И́мпульсный сигна́л — детерминированный сигнал, имеющий конечную энергию, который существенно отличен от нуля в течение ограниченного интервала времениГорохов П. К. Импульсный сигнал / Сигнал // Толковый словарь по радиоэлектронике. Основные термины: около 6 000 терминов — М.: Русский язык, 1993..

Длительность импульса меньше или сравнима с продолжительностью переходных процессов в определенных технических устройствахВержиковский А. П. и др. Импульсный режим // Краткий словарь по радиоэлектронике — М.: Воениздат, 1980..

В электротехнике и радиотехнике обычны импульсные сигналы в виде кратковременного появления напряжения или токаИмпульсный сигнал // Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 1 (А – И) —М.: Советская энциклопедия, 1962..

Видеоимпульс — кратковременное одностороннее отклонение тока или напряжения от постоянного (в частности, нулевого) уровня. Радиоимпульс — кратковременная порция колебаний высокой частоты. Видеоимпульс является огибающей радиоимпульса.

Электромагнитная, звуковая или другая энергия может излучаться в виде импульсов. Такие импульсы применяются в лоцировании и связиВержиковский А. П. и др. Импульсное излучение // Краткий словарь по радиоэлектронике — М.: Воениздат, 1980..

Характеристики импульсов

Форма импульсов

Одной из характеристик импульсов является их форма, визуально наблюдать которую, можно, например, на экране осциллографа. В общем случае в форме импульса различают следующие составляющие: фронт — начальный подъём, относительно плоская вершина (не для всех форм) и срез (спад) — конечный спад некоторой величины (тока или напряжения).

Параметры импульсов

В общем случае импульсы характеризуются двумя основными параметрами — амплитудой (размахом — разностью напряжений между пьедесталом и вершиной импульса) и длительностью (длительность обычно обозначается или

Длительность пилообразных и треугольных импульсов определяется по основанию (от начала изменения напряжения до конца), для остальных типов импульсов длительность принято измерять на уровне напряжения от амплитуды, для колоколообразных импульсов иногда используется уровень длительность специально созданных колоколообразных импульсов (с чётко выраженным основанием) и полуволн синусоиды часто измеряется по длительности основания импульса.

Для разных типов импульсов также вводят дополнительные параметры, уточняющие форму или характеризующие степень её неидеальности — отклонения от идеальной. Например, для описания неидеальности прямоугольных импульсов используются такие параметры, как длительности фронта и среза (спада) (для идеального прямоугольного импульса они равны нулю), неравномерность вершины, а также размер выбросов после фронта и среза, возникающих в результате переходных процессов.

Спектральное представление импульсов Кроме временного представления импульсов, наблюдаемого по осциллографу, существует спектральное представление, описываемое двумя функциями — амплитудного и фазового спектров.

Спектр одиночного импульса является непрерывным и имеет бесконечную ширину, периодическая последовательность одинаковых импульсов имеет линейчатый спектрKüpfmüller K. Theoretische Elektrotechnik und Elektronik, 14. Auflage 1993, Springer Verlag, ISBN 3-540-56500-0.. Амплитудный спектр прямоугольного импульса имеет выраженные минимумы при некоторых частотах, следующие с интервалами, ширина которых обратно пропорциональна длительности импульса.

Многократные импульсы Импульсные посылки (серии импульсов)

Иногда импульсы используются или возникают не поодиночке, а группами, которые называются сериями импульсов или пачками импульсов или импульсными посылками, в том случае, когда они формируются преднамеренно для передачи куда-либо. Импульсная посылка может нести какую-либо информацию или служить идентификатором некоторого события.

Информационные посылки прямоугольных импульсов, в которых информация закодирована количеством импульсов, их временны́м расположение или длительностью импульсов называются кодово-импульсными посылками или, в некоторых областях техники, их иногда называют кадрами или фреймами.

Кодирование информации в посылках может быть осуществлено разными способами: в двоичном коде, время-импульсном коде, код Морзе, в виде пачек заданного количества импульсов (пример, при наборе номера на телефонном аппарате). Во многих случаях импульсные посылки используются не поодиночке, а в виде непрерывных последовательностей посылок.

Импульсные последовательности Импульсной последовательностью называется достаточно продолжительная последовательность импульсов, служащая для передачи непрерывно меняющейся информации, для синхронизации или для других целей, а также генерируемых непреднамеренно, например, импульсные помехи от искрения в коллекторно-щёточных узлах электрических машин.

Последовательности импульсов разделяются на периодические и непериодические. Периодические последовательности представляют собой ряд одинаковых импульсов, повторяющихся через одинаковые интервалы времени. Длительность интервала повторения называется периодом повторения (обозначается ), величина, обратная периоду — частотой повторения импульсов (обозначается ).

Для последовательностей прямоугольных импульсов дополнительно применяются ещё два связанных друг с другом параметра: скважность (обозначается ) — отношение периода к длительности импульса и коэффициент заполнения — обратная скважности величина; иногда коэффициент заполнения используют и для характеристики квазипериодической и случайной последовательностей, в этом случае он равен среднему отношению суммы длительностей импульсов за достаточно большой промежуток времени к длительности этого промежутка.

Спектр периодической последовательности является дискретным и бесконечным для конечной последовательности, конечным для бесконечной.

Среди непериодических последовательностей с, технической точки зрения, наибольший интерес представляют квазипериодические и случайные последовательности (на практике используются псевдослучайные). Квазипериодические последовательности представляют собой последовательности импульсов, период которых или другие характеристики варьируются вокруг средних значений. В отличие от спектра периодической последовательности, спектр квазипериодической последовательности является, строго говоря, не дискретным, а гребенчатым, с малой спектральной плотностью между гребнями, однако, на практике этим иногда можно пренебречь, так, например, в телевизионной технике для создания полного видеосигнала к сигналу чёрно-белого изображения добавляют сигнал цветности таким образом, что гребни его спектра располагаются между гребнями спектра чёрно-белого видеосигнала.

Импульсы как носители информации По характеру информации импульсные сигналы могут использоваться однократно (разовое сообщение о событии) или для непрерывной передачи информации.

Последовательности импульсов могут передавать дискретизированную по времени аналоговую информацию или цифровую информацию, возможны также случаи, когда единый, в физическом смысле, импульсный сигнал несёт два вида информации, например, телевизионный сигнал и телетекст.

Примечания

Литература Петрович, Козырев. Генерирование и преобразование электрических импульсов — М.: Сов. радио, 1954. Справочник по радиоэлектронным устройствам: Т. 1. Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия, 1978. Яковлев В. Н. и др. Справочник по импульсной технике — Киев: Техника, 1970. Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов: Учебник для вузов — 2006.

См. также Сигнал (техника) Меандр (радиотехника) Счётчик числа импульсов

Категория:Импульсные сигналы