В.Н. Васюков - Теория электрической связи (1266498), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Так, черно-белое телевизионноеx(t)x(t)ttабРис. 1.7. Видеоимпульс (а) и радиоимпульс (б)11К импульсным также относят сигналы бесконечной длительности, у которыхбольшая часть энергии сосредоточена на конечном участке временной оси (таков, например, экспоненциальный импульс).1.2. Сигналы и помехи15или фотографическое изображение описывается функцией двухпространственных переменных, отображающей яркость каждойточки кадра в зависимости от еѐ координат по горизонтали и повертикали.
Цветное изображение можно представить векторной(размерности 3) функцией двух переменных, при этом компонентывектора отображают яркости трех составляющих, например, красного, зеленого и синего цветов. Пространственно-временныеэлектромагнитные сигналы описываются векторными функциямичетырех переменных, три из которых представляют собой координаты некоторой точки в трехмерном физическом пространстве, ачетвертой переменной является время.
Размерность векторнойфункции такого сигнала равна шести, что соответствует представлению в трехмерном пространстве векторов напряженностей электрического и магнитного полей.Случайные сигналы, в отличие от детерминированных, при ихнаблюдении принимают значения, которые заранее невозможнопредсказать точно. Для описания случайных сигналов применяетсяматематический аппарат теории вероятностей (теория случайныхпроцессов), а для построения систем обработки таких сигналов ипринятия решений – аппарат математической статистики (теориястатистических решений).
Строго говоря, все сигналы являютсяслучайными, так как если сигнал заранее известен, то нет нуждыего принимать (а следовательно, и передавать). Тем не менее частосигналы при теоретическом рассмотрении описываются детерминированными функциями, например, если случайность сигналазаключается в самом факте его передачи или в его задержке относительно некоторого момента времени и т.п. В таких случаях говорят о квазидетерминированных сигналах.Полезные сигналы отличаются от мешающих тем, что полезныесигналы служат для передачи сообщений, в то время как мешающие являются причиной их искажения (потери информации).
Частополезный сигнал называют просто сигналом, а мешающий – помехой. Сигналы и помехи, рассматриваемые в совокупности, будемназывать колебаниями. Помехи могут быть естественными ипреднамеренными (искусственными), шумовыми (флюктуационными) и импульсными, активными и пассивными и т.д. Необходимо отметить, что одно и то же колебание может быть полезнымсигналом по отношению, например, к одной системе связи или радиолокации и помехой – по отношению к другой. Стоит также отметить, что все помехи, как и все сигналы, являются случайными(если помеха детерминированна, то еѐ можно исключить из наблюдаемого колебания и таким образом избавиться от еѐ вредного161. ВВЕДЕНИЕ.
СИСТЕМЫ СВЯЗИ, СИГНАЛЫ, КАНАЛЫ СВЯЗИвоздействия на сообщение). На рис. 1.8 приведены примеры случайного сигнала и случайной (шумовой) помехи. По способу взаимодействия с сигналом помехи подразделяются на аддитивные (отанглийского add – складывать), мультипликативные (от английского multiply – умножать) и смешанные (сюда относятся все взаимодействия, не сводимые к аддитивному или мультипликативному).x(t)x(t)ttабРис. 1.8. Случайный (речевой) сигнал (а) и случайная помеха(шум) (б)Кроме перечисленных, используются и другие признаки классификации сигналов. Иногда различают информационные и управляющие сигналы (колебания), модулированные и немодулированные,узкополосные и широкополосные и т. д. Некоторые из перечисленных типов сигналов будут в дальнейшем рассмотрены подробнее.В теории электрической связи принято рассматривать сигналкак «объект транспортировки».
С этой точки зрения сигнал можноописать тремя «габаритными характеристиками», подобными длине, ширине и высоте груза, перевозимого, скажем, по железной дороге. Первая из таких характеристик – длительность сигнала Tc ,измеряемая в секундах (с). Любой сигнал можно представить суммой (суперпозицией) гармонических колебаний с определеннымичастотами, поэтому вторая «габаритная характеристика» – ширинаспектра, или полоса частот сигнала Fс , равная разности наивысшей и низшей частот его гармонических составляющих и измеряемая в герцах (Гц).
Третьей «габаритной» характеристикой служитдинамический диапазон, измеряемый в децибелах (дБ) и определяемый формулойXDc 20lg max , X min где X max и X min – соответственно максимальное и минимальноевозможные значения сигнала (напряжения или тока). Произведение этих трех величин называется объемом сигнала:Vс Tс Fс Dс .1.3.
Системы и каналы связи171.3. СИСТЕМЫ И КАНАЛЫ СВЯЗИСистемы связи подразделяются в соответствии с их назначением на системы телефонии, телеграфии, фототелеграфии, телевидения, телеметрии, телеуправления и передачи данных.Системы телефонной связи предназначены для передачи речевых, а также других звуковых сообщений (например, музыки).Системы телефонной связи подразделяются на профессиональныеи вещательные.
Таким образом, обычный радиоприемник представляет собой часть вещательной системы телефонной связи.Системы телеграфной связи предназначены для передачи символьных (цифробуквенных) сообщений. В настоящее время в такихсистемах применяются главным образом печатающие аппараты(телетайпы), хотя изредка еще используют манипуляцию ключомна основе азбуки Морзе.Системы фототелеграфной (факсимильной) связи применяютдля передачи неподвижных изображений. Изображение (сообщение) путем построчного сканирования «развертывается» в одномерный временнóй (первичный) сигнал, который после передачипо каналу связи подвергается обратному преобразованию в двумерное изображение.Телевизионные системы также передают неподвижные изображения, но развертка осуществляется многократно (периодически),благодаря чему последовательно сменяющие друг друга изображения (кадры) создают у наблюдателя (получателя сообщения) иллюзию движения.
Как и телефонные системы, системы телевиденияподразделяются на профессиональные и вещательные.Системы телеметрии предназначены для передачи измерительной информации, системы телеуправления – для передачи команд (управляющих воздействий).Для передачи точных цифровых данных (например, для связимежду компьютерами в локальных и глобальных сетях) используют системы, которые называются системами передачи данных.Современный уровень цивилизации характеризуется широчайшим использованием систем записи и воспроизведения информации, которые также можно считать системами связи, передающимиинформацию из прошлого в будущее.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, один канал может входить составной частью в другой канал и т.п.181.
ВВЕДЕНИЕ. СИСТЕМЫ СВЯЗИ, СИГНАЛЫ, КАНАЛЫ СВЯЗИЕсли сигнал рассматривается как объект транспортировки, токанал связи можно уподобить транспортному средству, котороехарактеризуется параметрами, аналогичными параметрам сигнала:Tк – время действия канала, измеряемое в секундах;Fк – полоса пропускания канала, измеряемая в герцах;Dк – динамический диапазон канала в децибелах, определяемый максимальным и минимальным значениями сигнала, которыемогут передаваться по данному каналу12.Произведение указанных характеристик называется ѐмкостью(объѐмом) канала:Vк Tк Fк Dк .Для передачи информации без потерь необходимо выполнениеусловияVc Vк .Отметим, что при этом возможен «обмен» одних параметровсигнала на другие: например, если время действия канала меньшедлительности сигнала, можно «сжать» сигнал во времени путемего записи на магнитную ленту и воспроизведения при передаче сповышенной скоростью. При этом полоса частот сигнала станет востолько же раз шире, во сколько раз сократится время передачи.Ярким примером «обмена» может служить передача информациина сверхбольшие расстояния: например, изображения поверхностиВенеры, полученные космической станцией и имеющие большойдинамический диапазон, передавались на Землю по каналу связи смалым динамическим диапазоном в течение длительного времени.Можно также «обменять» динамический диапазон на полосу частот, применяя для передачи в условиях сильного шума помехоустойчивый код с короткими широкополосными элементарнымисигналами, принимающими всего два значения.Каналы связи подразделяются:по назначению – на телеграфные, фототелеграфные, телефонные, телевизионные, телеметрические, каналы звукового вещания, передачи данных и т.д.;по виду используемой среды – на проводные (воздушные, кабельные, волноводные, световодные) и радиоканалы (радиорелей12Максимальное значение сигнала ограничивается, в частности, энергетическимихарактеристиками устройств, входящих в канал, минимальное – шумами (помехами), действующими в канале.191.3.
Системы и каналы связиные, ионосферные, тропосферные, метеорные, спутниковые, космические)13;по характеру связи входных и выходных сигналов – на линейные и нелинейные, стационарные и нестационарные, детерминированные и случайные (стохастические);по количеству независимых переменных в описании сигналов – на временные 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 иможет быть дополнена. В частности, широко известна классификация радиовещательных каналов по длине волны, см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
