Sinüzoidal lineer cıvıltı için karşılık gelen zaman alanı işlevi , radyan cinsinden fazın sinüsüdür:

üstel

Üstel bir cıvıltı dalga biçimi; frekansı zamanla katlanarak artan sinüzoidal bir dalga
Üstel bir cıvıltı spektrogramı . Üstel frekans değişim hızı, zamanın bir fonksiyonu olarak gösterilir, bu durumda her saniye yaklaşık 0'dan 8 kHz'e kadar tekrarlanır. Bu spektrogramda ayrıca, zirveden sonra 6 kHz'e bir frekans düşüşü de görülebilir, bu muhtemelen dalga biçimini oluşturmak için kullanılan özel yöntemin bir eseridir.

Üstel cıvıltı olarak da adlandırılan bir geometrik cıvıltıda , sinyalin frekansı zamanla geometrik bir ilişkiye göre değişir . Diğer bir deyişle, eğer dalga formu iki nokta seçilir, ve , bunların arasında geçen süre , frekans oranı sabit tutulur de sabit olacaktır.

Üstel bir cıvıltıda, sinyalin frekansı zamanın bir fonksiyonu olarak üstel olarak değişir :

nerede başlangıç ​​frekansı ('de ) ve frekanstaki üstel değişim oranıdır . Sabit bir cıvıltıya sahip olan lineer cıvıltıdan farklı olarak, üstel bir cıvıltı, katlanarak artan bir frekans oranına sahiptir.

Üstel bir cıvıltı fazına karşılık gelen zaman alanı işlevi , frekansın integralidir:

başlangıç ​​aşaması nerede ( ).

Sinüzoidal üstel bir cıvıltı için karşılık gelen zaman alanı işlevi, radyan cinsinden fazın sinüsüdür:

Lineer Chirp'de olduğu gibi, Üstel Chirp'in anlık frekansı, ek harmoniklerin eşlik ettiği temel frekanstan oluşur .

hiperbolik

Hiperbolik cıvıltılar, Doppler etkisi tarafından bozulduktan sonra maksimum uyumlu filtre tepkisi gösterdikleri için radar uygulamalarında kullanılır.

Hiperbolik bir cıvıltıda, sinyalin frekansı zamanın bir fonksiyonu olarak hiperbolik olarak değişir:

Bir hiperbolik cıvıltı fazına karşılık gelen zaman alanı işlevi, frekansın integralidir:

başlangıç ​​aşaması nerede ( ).

Sinüzoidal hiperbolik cıvıltı için karşılık gelen zaman alanı işlevi, radyan cinsinden fazın sinüsüdür:

Nesil

Voltaj kontrollü bir osilatör (VCO) ve doğrusal veya üstel olarak artan kontrol voltajı aracılığıyla analog devre ile bir cıvıltı sinyali oluşturulabilir . Aynı zamanda , bir dijital sinyal işlemcisi (DSP) ve dijitalden analoğa dönüştürücü (DAC) tarafından, doğrudan bir dijital sentezleyici (DDS) kullanılarak ve sayısal olarak kontrol edilen osilatördeki adım değiştirilerek dijital olarak üretilebilir . Ayrıca bir YIG osilatörü tarafından da üretilebilir .

Bir dürtü sinyaliyle ilişkisi

Cıvıltı ve darbe sinyalleri ve bunların (seçilmiş) spektral bileşenleri . Altta dört monokromatik bileşen, farklı frekanstaki sinüs dalgaları. Dalgalardaki kırmızı çizgi , cıvıltı özelliğinden kaynaklanan diğer sinüs dalgalarına göreli faz kaymasını verir. Animasyon, faz kaymasını adım adım kaldırır ( eşleşen filtrelemede olduğu gibi ), bu da göreceli faz kayması kalmadığında bir sinc darbesi ile sonuçlanır .

Bir cıvıltı sinyali, bir dürtü sinyaliyle aynı spektral içeriği paylaşır . Ancak, darbe sinyalinden farklı olarak, cıvıltı sinyalinin spektral bileşenleri farklı fazlara sahiptir, yani güç spektrumları aynıdır ancak faz spektrumları farklıdır. Dispersiyon , bir sinyal yayma ortamının Chirps içine darbe sinyalleri istenmeyen dönüşümü neden olabilir. Öte yandan, cıvıl cıvıl darbe yükselteçleri veya ekolokasyon sistemleri gibi birçok pratik uygulama, doğası gereği düşük tepe-ortalama güç oranı (PAPR) nedeniyle darbeler yerine cıvıltı sinyallerini kullanır .

Kullanımlar ve oluşumlar

cıvıltı modülasyonu

Cıvıldama modülasyonu veya dijital iletişim için doğrusal frekans modülasyonu , 1954'te Sidney Darlington tarafından 1962'de Winkler tarafından gerçekleştirilen önemli çalışma ile patentlendi . Bu tür modülasyon, anlık frekansı zamanla doğrusal olarak artan veya azalan sinüzoidal dalga biçimlerini kullanır. Bu dalga biçimlerine genellikle lineer cıvıltılar veya basitçe cıvıltılar denir.

Dolayısıyla frekanslarının değişme hızına cıvıltı hızı denir . İkili cıvıltı modülasyonunda, ikili veriler, bitleri zıt cıvıltı oranlarına sahip cıvıltılara eşleyerek iletilir. Örneğin, bir bitlik periyot boyunca "1", a pozitif oranlı bir cıvıltı ve "0", negatif hız −a olan bir cıvıltıya atanır . Cıvıltılar, radar uygulamalarında yoğun bir şekilde kullanılmıştır ve sonuç olarak, iletim için gelişmiş kaynaklar ve lineer cıvıltıların alınması için uyumlu filtreler mevcuttur.

(a) Görüntü işlemede, doğrudan periyodiklik nadiren meydana gelir, bunun yerine perspektifte periyodiklik ile karşılaşılır. (b) Pencerelerin içindeki değişen karanlık boşluk ve beyaz betonun ışık alanı gibi tekrar eden yapılar, sağa doğru "cıvıltı" (frekans artışı). (c) Bu nedenle, görüntü işleme için en uygun cıvıltı genellikle yansıtmalı cıvıltıdır.

Chirplet dönüşümü

Başka bir tür cıvıltı, şu şekildeki projektif cıvıltıdır:

,

a (ölçek), b (çeviri) ve c (cıvıl cıvıl) olmak üzere üç parametreye sahiptir . Projektif cıvıltı, ideal olarak görüntü işlemeye uygundur ve yansıtmalı cıvıltı dönüşümünün temelini oluşturur .

Anahtar cıvıltısı

RF osilatöründeki zayıf stabilite nedeniyle Mors kodunun frekansında istenen frekanstan bir değişiklik chirp olarak bilinir ve RST sisteminde ek bir 'C' harfi verilir.

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

Dış bağlantılar