Лосев А.К. Теория линейных электрических цепей (1987) (1095414), страница 3
Текст из файла (страница 3)
При постоянных значениях напряжения и тока (см. рис. 1.1, б) мгновенная мощность (!.6) не изменяется: р = Р = (7(. (1.7) В некоторых случаях вместо ватта используют единицу электрической мощности вольт-ампер (В А), а вместо джоуля — ватт- секунду (Вт ° с). 4 ! ге ОснОВные сВедения О сиГнАлАх Любые устройства связи служат длп передачи н приема ннй»ормацни. В наиболее общем смысле под информацией понимают любые сведения об окружающем нас мире. информация может не только передаваться, но и храниться, например, в книге илн на магнитной ленте. Во всех случаях носителями информлина являются сагнплы.
Необходимо вспомнить нх основные свойства, известные нз курса «Введение в специальность». 1. Электрические сигналы. Сигналами могут служить ламе физические процессы или различные состояния физических объектов, отображающие информацию. Сигналом, например, является физический процесс изменения магнитного поля в записывающей или считывающей головке магнитофона. Сигналом является также различная намагниченность магнитной ленты на разных ее участках. К сигналам относятся, в частности, различные символы, например буквы в книге, точки и тире в азбуке Морзе на телеграфной ленте и т. д.
Такую постоянно расходуемую неизменную по значению мощность Р называют активной мощностью. Энергию н мощность в электрической цепи измеряют в тех же единицах, что и соответствующие механических величины, т. е. в джоулях (Дж) и ваттах (Вт). ! Дж — работа, которую совершает постоянная сила в ! Н на пути в 1 м, пройденном телом под воздействием этой склы в направлении ее действия. 1 Вт— мощность, при которой за ! с сове»о!иаетсн работа в ! Дж. Размерность работы (С»МТ»1, размерность мощности !!. МТ В электрической цепи постоянный ток в ! А, проходящий между точками с разностью потенциалов в ! В, обладает мощностью в ! Вт.
Такой ток расхо. дует в ! с электрическую энергию в ! Дж. В устройствах электросвязи для передачи и хранения информации используются электрические сигналы, которые представляют собой электрические процессы или различные электрические состояния тех или иных электрических систем. Эти процессы и состоянии характеризуются обычно мгновенными значениями напряжения и тока. Далее для определенности рассматривается напряжение.
2. Отображение (кодирование) информации Информация может отображаться в сигнале различным образом. В общем случае ее отображав~ сам ха. ракгер, закон изменения во времени мгновенного значения сигнала и[Г), или форма сигнала. При этом форма сигнала нвляется непредсказуемой, поскольку и(1) изменяется случайным образом а соответствии с отображаемой информацией, как, например, на рнс. 1.2, л Такие сигналы называются случайными. В частном случае сигнал имеет заданную форму и называется детерминированным.
Примером детерминированного сигнала является заданная последова. тельность униполярнык прямоугольных импульсов, поиазанная на рис 1.2, б При этом информация может отображаться значением какого. либо параметра сигнала, например высотой (амплнтудой) импульсов (( или ик длительностью т. Можно также отобразить инфориацию путем фиксации временнбго положения импульсов, как при передаче сигналов точного времени, и т. д. 3. Гармонический сигнал. Рассмотрим напряжение, заданное в тригонометрической форме: и = имсозФ, (1.8) где Ф вЂ” некоторый угол, измеряемый в радианах (рад), а (г' = = и„,„— максимальное значение напряжения и (В) при Ф = О. Разным фиксированным значениям Ф и (),соответствуют различные значения напряжения (!.8), которым могут быть приписаны некоторые смысловые значения.
Таким образом, напряжение (1.8) является сигналом, отображающим различную информацию при разных значениях и. Сигнал (1.8) будет непременна изменяться, если угол Ф начнет изменяться во времени: и(() = К,сов Ф((), (1.9) где У вЂ” амплитуда сигнала (! .9); Ф(() — переменный угол, называемый фазовым углом или фазой сигнала (1.9). Простейшим заионом изменения фазы Ф(() является линейный закон (рис. 1.3, а): Ф(() = ю( + ф. (1.10) а) Рис. 1.3. Изменение фазы и мгновенного значения гармонического сигнала Здесь ф=Ф[!=о — значение фазы Ф в нулевой момент времени (рис. 1.3, а), называемое начальной фазой сигнала (1.9), а параметр от определяет скорость изменения во времени фазы Ф(!): (!.1 1) Эта величина измеряется в радианах в секунду (рад/с). Нетрудно видеть, что сигнал (!.9) представляет собой периодические колебания, значения которых повторяются через некоторый период Т (рис. 1.3, б). Значение этого периода связано со скоростью изменения фазы (1.!11.
Действительно, за один период Т фаза Ф(1) изменяется на величину о!Т = 2п, как видно из рис. !.3, в. Отсюда получаем (!.1 2) ео = 2л/Т = 2лг, где 1= 1/Т вЂ” количество периодов, или число колебаний в 1 с. Эта величина называется частотой колебаний и измеряется в герцах (Гц). 1 Гц — частота периодических колебаний с периодом Т = 1 с. Размеоность частоты [Т !], т. е. 1/с. Согласно формуле (1.12) параметр' (1.11) пропорционален частоте колебаний /. Поэтому величину ы называют также деловой частотой. Таким образом, параметрами сигнала (1.9) являются амплитуда колебаний (/, их угловая частота то (частота 1) и начальная фаза ор. Последние два из этих параметров также могут отображать информацию. Задав, например, частоту 1=! МГц, можно использовать сигнал (!.9) в качестве эталона времени, несущего информацию о микросекундных временных интервалах И = Т = 1/! =! мкс*.
Отображение информации значением начальной фазы тр возможно только при наличии опорной метки, от которой отсчитывается фаза Ф(1). Ранее предполагалось, что три параметра колебания (1.9) являются фиксированными величинами; 0 =0 о=сопз1, ох=гоп=сопз1, ф=т)!о=сопз1. (!.!3) Перепишем сигнал (1.9) с учетом формулы (1.!О) и обозначений (1.!3): и(1) = 0 особ(мо! + тро) (1.!4) Этот косинусоидальный сигнал с фиксированными параметрами называется гармоническими колебаниями, или гармоническим сигналом. Существенно отметить, что сигнал (1.14) является бесконечно протяженным во времени, т. е.
существует в интервале [ — оо, оо), поскольку (/ =У оные во всем этом интервале. Отмеченная особенность гармонических колебаний условно показывается на графике их изображением как при 1) О, так * Значения кратных н дельных елинин приведены н табл. П.! Приложений !3 и при ! ~0 (рис. 1.3, б). При описании гармонического сигнала можно опускать нулевые индексы в соотношении (1.14) и пользоваться соотношениями (1.9), (1.!О).
Рассмотренные понятия периода Т и частоты !" =1/Т относят- ' ся к периодическим сигналам произвольной формы, для которых и(1+Т) = и(() при любых й Понятие же угловой частоты щ=2п) применяется только в случае гармонических колебаний. 4. Модулированные си~нилы. Существует еще один способ отображения (кодирования) информации. Если в сигнале зафиксировать все параметры, кроме одного, то незафиксированный параметр можно использовать для отображения информации, изменив его во времени по соответствующему закону. Такое изменение параметра гигнали ло заданному закону назыгаюг модуляцией сигнала ло этому параметру, Полученный е результате модуляции сигнал назмаа.
юг лодулироганныл. Исходный же сигнал, использованный длк переноса информации с помощью модуляции, называют несущим сигналом. В качестве несущего сигнала может быть использован сигнал любой заданной формы. Например, несущим сигналом может являтьси последовательность пря. моугольных иипульсов (см. рис. 1.г, 6). Модуляцию импульсных сигналов называют импульсной модуляцией (ИМ). В этом случае модулируемым параметром может быть, например, высота (амплитуда) импульсов, изменяемая по закону, отображающему некоторую информацию. Получающийся при такой модуляции ИМ- - ип) сигнал показан на рис.
1.4. При использовании гармонических колебаний (1,14) в качестве несущего сигнала (несущих колебаний) их можно модулировать по амплитуде, частоте н фазе (начальной фазе), т. е. осуществлять амплитудную, частотную или фазою гую модуляцию. Соответственно модули- а) руемому параметру получаются разные У модулированные колебания (сигналы): амплитудно-модулированный, илн АМ. сигнал (рис. !.5, а), частотно-модулированный, или ЧМ-сигнал (рис. 1.5, б), и фаза-модулированный, или ФМ-сигнал (рис.
1.5, э). Существенно отметить, что в АМ-сигнале амплитуда согласованно увеличивается или уменьшается сверху и й снизу, как показано пунктирными линиями У„(0 и — У (1) на рис. 1.5, а. Эти линии и называют огибающими (огибающими амплитуд) АМ.сигнала. Огибающие понто.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
