Кловский Д.Д. и др. Теория электрической связи (1999) (1151853), страница 31

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 31)

Канал связи можно представить как последовательное соединение устройств (блоков), выполняющих различные функции в обшей системе связи. Такое объяснение применительно к дискретной системе связи показано на рис. 1.5, и при необходимости анализа отдельных ее блоков схему можно детализировать.

Например, можно учесть ряд устройств (реализуемых электрическими цепями), размещенных в промежуточных пунктах линии связи между передатчиком и приемником (например, усилительную и фильтровую аппаратуру вдоль линий дальней проводной связи или ретрансляторы радиорелейных линий связи).

В данном курсе не рассматриваются вопросы электрического сопряжения отдельных блоков, образующих канал связи. В первую очередь изучается выбор функциональных блоков канала, при котором была бы обеспечена наибольшая эффективность передачи сообщений (информации). В зависимости от решаемых задач под каналом связи можно понимать различную совокупность блоков, которая в ходе решения задачи считается заданной (см. ~ 1.2, рис.

1.3). Классификация каналов связи возможна с использованием различных признаков. В зависимости от назначения систем каналы связи делят на телеграфные, фототелеграфные, телефонные, звукового вещания, передачи данных, телевизионные, телеметрические, смешанные и т.п. В зависимости ог того, распространяются ли сигналы между пунктами связи в свободном пространстве или по направляющим линиям вьщеляют каналы радио- (в частности, космические каналы) и проводной связи (воздушные, кабельные, волоконнооптические линии связи, волноводные СВЧ тракты и т.п.) В зависимости от характера связи между сигналами на входе и выходе канала различают каналы (звенья, цепи) линейные и нелинейные.

Различают каналы чисто временные (с сосредоточениыми параметрами), в которых сигналы на входе и выходе описываются функциями одного скалярного параметра (времени г), и пространственно-временные каналы (с распределенными параметрами), в которых сигналы на входе и (или) выходе описываются функциями более одного скалярного параметра (например, времени г и пространственных координат х, у, ~). Такие сигналы называют полями.

Более существенна классификация каналов электрической связи по диапазону используемых ими частот. Так, на современных симметричных кабельных линиях связи применяют сигналы, занимающие полосы частот в диапазоне, ограниченном сверху частотой в несколько сотен килогерц. Дополнительные мероприятия по увеличению симметрии кабельных пар позволяют увеличить верхний предел используемого диапазона частот до тысячи килогерц.

Коаксиальные кабели, являющиеся основой сетей магистральной дальней связи, пропускают в настоящее время диапазон частот до сотен мегагерц, На воздушных 126 проводных линиях используют частоты не выше 150 кГц, так как на более высоких частотах в этих линиях сильно сказывается мешающее действие аддитивных помех и резко возрастает затухание в линии.

Радиосвязь осуществляется с помощью электромагнитных волн, распространяющихся в частично ограниченном (например, землей и ионосферой) пространстве. В настоящее время в радиосвязи применяют частоты примерно от 3 10з до 3.10'2 Гц. Этот диапазон принято в соответствии с десятичной классификацией подразделять следующим образом (см. табл. 4.1). В таблице в скобках указаны нестандартные, но используемые названия Таблица 4.1. Наименование волн Диапазон волн Наименование частот Диапазон частот ОНЧ очень низкие 100...10 км 3...30 кГц Декакилометровые . све хдлинные СВД) 10...1 км 30...300 кГц Километровые длинные ДВ НЧ низкие 300...3000 кГц Гектаметровые с едние СВ 1000...100 м СЧ с едние 100...10 м Декаметровые ко откие КВ ВЧ высокие 3...30 Мгц ОВЧ очень высокие 10...1 м 30...300 Мгц Метровые ль ако откие УКВ 100...10 см УВЧ ль авысокие 300...3000 Мгц Дециметровые СВЧ све хвысокие 10...1 см Сантиметровые 3...30 Ггц Миллиметровые КВЧ к айневысокие 10...1 мм 30...300 Ггц ГПЧ гипе высокие Децимиллиметровые 1...0,1 мм 300...3000 ГГц 127 диапазонов волн.

Диапазон децимиллиметровых волн уже вплотную подходит к диапазону инфракрасных волн. В настоящее время благодаря созданию и широкому внедрению квантовых генераторов (лазеров) освоен и диапазон световых волн (оптический диапазон). Практически в оптико-волоконных линиях связи используются частоты порядка 10'4 Гц (длины волн 1,55; 1,35; 0,85 мкм). Для современного этапа развития техники связи характерна тенденция к переходу на все более высокие частоты.

Это вызвано рядом причин, в частности необходимостью повышать скорость передачи сообщений, возможностью получить остронаправленное излучение при небольших размерах излучателей, меньшей интенсивностью атмосферных и многих видов промышленных помех в более высокочастотных диапазонах, возможностью применения помехоустойчивых широкополосных систем модуляции и т.п. Для теории электрической связи большой интерес представляет классификация каналов связи по характеру сигналов на входе и выходе канала.

Различают каналы: а) непрерывные (по уровням), на входе и выходе которых сигналы непрерывны. Примером может служить канал, заданный между выходом модулятора и входом демодулятора в любой системе связи; б) дискретные (по уровням), на входе и выходе которых сигналы дискретны. Таковы каналы, заданные между точками а — а и Ь-Ь на схеме рис.

1.5; в) дискретные со стороны входа и непрерывные со стороны выхода или наоборот. Такие каналы называются дискретно-непрерывными или полунепрерывными (например, каналы, заданные между точками а — г, Ь вЂ” г (см. рис. 1.5). Всякий дискретный или полунепрерывный канал содержит внутри себя непрерывный канал. Следует помнить, что дискретность и непрерывность канала не связана с характером передаваемых сообщений: можно передавать дискретные сообщения по непрерывному каналу (см. гл. 5) и непрерывные сообщения по дискретному (см.

гл. 8). В ТЭС анализируются каналы (сигналы) с непрерывным и дискретным временем (см. гл. 10). 4.2. ЛИНЕЙНЫЕ И НЕЛИНЕЙНЫЕ МОДЕЛИ КАНАЛОВ СВЯЗИ Для построения теории электрической связи необходимо прежде всего располагать математической моделью канала, описывающей реальный канал с нужной степенью приближения. Такая модель (если не интересоваться внутренними процессами в системе) сводится к заданию математической модели сигналов на входе и выходе канала (или образующих его электрических цепей) и связей между ними.

Будем рассматривать только чисто временные каналы, задавая связь сигналов (в общем случае многомерных, векторных) на входе х(г) и выходе у(Г) (последние называют также откликом или реакцией системы) системным оператором у(г) ~(х(г)). Чтобы полностью определить задачу, решаемую в теории связи, следует задать область Р'„некоторого функционального пространства, которая называется областью допустимых входных воздействий. Указание этой области описывает характер входных сигналов, которые могут быть непрерывными, дискретными, цифровыми детерминированными или случайными. Аналогично должна быть определена область Р' допустимых выходных сигналов. В настоящей главе рассматриваются главным образом системы с аналоговыми сигналами (непрерывные по уровням и времени) на входе и выходе (непрерывные каналы).

Математической моделью системы (канала) называют совокупность системного оператора Е и областей допустимых сигналов Р„' и Р„'. Классификацию систем (каналов) можно проводить на основании характерных свойств их математических моделей. Говорят, что система стационарна, если ее отклик на выходе не зависит от того, в какой момент времени поступает входной сигнал. Стационарные системы называют системами с постоянными во времени параметрами. Если свойства системы зависят от того, в какой момент времени поступает входной сигнал, систему называют нестационарной (системой с переменными во времени параметрами или параметрической системой). Важнейший принцип классификации систем (каналов) основан на том, что различные системы по-разному реагируют на сумму нескольких сигналов.

Если оператор системы удовлетворяет принципу суперпозиции: 128 Цх, + хг) - ЦХ1) + Цхг], Цах) = а Цх] (4.1) где а — произвольное число, то система называется линейной Если условия (4.1) не удовлетворяются.—. система называется нелинейной. Пример. Вход и выход канала (системы) связаны дифференциальным оператором Г,гг у(г) = — +за(г) — +маг) . [,~ г,я Проверкой убеждаемся, что условия (4.1) выполняются. Данная система линейная с переменным параметром а(т), т.е, параметрическая. Пример. Вход и выход безынерционного канала связаны соотношением у(1) = )сх'Ф Если на вход канала действует суммарный сигнал х(г) = х,(~)+ х (~), то у(г) = йхг1(г)+)ахгг я ~Мгх,(т)хг(т) .

Характеристики

Список файлов книги