Кловский Д.Д. и др. Теория электрической связи (1999) (1151853), страница 3
Текст из файла (страница 3)
При передаче речи такое преобразование выполняет микрофон, при передаче изображения — телевизионная камера. В большинстве случаев первичный сигнал является низкочастотным1) колебанием, которое отображает передаваемое сообщение. В некоторых случаях первичный сигнал непосредственно передают по линии. Так поступают, например, при обычной городской телефонной связи. Для передачи на большие расстояния (по кабелю или радиоканалу) первичный Х1 к, а) б) в) г) Риси Л.
Виды сигналов: (а) непрерывный сигнал; (б) дискретный по времени сигнал; (в) сигнал, квантованный по уровню; (г) цифровой сигнал П Следует оговорить условность зтого термина. Первичный телевизионный сигнал, например, занимает область частот от нуля до б МГц. 11 сигнал преобразуют в высокочастотный Если бы передаваемое сообщение было детерминированным, т.е. заранее известным с полной досювериостью, то передача его не имела бы смысла.
Такое детерминированное сообщение не содержит информации. Поэтому сообщения следует рассматривать как случайные сооытия (или случайные величины, случайные функции). Другими словами, должно существовать некоторое множество вариантов сообщения (например, множество различных значений температуры, выдаваемых датчиком), из которых реализуется с определенной вероятностью одно.
Поэтому и сигнал является случайной функцией. Детерминированный сигнал не может быть носителем информации. Его можно использовать лишь для испытаний системы связи или отдельных ее элементов. Случайный характер сообщений, сигналов, а также помех обусловил важнейшее значение теории вероятностей в построении теории связи. Как будет показано в последующих главах, вероятностные свойства сигналов и сообщений, а также среды, в которой передается сигнал, позволяют определить количество передаваемой информации и ее потери, Описанием конкретного сигнала может быть некоторая функция времени х(~). Определив так или иначе эту функцию, определяем и сигнал.
Однако такое полное описание сигнала не всегда требуется. Для решения ряда вопросов достаточно более общего описания в виде нескольких параметров, характеризующих основные свойства сигнала,' подобно тому, как это делается в системах транспортирования. Указывая габаритные размеры и массу, характеризуем основные свойства предмета с точки зрения условий его перевозки; другие свойства (например, цвет) с этой точки зрения являются несущественными.
Сигнал также является объектом транспортировки, а техника связи по существу техникой транспортирования (передачи) сигналов по каналам связи. Поэтому целесообразно определить параметры сигнала, которые являются основными с точки зрения его передачи. Такими параметрами являются длительность сигнала Т, его динамический диапазон О и ширина спектра Р. Всякий сигнал, рассматриваемый как временной процесс, имеет начало и конец. Поэтому длительность сигнала Т является естественным его параметром, определяющим интервал времени, в пределах которого сигнал существует.
Динамический диапазон — это отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала к той наименьшей мощности, которую необходимо отличать от нуля при заданном качестве передачи. Он выражается обычно в децибелах. Динамический диапазон речи диктора, например, равен 25...30 дБ, небольшого вокального ансамбля 45...65 дБ, симфонического оркестра 70...95 дБ. Во избежание перегрузок канала в радиовещании динамический диапазон часто сокращают до 35...45 дБ.
И наконец, ширина спектра сигнала Р. Этот параметр дает представление о скорости изменения сигнала внутри интервала его существования. Спектр сигнала в принципе может быть неограниченным. Однако для любого сигнала можно указать диапазон частот, в пределах которого сосредоточена его основная энергия. Зтим диапазоном и определяется ширина спектра сигнала.
В технике связи спектр сигнала часто сознательно сокращают. Эю обусловлено тем, что аппаратура и линия связи имеют ограниченную лааосу щюлускоеаых частот. Сокращение спектра осуществляется исходя нз допустимых искажений сигнала. Например, при телефонной связи требуется, чтобы речь была разборчива и чтобы корреспонденты могли узнать друг друга по голосу. Для выполнения зтих условий достаточно передать речевой сигнал в полосе 12 Можно ввести более общую и наглядную характеристику — объем сигнала: 1с Тс ~с яс. (1.1) Объем сигнала 1; дает общее представление о возможностях данного множества сигналов как переносчиков сообщений. Чем больше объем сигнала, тем больше информации можно "вложить" в этот объем и тем труднее передать такой сигнал по каналу связи с требуемым качеством. 1.2. СИСТЕМЫ, КАНАЛЫ И СЕТИ СВЯЗИ На рис.
1.2 изображена структурная схема простейшей одноканальной системы связи. Рассмотрим назначение отдельных элементов этой схемы. Источником сообщений и получателем в одних системах связи может быть человек, в других — различного рода устройства (автомат, вычислительная машина и т.д.). Устройство, преобразующее сообщение в сигнал, называют передающим, а устройство, преобразующее принятый сигнал в сообщение, — приемным. С помощью первичного преобразователя в передающем устройстве сообщение а, которое может иметь любую физическую природу (изображение, звуковое колебание и т.п.), преобразуется в первичный электрический сигнал Ь(1).
В телефонии, например, эта операция сводится к превращению акустических колебаний в пропорционально изменяющееся электрическое напряжение на выходе микрофона. В телеграфии с помощью телеграфного аппарата последовательность элементов сообщения (букв) заменяется последовательностью кодовых символов (О, 1 или точка, тире), которая одновременно преобразуется в последовательность электрических импульсов постоянного тока. В передатчике первичный сигнал Ь(г) (обычно низкочастотный) превращается во вторичный (высокочастотный) сигнал и(Г), пригодный для передачи по используемому каналу. Это осуществляется посредством модуляции. Преобразование сообщения в сигнал должно быть обратимым.
В этом случае по выходному сигналу можно восстановить входной первичный сигнал, т.е. получить всю информацию, содержащуюся в переданном сообщении. В противном случае часть информации будет потеряна при передаче. ! Приемное устройство ! ~ Передающее устройство Рис.1.2. Структурная схема простейшей одноканальной системы связи 13 от 300 до 3400 Гц. Передача более широкого спектра речи в этом случае нецелесообразна, так как ведет к техническим усложнениям и увеличению затрат. Аналогично необходимая ширина спектра телевизионного сигнала определяется требуемой четкостью изображения.
При стандарте в 625 строк верхняя частота сигнала достигает 6 МГц. Спектр сигнала изображения много шире спектра сигнала звукового сопровождения. Это существенно усложняет построение систем-телевизионного вещания по сравнению с системами звукового вещания. Ширина спектра телеграфного сигнала зависит от скорости передачи и обычно принимается равной Р 1,51, где т — скорость передачи (телеграфирования) в Бодах, т.е. число символов, передаваемых в секунду. Так, при телетайпной передаче т = 50 Бод и Р= 75 Гц. Спектр модулированного сигнала обычно шире спектра передаваемою сообщения (первичного сигнала) и зависит от вида модуляции. ГЮточник сигнала ! Источник ! сообщений ~ А Рисд.З.
Структурная схема канала связи 14 Линией связи называется физическая среда и совокупность аппаратных средств, используемых для передачи сигналов от передатчика к приемнику. В системах электрической связи — это прежде всего кабель или волновод, в системах радиосвязи — область пространства, в котором распространяются электромагнитные волны от передатчика к приемнику. При передаче канальный сигнал и(т) может искажаться и на него могут накладываться помехи п(т). Приемное устройство обрабатывает принятое колебание я(~) = з(г) + п(г), представляющее собой сумму пришедшего искаженного сигнала з(т) и помехи п(т), и восстанавливает по нему сообщение а, которое с некоторой погрешностью отображает переданное сообщение а.
Другими словами, приемник должен на основе анализа колебания я(т) определить, какое из возможных сообщений передавалось. Поэтому приемное устройство является одним из наиболее ответственных и сложных элементов системы связи. Совокупность технических средств для передачи сообщений от источника к потребителю называется системой связи. Этими средствами являются передающее устройство, линия связи и приемное устройство.
Иногда в понятие система связи включается источник и потребитель сообщений. По виду передаваемых сообщений различают следующие системы связи: передача речи (телефония); передача текста (телеграфия); передача неподвижных изображений (фототелеграфия); передача подвижных изображений (телевидение), теле- измерение, телеуправление и передача данных. По назначению телефонные и телевизионные системы делят на вещательные, отличаюшнеся высокой степенью художественности воспроизведения сообщений, и профессиональные, имеющие специальное применение (служебная связь, промышленное телевидение и т.п.). В системе телеизмерения физическая величина, подлежащая измерению (температура, давление, скорость и т.п.), с помощью датчиков преобразуется в первичный электрический сигнал, поступающий на передатчик.
На приемном конце переданную физическую величину или ее изменения выделяют из сигнала и наблюдают или регистрируют с помощью записывающих приборов. В системе телеуправления осуществляется передача команд для автоматического выполнения определенных действий. Нередко эти команды формируют автоматически на основании результатов измерения, переданных телеметрической системой. Внедрение высокоэффективных ЭВМ привело к необходимости быстрого развития систем передачи данных, обеспечивающих обмен информацией между вычислительными средствами и объектами автоматизированных систем управления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
