Сигналы и дискретизация¶
Блок 2. Сигналы, спектр, дискретизация и I/Q¶
Назначение¶
Блок 2 превращает первый принятый сигнал из Block 1 в инженерно понятные данные. Главная задача — научиться правильно читать временную форму, спектр, частотную ось и I/Q-запись.
Почему блок важен¶
Если неправильно заданы Fs, Fc, формат файла или порядок I/Q, то спектр может выглядеть красиво, но инженерный вывод будет неверным. Этот блок вводит дисциплину интерпретации SDR-данных.
Главная идея блока:
сигнал -> дискретизация -> FFT -> I/Q -> metadata -> проверка интерпретации
Что должен уметь студент после блока¶
- отличать физическую RF-частоту от baseband-частоты;
- строить корректную частотную ось FFT;
- понимать связь
Fs, числа точек FFT и разрешения по частоте; - объяснять aliasing и mirrored spectrum;
- распознавать DC offset, leakage и ошибки окна;
- документировать IQ-запись так, чтобы её можно было воспроизвести.
Темы блока¶
| Тема | Инженерный смысл |
|---|---|
| Сигнал во времени | уровень, форма, выбросы, клиппинг, DC offset |
| Дискретизация | Fs, Nyquist, aliasing, шаг по времени |
| FFT | bins, resolution bandwidth, windowing, leakage |
| I/Q | complex baseband, положительные и отрицательные частоты |
| Metadata | Fs, Fc, gain, формат, порядок I/Q, длительность |
| Проверка | намеренные ошибки интерпретации и их диагностика |
Лабораторный маршрут¶
| Шаг | Что сделать | Что проверить |
|---|---|---|
| 1 | построить временную форму | амплитуда, DC, клиппинг |
| 2 | построить FFT | правильность оси частот |
| 3 | изменить Fs |
как меняется частотная интерпретация |
| 4 | изменить Fc |
как baseband связывается с RF |
| 5 | поменять знак/порядок I/Q | mirrored spectrum |
| 6 | оформить metadata | воспроизводимость анализа |
Практическая часть¶
В лабораторной части студент берёт известный тестовый сигнал, строит временную форму и FFT, затем проверяет, как меняется интерпретация при неверных Fs, Fc или I/Q metadata.
Инженерный результат¶
На выходе блока должны появиться:
- график временной формы;
- FFT со строго подписанной частотной осью;
- таблица параметров записи;
- короткий отчёт о том, какие ошибки интерпретации были найдены.
Связь с Block 3¶
Block 2 отвечает на вопрос: что именно мы видим в сигнале?
Block 3 отвечает на следующий вопрос: как этот сигнал изменить, отфильтровать, перенести по частоте и подготовить к FPGA?
MkDocs include note
Подробные файлы тем лежат в blocks/block_02_signals_and_sampling/. На странице сайта они включаются как единый блок, поэтому внутренние ссылки на исходные файлы намеренно не используются.