В.Н. Васюков - Теория электрической связи
Описание файла
PDF-файл из архива "В.Н. Васюков - Теория электрической связи", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "общая теория связи (отс)" из 4 семестр, которые можно найти в файловом архиве НГТУ. Не смотря на прямую связь этого архива с НГТУ, его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
В.Н. ВАСЮКОВТЕОРИЯЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИНОВОСИБИРСК20054ПРЕДИСЛОВИЕУДК 621.391(075.8)В 201Рецензенты: д-р техн. наук, проф. А.Г. Вострецов,д-р техн. наук, проф. И.С. ГрузманВасюков, В. Н.В 201 Теория электрической связи : учебник / В. Н. Васюков. –Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2005. – 392 с. («Учебники НГТУ»).ISBN 5-7782-0541-4Учебник содержит изложение основных вопросов теории электрической связи.Учебник рассчитан на студентов II–III курсов, обучающихся по специальностям «Средства связи с подвижными объектами» и «Многоканальныетелекоммуникационные системы», и может быть полезен студентам другихнаправлений и специальностей.УДК 621.391(075.8)ISBN 5-7782-0541-4© В.Н. Васюков, 2005© Новосибирский государственныйтехнический университет, 2005ПРЕДИСЛОВИЕистемы связи (системы телекоммуникаций, системы переСдачи информации) в настоящее время переживают этапбурного развития.
Достаточно упомянуть такие достижения концаХХ века, как глобальная сеть Интернет, спутниковая связь, общедоступная мобильная (сотовая) связь, чтобы оценить уровень итемпы развития техники телекоммуникаций. Этим обусловливается потребность в подготовке высококвалифицированных специалистов в области связи. Есть все основания полагать, что и в ближайшем будущем эта тенденция сохранится.В подготовке инженеров-связистов и бакалавров по направлению 550400 – «Телекоммуникации» фундаментальную роль играетдисциплина «Теория электрической связи», включенная в Государственный образовательный стандарт в раздел «Общепрофессиональные дисциплины (федеральный компонент)».
Предлагаемыйучебник является попыткой восполнить недостаток учебной литературы по теории электрической связи.Теория электрической связи, по мнению автора, представляетсобой систему взаимосвязанных положений, взглядов, концепций,составляющих основу мировоззрения специалиста в области телекоммуникаций. Изучение этой теории, в частности, должно датьчеловеку твердое, научно обоснованное представление о том, что вобласти связи можно сделать, а чего нельзя ни при каком уровнеразвития технологии. Кроме того, теоретические положения должны быть подкреплены конкретными образцами их применения напрактике.Эта точка зрения в совокупности с ограниченным объемом определила отбор материала для данного учебника.
Сравнительнобольшое внимание уделено принципиальным вопросам теориисигналов и линейных стационарных цепей, включая концепциюпространства сигналов, ряд и интеграл Фурье, теорему отсчетов,6ПРЕДИСЛОВИЕпонятие аналитического сигнала, случайные процессы, основытеории информации и др. Модуляция и демодуляция, экономное(статистическое) и помехоустойчивое кодирование, основы теориипомехоустойчивости и некоторые другие вопросы рассмотреныглавным образом на уровне идей с подробным изложением частных примеров для усвоения основных понятий, с учетом того, чтомногочисленные, в том числе технические, подробности этих тембудут изучаться в последующих дисциплинах учебного плана.Автор выражает глубокую признательность д-ру техн. наук,проф. И.С.
Грузману, канд. техн. наук, проф. А.Н. Яковлеву, студентам А.Н. Подовинникову и Д.В. Семенову, взявшим на себянелегкий труд чтения рукописи и высказавшим много полезныхзамечаний и предложений по улучшению учебника.71.1. Общие сведения о системах электрической связи1. ВВЕДЕНИЕ. СИСТЕМЫ СВЯЗИ,СИГНАЛЫ, КАНАЛЫ СВЯЗИ1.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИистемы связи предназначены для передачиСинформации. Информация передается посредством сообщений. Таким образом, сообщение – форма пред1ставления информации. Примерами сообщений могут служитьтекст телеграммы, фраза в телефонном разговоре, последовательность цифр при передаче данных, изображение в системе фототелеграфии, последовательность изображений (кадров) в системе телевидения и т.п. Сообщение представляет собой совокупностьзнаков (символов).
Например, текст телеграммы состоит из букв,цифр, пробелов и специальных знаков, а телеграфное сообщение,готовое для передачи по каналу связи, – из канальных символов(например, из «точек», «тире» и пауз при использовании «азбукиМорзе»). В системе черно-белого телевидения сообщением является последовательность кадров, каждый из которых, в свою очередь,представляет собой последовательность значений яркости, упорядоченных согласно схеме телевизионной развертки.
В телефониисообщение – непрерывная последовательность значений напряжения (тока), отображающая изменение во времени звукового давления на мембрану микрофона.Из приведенных примеров становится ясно, что сообщения могут быть дискретными (состоящими из символов, принадлежащихконечному множеству – алфавиту) или непрерывными (континуальными, аналоговыми), описываемыми функциями непрерывноговремени.1О содержании понятия информации см.
разд. 8.81. ВВЕДЕНИЕ. СИСТЕМЫ СВЯЗИ, СИГНАЛЫ, КАНАЛЫ СВЯЗИДля передачи сообщения необходим материальный носитель,называемый сигналом. Сигналом может быть свет костра, удар барабана, звук речи или свистка, предмет, находящийся в условленном месте, взмах флажка или шпаги и т.п. В радиотехнике и электрической связи используются электрические сигналы, которыеблагодаря простоте их генерирования и преобразования наилучшим образом приспособлены для передачи больших объемов данных на большие расстояния. Заметим, что в современных каналахсвязи и устройствах хранения данных электрические сигналы зачастую преобразуются в оптические или магнитные, но, как правило, предполагается их обратное преобразование.Естественной формой представления сигнала считается егоописание некоторой функцией времени (зависимой переменнойчаще всего является напряжение или ток).
Сигналы, как и сообщения, могут быть дискретными или континуальными в зависимостиот того, рассматриваются ли они как функции дискретного или непрерывного времени. Зависимая переменная также может бытьдискретной или непрерывной, в соответствии с чем можно различать четыре типа сигналов (рис. 1.1).tаu[ n ]u[ n ]u (t )u (t )tбвРис. 1.1. Типы сигналов:nnга – аналоговый, б – квантованный, в – дискретный, г – цифровойСовременная система связи представляет собой сложную совокупность устройств, выполняющих преобразования сообщенийи сигналов с целью наиболее эффективной передачи информации.К показателям эффективности относятся достоверность (верность)и скорость передачи информации, а также некоторые другие величины. Упрощенная схема системы передачи информации (системысвязи) показана на рис.
1.2.Само назначение системы связи предполагает наличие источника и получателя сообщений. Источник сообщений ИС порождает сообщение a , которое преобразуется преобразователем Пр1 всигнал b(t ) , называемый первичным сигналом. Например, в систе-91.1. Общие сведения о системах электрической связиме телефонии преобразователем служит микрофон, в системе телевидения – передающая телевизионная камера.
Первичный сигнал,как правило, непригоден для непосредственной передачи2, поэтомуон поступает на модулятор3 М, где используется для модуляциидругого колебания s(t ) , более подходящего для передачи и называемого переносчиком или несущим колебанием. Модуляция означает изменение одного или нескольких параметров сигналапереносчика в соответствии с изменением первичного сигнала (илис передаваемым сообщением).
Следует отметить, что дискретноесообщение не обязательно должно передаваться дискретным сигналом, а непрерывное – аналоговым. Наоборот, для современныхсистем связи характерна передача, например, аналоговых сообщений цифровыми сигналами; цифровые первичные сигналы применяют для модуляции аналоговых несущих колебаний и т.д.ИСu (t )b (t )aМПр1s (t )b (t )z (t )ЛСДМaПр2ПСпомехиРис. 1.2.
Структурная схема системы связиМодулированный сигнал u (t ) поступает в линию связи ЛС, которая по своим физическим свойствам пригодна для передачи сигнала к приемнику и в которой происходит его искажение подвлиянием характеристик линии, а также неизбежное воздействиена сигнал вредных колебаний (помех). Вследствие этого колебаниеz (t ) , поступающее с выхода линии связи ЛС на демодулятор4 ДМ,отличается от переданного сигнала u (t ) , поэтому вырабатываемыйдемодулятором сигнал b (t ) в общем случае отличается от первичного сигнала b(t ) .
Качество демодулятора (и системы в целом) темвыше, чем меньше это отличие. Сигнал b (t ) преобразуется преобразователем Пр2 в сообщение a , передаваемое получателю сооб2В простых системах проводной телефонии первичный сигнал может передаваться непосредственно.3Это устройство часто называют передатчиком; тогда модулятором называют тучасть передатчика, где происходит собственно модуляция, т.е.
управление параметрами несущего колебания.4Модулятор и демодулятор часто конструктивно объединяют в одно устройство –модéм.101. ВВЕДЕНИЕ. СИСТЕМЫ СВЯЗИ, СИГНАЛЫ, КАНАЛЫ СВЯЗИщения ПС. В радиовещании роль подобного преобразователя играет громкоговоритель, в телевидении – кинескоп и т.д.Рассмотренная структура системы связи является простейшей исравнительно редко применяется на практике. В современных системах связи сообщение перед передачей часто кодируется, приэтом последовательность символов, порождаемая источником (т.е.собственно сообщение), преобразуется кодером К (рис.
1.3) в последовательность кодовых символов, которая в виде цифровогосигнала bц (t ) поступает в модулятор. После прохождения по каналу связи и демодуляции полученная кодовая последовательностьдекодируется декодером5 ДК, при этом восстанавливается сообщение a , которое может отличаться от исходного. Кодированиепроизводится для повышения скорости передачи информации(экономное, или энтропийное, кодирование6) либо уменьшениявероятности ошибки при приеме сообщения (помехоустойчивоекодирование).