4.2 . Общая схема передачи информации.

Сообщение – это информация, выраженная в определенной форме и предназначенная для передачи от передатчика к приемнику текстов, фотографий, речи, музыки, телевизионных изображений и др. Информация (сообщение) передается в виде сигналов.

Сигнал – это физический процесс, распространяющийся в пространстве и времени и несущий в себе информацию. Сигнал может быть звуковым, световым, в виде почтового отправления и др. Наиболее распространен сигнал в электрической форме.

Помехи – это процессы, искажающие сообщение.

СХЕМА ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЯ.

ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
ИИ	ПИ	КУ	ГНЧ	М	Аи

КАНАЛ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО
РУ	ДУ	УНЧ	Д	УВЧ	ИВЦ	Ап

ИИ - источник информации (сообщение).

ПИ – преобразователь информации в электрический сигнал.

КУ – кодирующее устройство.

ГНЧ - генератор несущей частоты.

М – модулятор.

Аи – антенна источника информации (передающая).

Ап – антенна приемника информации (приемная).

ИВЦ – избирательная входная цепь.

УВЧ – усилитель высокой частоты.

Д – детектор (демодулятор).

УНЧ – усилитель низкой частоты.

ДУ – декодирующее устройство.

РУ - регистрирующее устройство.

При многоканальной связи одно передающее и приемное устройства используются для параллельной (одновременной) передачи сигналов от нескольких источников информации с устройствами их смешения до передачи, выделения и разделения после приема.

ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО.

Источник информации (ИИ) является источником текстов, фотографий, речи, музыки, телевизионных изображений и др.

Преобразователь информации в электрический сигнал (ПИ) осуществляет преобразование исходного сигнала в электрический. Например, микрофон преобразует звуковой сигнал в электрический. Телевизионная передающая трубка преобразует изображение в электрический сигнал.

Кодирующее устройство (КУ) преобразует аналоговый сигнал в цифровой код. При этом может производиться шифровка сообщения.

Генератор несущей частоты (ГНЧ) осуществляет генерацию несущей частоты. Основные требования: обеспечение заданного диапазона частоты; обеспечение заданной стабильности частоты; обеспечение заданной мощности излучения (до мегаватт);

Электромагнитные волны разделяются по частотам (длинам волн) на следующие диапазоны:

• Длинные

• Средние

• Короткие

• Ультракороткие (сверхвысокие частоты - СВЧ)

Ультракороткие (СВЧ) в свою очередь делятся на:

• Метровые

• Дециметровые

• Сантиметровые

• Миллиметровые

Зависимость между длиной волны и частотой: l = c/f

l – длина волны, c – скорость света, f - частота

ДИАПАЗОНЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН.

Длинные	10 - 1 км	30 – 300 кГц
Средние	1000 - 100 м	300 кГц – 3 мГц
Короткие	100 - 10 м	3 мГц – 30 мГц
Ультракороткие (СВЧ)
Метровые	10 – 1 м	30 – 300 мГц
Дециметровые	1,0 м – 0,1 м	300 мГц – 3 гГц
Сантиметровые	10 см – 1 см	3 гГц – 30 гГц
Миллиметровые	10 мм – 1 мм	30 гГц – 300 гГц

На выбор того или иного диапазона частоты для каждой конкретной системы связи оказывают влияние следующие факторы:

• Особенности распространения электромагнитных волн данного диапазона, состояние пространства, в котором распространяется волна. Длинные волны сильно поглощаются землей, короткие и ультракороткие не огибают препятствия. Длинные, средние и короткие могут отражаться от верхних слоев атмосферы.

• Технические условия, направленность излучения, применение антенной системы соответствующих размеров, генерирование мощных колебаний и управление ими, схема приемного устройства. Направленность излучения можно обеспечить, если антенное устройство по размерам существенно превышает длину волны. Направленность имеет большое значение в радиолокации, радионавигации. Большая мощность колебаний требуется на длинных волнах вследствие поглощения землей, а на других диапазонах - при сверхдальней космической связи. Освоение новых диапазонов требует новых технических средств, вследствие чего переход в коротковолновую область происходил постепенно по мере освоения генерирующих устройств.

• Характер шумов и помех в данном диапазоне. Регулярно проводятся исследования прохождения радиоволн различных диапазонов.

• Характер сообщения (количество информации и связанная с этим ширина спектра (диапазон частот)). Телевидение ввиду большой передаваемой информации должно иметь широкий спектр частот, поэтому оно возможно только на УКВ.

Модулятор (М) осуществляет модуляцию - изменение одного или нескольких параметров высокочастотного колебания по закону передаваемого сообщения. Частоты модулирующего сигнала должны быть малы по сравнению с частотой несущей.

Гармоническая (синусоидальная) несущая частота имеет три информационных параметра, которые можно модулировать - амплитуду, частоту и фазу. Соответственно этому при передаче сигналов используют амплитудную, частотную и фазовую модуляцию, которая в случае дискретных сигналов называется манипуляцией.

Наиболее помехоустойчивой, т. е. невосприимчивой к помехам, оказывается фазовая модуляция или манипуляция (ФМ). Это объясняется "амплитудным" характером воздействующих помех. Фазоманипулированный сигнал представляет собой отрезок гармонического колебания с изменяющейся на 180° фазой.

Антенна источника информации (передающая) (АИ) осуществляет передачу сообщений.

ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО.

Антенна приемника информации (приемная) (АП) осуществляет прием сообщений.

Избирательная входная цепь (ИВЦ) осуществляет выделение нужного сигнала в приемнике из всех колебаний в эфире с помощью резонансных колебательных систем (Df/f до 10^-5 – 10^-6).

Усилитель высокой частоты (УВЧ) осуществляет усиление слабых сигналов в приемнике. Антенна принимает сигнал мощностью 10^-10 – 10^-14 Вт (~ 10^-6 В). На выходе приемника для надежной регистрации сигнала требуется мощность порядка единиц ватт, т. е. необходимо усиление по мощности до 10¹⁰ – 10¹⁴, а по напряжению до 10⁷ раз. Это достигается с помощью многокаскадных усилителей высокой, промежуточной и низкой частот.

Детектор (демодулятор Д) - осуществляет выделение низкочастотного сообщения (информационного электрического сигнала) из модулированного высокочастотного сигнала с помощью различного рода детекторов (синхронных, амплитудных, квадратичных).

Усилитель низкой частоты (УНЧ) – усиливает выделенный низкочастотный сигнал.

Декодирующее устройство (ДУ) - восстанавливает исходную форму информационного сообщения из электрических сигналов стандартной формы после детектирования. Для зашифрованных сигналов производится расшифровка. В простейшей системе связи кодирующее и декодирующее устройства могут отсутствовать. При передаче сообщения по проводам (телеграф) могут отсутствовать радиопередающее и радиоприемное устройства.

Регистрирующее устройство (РУ) осуществляет регистрацию (запись) сообщений: текстов, фотографий, речи, музыки, телевизионного изображения и др.

В современных цифровых системах связи основные функции передатчика и приемника выполняет устройство, называемое модемом. Он представляет собой совокупность передатчика и приемника в одном корпусе (в своем собственном или в корпусе компьютера) для осуществления проводной дуплексной связи. Если терминал находится на значительном расстоянии от компьютера, например в соседнем здании или другом городе, или связь пользователя с компьютером происходит через обычную телефонную сеть, необходимы приемопередатчики на оконечных пунктах линии и их функции выполняет модем.

Выпускаемые в настоящее время модемы различны по конструкции, но, как правило, состоят из интерфейсной части для соединения с компьютером, кодера и декодера модулятора и демодулятора. Часто в состав модема входят шифрующее и дешифрующее устройства, обеспечивающие секретность передаваемой информации. Имеются также способы, обеспечивающие скрытность передачи. В зависимости от типа модема он производит амплитудную, частотную или фазовую модуляцию. С целью уплотнения полосы канала чаще всего используют многократную фазовую манипуляцию. Типовые скорости передачи модемов 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 56000 бит/с.

Кроме модема, передатчиком и приемником может служить как сам компьютер (точнее мультикарта), так и сетевая карта. Но у этих двух средств есть ограничения по расстоянию, на котором должны находиться компьютеры. Для сетевых карт - в пределах здания, а для мультикарт, а точнее, соединения двух компьютеров по последовательным или параллельным портам ввода-вывода, в пределах комнаты. Однако у сетевых карт есть преимущество над модемом и мультикартой - возможность одновременного подсоединения огромного числа пользователей (обычно это число ограниченно программным обеспечением до 100 пользователей одновременно), тогда как у модема и мультикарты количество пользователей ограниченно двумя.

Каналом передачи информации называют совокупность технических средств, обеспечивающую передачу электрических сигналов от одного пункта к другому. Входы канала подключаются к передатчику, а выходы - к приемнику. Непременной составной частью любого канала является линия связи - проводная, кабельная, радио, микроволновая, оптическая, спутниковая.

К основным параметрам, характеризующим канал передачи информации, относятся:

• ширина полосы пропускания,

• допустимый динамический диапазон изменений амплитуды сигнала,

• время передачи сигнала,

• уровень помех.