Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Книга ТЭС_испр.docx

Скачиваний:

232

Добавлен:

26.11.2019

Размер:

10.01 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 573 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

2. Сигналы связи

2.1. Формирование и преобразование сигналов. Кодирование и декодирование. Модуляция и демодуляция

Сигналы – в широком смысле физические явления, колебания, процессы осуществляющие перенос информации из одного пункта в другой, т.е. это переносчик сообщения (информации).

Электрический сигнал – некоторое электрическое возмущение отображающее передаваемое сообщение.

Таким образом, под сигналом будем понимать функцию времени, в которую тем или иным образом «вложено» передаваемое сообщение.

В радиотехнике (и радиотехнических системах) сообщения передаются посредством радиоволн, т. е. электромагнитного поля. Его мы и будем называть сигналом (радиосигналом).

Информация → сообщение → сигнал

U(t) S(t)

Рисунок 2.1. Сущность преобразования информации в сигнал

2.2. Классификация сигналов и их основные свойства

С информационной точки зрения сигналы могут быть:

1) детерминированными;

2) случайными.

Критерием такой классификации является возможность или невозможность предсказания их мгновенных значений в любые моменты времени.

Детерминированные – такие сигналы, для которых математическим описанием является заранее известная (определенная) функция времени, т. е. позволяющая предсказать мгновенное значение в любой момент времени с вероятностью 1.

Примеры:

1) ,

– амплитуда,

– начальная фаза,

– частота,

– полная фаза.

Рисунок 2.2. Последовательность однополярных прямоугольных импульсов

Случайные сигналы – такие сигналы, математическое описание которых является случайной функцией времени, т. е. мгновенные значения этих сигналов заранее неизвестны и могут бить предсказаны лишь с некоторой вероятностью .

Примеры: сигналы речи, музыки, параметры последовательности принимаемых радиоимпульсов на входе радиолокационного приемника ( , , ).

Строго говоря, детерминированных сигналов в природе не существую, т.к. полностью известные сигналы не содержат в себе информации.

Реальные сигналы являются случайными по двум основным причинам:

а) случайной природой сообщений;

б) случайным характером помех, воздействующих на сигнал при его передаче. Математическое описание сигналов базируется на аппарате теории вероятностей, теории случайных процессов и математической статистике.

Значение детерминированных сигналов – при определенных условиях модель детерминированного сигнала может быть применена как более простая, например, при . Кроме того, часть параметров сигнала являются детерминированными.

По виду временной функции

а) непрерывные;

б) дискретные;

в) цифровые;

г) импульсные.

Рисунок 2.3. Варианты структуры сигналов

Рисунок 2.4. Четыре класса сигналов

Особой разновидностью дискретных сигналов являются цифровые сигналы – у них отсчетные значения представляются в форме чисел (обычно в двоичной системе счисления по соображениям простоты аппаратурной реализации и обработки). Двоичная система счисления идеально подходит для описания импульсных последовательностей.

Рассмотренные виды сигналов используются в реальных системах связи.

В частности, дискретизация непрерывного сигнала по времени производится по теореме Котельникова, а квантование сигналов по уровню использует ИКМ (импульсно кодовая модуляция). Сигнал ИКМ – цифровой сигнал.

Пример:

Для речевого сигнала длина кодовой комбинации , тогда число уровней , и в разные моменты времени ;

Импульсные сигналы – важный для техники связи класс сигналов (например, рис. 2.5).

Рисунок 2.5. а) видеоимпульсы;

б) радиоимпульсы

По физическим характеристикам любой сигнал связи характеризуется рядом основных физических характеристик, необходимых для определения требований к каналу связи, по которым они передаются (рис. 2.6).

Рисунок 2.6

Основные характеристики сигнала:

1) длительность сигнала – ;

2) ширина спектра – ;

3) динамический диапазон – .

– интервал времени, в пределах которого сигнал существует.

– характеризует скорость изменения сигнала на интервале .

Рисунок 2.6. а) быстро меняющаяся функция;

б) медленно меняющаяся функция

Чем выше скорость изменения функции, тем шире спектр: .

Спектр одиночного импульса:

Рисунок 2.7. Представление модуля функции типа

Практически (и теоретически) большинство сигналов имеют бесконечный спектр. Тогда, казалось бы, ширина полосы пропускания канала должна быть бесконечна. Реально это не так.

Под полосой сигнала понимают ту полосу частот , в пределах которой сосредоточена основная энергия (мощность) сигнала.