В.Н. Васюков - Общая теория связи (1266496), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Третьей «габаритной» характеристикой служит динамический диапазон сигнала, измеряемый в децибелах (дБ)и определяемый формулойXPDc 20lg max 10lg max , X min Pmin где X max и X min – соответственно максимальное и минимальное возможныезначения сигнала (напряжения или тока), Pmax и Pmin – максимальная и минимальная мгновенная мощность сигнала. Произведение трех перечисленныхгабаритных характеристик называется объёмом сигналаVс Tс Fс Dс .1.3. Системы и каналы связиСистемы связи можно подразделить в соответствии с их назначениемна системы телефонии, телеграфии, фототелеграфии, телевидения, телеметрии, телеуправления и передачи данных.Системы телефонной связи предназначены для передачи речевых, атакже других звуковых сообщений.
Источниками и получателями сообщенийв таких системах, как правило, являются люди. Сообщение (речь, музыка ит.д.) преобразуется в первичный сигнал микрофоном (системой микрофоновв случае стереофонической передачи), выходной сигнал в сообщение – динамическим громкоговорителем («динамиком»), головными телефонами («наушниками») и т.п.
Системы телефонной связи подразделяются на профессиональные и вещательные. Обычный бытовой радиоприемник представляетсобой часть вещательной системы телефонной связи.Системы телеграфной связи предназначены для передачи символьных(цифробуквенных) сообщений. В настоящее время в таких системах применяются главным образом стартстопные печатающие аппараты (телетайпы),имеющие клавиатуру, хотя изредка еще используют манипуляцию телеграфным ключом на основе кода («азбуки») Морзе.23Системы фототелеграфной (факсимильной23) связи применяют дляпередачи неподвижных изображений.
Изображение (сообщение) путем построчного сканирования «развёртывается» в одномерный временнóй (первичный) сигнал, который после передачи по каналу связи подвергается обратному преобразованию в двумерное изображение.Телевизионные системы также передают неподвижные изображения, норазвёртка осуществляется в передающей камере многократно (периодически), благодаря чему последовательно сменяющие друг друга изображения(кадры) на экране телевизионного приёмника создают у наблюдателя (получателя сообщения) иллюзию движения.
Как и телефонные системы, системытелевидения подразделяются на профессиональные и вещательные. К профессиональным относятся, например, широко распространённые системывидеонаблюдения.Системы телеметрии предназначены для передачи измерительной информации, системы телеуправления – для передачи команд (управляющихвоздействий). Иногда те и другие объединяют под общим названием системтелемеханики. В телеметрических системах первичный сигнал вырабатывают измерительные преобразователи (датчики), преобразующие значения измеряемых физических величин в значения напряжения или тока. Сообщениена выходе системы может предъявляться получателю через устройство отображения (индикатор) или подвергаться обработке средствами вычислительной техники. Особенностью систем телеуправления является то, что роль выходного преобразователя играет исполнительный механизм – орган управления объектом (например, манипулятором, реактивным снарядом и т.п.).Для передачи точных цифровых данных (например, для связи междукомпьютерами в локальных и глобальных сетях) используют системы, которые называются системами передачи данных.23От латинского fac simile – "сделай подобное"24Современный уровень цивилизации характеризуется широчайшим использованием систем записи и воспроизведения информации, которые такжеможно считать системами связи, передающими сообщения из прошлого в будущее.Приведённая классификация является достаточно условной, и можнопривести примеры систем, решающих несколько задач из приведённого перечня.
Например, автомобильная охранная система сигнализации сочетает всебе признаки систем телеметрии (измеряется температура двигателя и воздуха в салоне) и телеуправления (передаются команды на открытие или закрытие дверей, на запуск двигателя и др.).Совокупность устройств и линий связи, которые сигнал проходит последовательно между любыми двумя точками системы связи, называется каналом связи. Таким образом, каналы связи могут соединяться последовательно друг с другом, образуя новый канал, один канал может входить составнойчастью в другой канал и т.д.Если сигнал рассматривается как объект транспортировки, то каналсвязи можно уподобить транспортному средству, которое характеризуетсяпараметрами, аналогичными параметрам сигнала:Tк – время действия канала, измеряемое в секундах;Fк – ширина полосы пропускания канала, измеряемая в герцах;Dк – динамический диапазон канала в децибелах, определяемый максимальным и минимальным значениями сигнала, которые могут передаваться по данному каналу24.Произведение указанных характеристик называется ёмкостью (объёмом) каналаVк Tк Fк Dк .24Максимальное значение сигнала ограничивается, в частности, энергетическими характеристиками (мощностью передатчика) и электрической прочностью устройств, входящих в канал, минимальное – шумами(помехами), действующими в канале25Для передачи информации без потерь необходимо выполнение условияVc Vк .Отметим, что при этом возможен «обмен» одних параметров сигналана другие: например, если время действия канала меньше длительности сигнала, можно «сжать» сигнал во времени путем его записи на магнитную ленту и воспроизведения при передаче с повышенной скоростью.
При этом полоса частот сигнала станет во столько же раз шире, во сколько раз сократитсявремя передачи. Ярким примером обмена динамического диапазона на времяможет служить передача информации на сверхбольшие расстояния: например, изображения поверхности Венеры, полученные автоматическими межпланетными станциями «Венера-9» и «Венера-10» и имеющие большой динамический диапазон, передавались на Землю по каналу связи с малым динамическим диапазоном в течение длительного времени (одна строка изображения, содержащая всего 115 элементов, передавалась в течение 3,5 секунд, передача панорамного изображения (517 строк) заняла около 30 минут)[1]. Также можно «обменять» динамический диапазон на полосу частот, применяя для передачи в условиях сильного шума помехоустойчивый код с короткими широкополосными элементарными сигналами, принимающими всего два значения.Каналы связи подразделяются по назначению – на телеграфные, фототелеграфные, телефонные,телевизионные, телеметрические, каналы звукового вещания, телеуправления, передачи данных и т.д.; по виду используемой среды – на проводные (воздушные, кабель-ные, волноводные, световодные) и радиоканалы (радиорелейные,ионосферные, тропосферные, метеорные, спутниковые, космические)25;25Применяют также акустические каналы подводной связи, использующие ультразвуковые колебания26 по характеру связи входных и выходных сигналов – на линейные инелинейные, стационарные и нестационарные, детерминированныеи случайные (стохастические); по количеству независимых переменных в описании сигналов – навременные и пространственно-временные; по характеру входных и выходных сигналов – на непрерывные(аналоговые), дискретные (цифровые), полунепрерывные (дискретно-аналоговые и аналого-дискретные).Эта классификация, как и любая другая, является условной и можетбыть дополнена.
В частности, широко известна классификация радиовещательных каналов по длине волны (длинные, средние, короткие и ультракороткие волны) [2], см. также табл. 1.1.Таблица 1.1Диапазон частот30…300 Гц300…3000 Гц3…30 кГц30…300 кГц300…3000 кГц3…30 МГц30…300 МГц300…3000 МГц3…30 ГГц30…300 ГГц300…3000 ГГцДиапазон волн1000…10000 км100…1000 км10…100 км1…10 км100…1000 м10…100 м1…10 м10…100 см1…10 см1…10 мм0,1…1 ммНазвание частотСверхнизкие (СНЧ)Инфранизкие (ИНЧ)Очень низкие (ОНЧ)Низкие (НЧ)Средние (СЧ)Высокие (ВЧ)Очень высокие (ОВЧ)Ультравысокие (УВЧ)Сверхвысокие (СВЧ)Крайне высокие (КВЧ)Гипервысокие (ГВЧ)Название волнМириаметровыеКилометровыеГектометровыеДекаметровыеМетровыеДециметровыеСантиметровыеМиллиметровыеДецимиллиметровыеКонтрольные вопросы1. Дайте определение сообщения, информации, сигнала, помехи, линиисвязи, искажения.2.
В чём заключатся отличие искажения от помехи?3. Приведите несколько примеров преобразователей сообщения в первичный сигнал.4. Приведите несколько примеров преобразователей выходного сигнала всообщение.275. Зачем нужна модуляция? Приведите пример системы связи без использования модуляции.6. Назовите виды модуляции при гармоническом переносчике.7. Что такое скорость модуляции? В каких единицах она измеряется?8. Перечислите виды модуляции при импульсном переносчике.9.
В чем состоит назначение демодулятора?10. Что такое модем?11. Что такое оптимальная обработка? квазиоптимальная обработка?12. Что такое достоверность и помехоустойчивость?13. Что такое ёмкость канала? При каких условиях возможна передача безпотерь информации?Упражнения1. Рассчитайте максимальное количество каналов передачи речевых сообщений в диапазонах длинных, средних, коротких, метровых, дециметровых и сантиметровых волн (речевой сигнал по стандарту для телефонной связи занимает полосу частот от 300 до 3400 Гц).2.
В оптоволоконной линии передачи используются волны длиной0.85...1.8 мкм. Определите максимальное количество речевых сообщений, которые можно передавать одновременно по одному световодному волокну (примите, что скорость света в оптоволокне в 1,5 разаменьше, чем в вакууме).3. Рассчитайте количество телевизионных каналов, которые можно разместить в диапазонах длинных, средних, коротких, метровых, дециметровых и сантиметровых волн26, если полоса частот, отводимая дляпередачи одной ТВ-программы (включая изображение и звук) – 8 МГц.4.
Определите порядок частоты несущего колебания при размере антенны3 см.285. Громкость звука часто выражают в децибелах. Уровень громкости определяется выражением L 20 lg( pэфф / pо ) , где pэфф – эффективноезвуковое давление в паскалях (Па), а pо 20 мкПа – стандартный порог слышимости. Определите звуковое давление, создаваемое шелестом листьев (10 дБ), обычным разговором (60 дБ), громкой музыкой(120 дБ).6. В децибелах выражают относительные значения величин, имеющихразмерность мощности или напряжения (тока). Отношение мощностей,выраженное в децибелах, связано с этой же величиной, выраженной в«разах», соотношением [дБ] 10 lg[раз] .
Аналогичная формула, связывающая отношения напряжений (токов), имеет вид [дБ] 20 lg[раз] .Динамический диапазон речи диктора составляет примерно 30 дБ,симфонического оркестра – 95 дБ. Определите, во сколько раз самыйгромкий звук речи диктора больше по мощности и по напряжению навыходе микрофона, чем самый слабый звук (то же для оркестра).7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
