Вопросы к билетам тэс (2 курс 4 семестр)

1. Понятия «информация», «сообщение», «электрический сигнал». Структурная схема системы электросвязи.

Информация - сведения о каких-либо процессах, событиях, фактах или предметах. Известно, что 80..90% информации человек получает через органы зрения и 10..20% - через органы слуха. Другие органы чувств дают в сумме 1..2% информации. Физиологические возможности человека не позволяют обеспечить передачу больших объемов информации на значительные расстояния.

Сообщение - форма выражения (представления) информации, удобная для передачи на расстояние. Различают оптические (телеграмма, письмо, фотография) и звуковые (речь, музыка) сообщения. Документальные сообщения наносятся и хранятся на определенных носителях, чаще всего на бумаге. Сообщения, предназначенные для обработки на ЭВМ, принято называть данными.

Информационный параметр сообщения - параметр, в изменении которого "заложена" информация. Для звуковых сообщений информационным параметром является мгновенное значение звукового давления, для неподвижных изображений - коэффициент отражения, для подвижных - яркость свечения участков экрана.

По характеру изменения информационных параметров различают непрерывные и дискретные сообщения.

Сигнал - физический процесс, отображающий передаваемое сообщение. Отображение сообщения обеспечивается изменением какой-либо физической величины, характеризующей процесс. Эта величина является информационным параметром сигнала.

Сигналы, как и сообщения, могут быть непрерывными и дискретными. Информационный параметр непрерывного сигнала с течением времени может принимать любые мгновенные значения в определенных пределах. Непрерывный сигнал часто называют аналоговым. Дискретный сигнал характеризуется конечным числом значений информационного параметра. Часто этот параметр принимает всего два значения. На Рис. 3.1 показаны виды аналогового и дискретного сигналов.

В технике связи наряду с абсолютными единицами измерения параметров электрических сигналов (мощность, напряжение и ток) широко используются относительные единицы.

2. Виды электросвязи.

3. Классификация линий связи.

Линии связи предназначены для образования каналов связи, используемых на различных участках компьютерных сетей. Они включают передатчик, приемник сигналов и среду передачи. Эта структура аналогична структуре канала связи, но отличается тем, что в одной линии связи может быть образовано от одного до нескольких тысяч каналов - все зависит от типа передающего и приемного устройств и среды передачи. Каналы в линии связи образуются путем частотного, временного или кодового уплотнения линии. Частотное уплотнение используется при передаче аналоговой информации, например, речевой в телефонных сетях связи. Для организации каналов методом частотного уплотнения всю доступную полосу пропускания линии разделяют на участки, выделяемые для одного канала. Между участками оставляют защитные разделительные полосы для исключения искажений. Для дискретных каналов связи используют метод временного уплотнения. Для этого каждому каналу поочередно выделяют определенный временной промежуток, в котором осуществляется передача сигналов от данного канала. При кодовом разделении каналов цифровые сигналы от каждого канала кодируются индивидуальным кодом, позволяющим разделить каналы на приемном конце линии. Для организации двусторонней передачи необходимо использовать две линии связи. В линии, содержащей один канал, уплотнение не производится, она по сути, является и линией и каналом связи.  В зависимости от длины линии связи делятся на магистральные (5 км. и более) и местные. Однако такое деление весьма условно, так как практически имеется потребность в линиях связи (каналах) любой длины - от десятков метров до сотен и тысяч километров. Если линии связи необходимой длины не существует, создаются составные линии, содержащие аппаратуру переприема. Рассмотрим классификацию линий связи:

4. Принцип частотного разделения каналов. Структурная схема системы связи с ЧРК.

Для каждого канала связи отводится своя полоса так что бы не происходило перекрытие их частот полос.

Сущность этого разделения заключается в том что напреж несущ. Частоты переодически модулир всомогательными колебаниями для каждого канала выбир своя опред частота таких колебаний.

5. Принцип временного разделения каналов. Структурная схема системы связи с ВРК.

---сигналы каждого канала дискритезируются и их мгновенные значения перед. Последовательно во времени, таким образом каждое сообщение перед короткими импульсами( дискретами)

Сначала передается импульс первого канала затем след и так далее, до последнего канала за номером N после чего опять передается импульс первого канала и процесс повторяется переодически, на приеме установлен соответственно аналагиный коммутатор который поочередно подключает груп. Трак соответ приемникам.

6. Виды сигналов электросвязи.

Все сигналы, применяемые в телекоммуникациях, можно разделить на 2 основных вида: аналоговые и цифровые. Оба этих вида активно используются, однако различия между ними огромны и важны. Основным признаком такого разделения служит способ представления информации: аналоговый или цифровой.

Аналоговые сигналы применялись долгое время во всех видах связи: телефонной сети, телевизионного радиовещания, военной связи и т.п. Для борьбы с помехами при передаче данного вида сигнала обычно используется увеличение мощности, т.к. чем выше мешающее воздействие, тем выше должна быть мощность сигнала, чтобы он мог быть принят без искажения. При этом данный метод борьбы будет давать результаты до тех пор, пока усиливаемый сигнал не начнет оказывать влияние на другие каналы связи. Кроме того этот способ борьбы очень энергетически не эффективен, потому как очень большая энергия сигнала рассеивается на тепло.

Однако аналоговые сигналы имеют и преимущества. В частности если аналоговый сигнал (например, речь) передавать по цифровому каналу, то необходимо будет провести аналого-цифровое преобразование, в результате которого качество сигнала будет снижено. На приемном конце потребуется обратная процедура (цифро-аналоговое преобразование) которое также немного снизит качество сигнала. Если передавать аналоговую информацию по аналоговому каналу, то этого удастся избежать.

Цифровая информация – это набор данных, т.е. она дискретна. Соответственно, цифровой сигнал определен только для отдельных моментов времени. Цифровую информацию принято кодировать двоичным кодом, например, "0" и "1". Соответственно и цифровой сигнал, как правило, принимает одно из двух возможных значений (реже используется 3 и более значения, например, для увеличения помехозащищенности или информационной емкости элементов сигнала). Таким образом, цифровойсигнал, представляет собой последовательность резко сменяющих друг друга значений. Причем, чем более резкий будет переход между уровнями сигнала, тем более точно можно будет декодировать исходный сигнал.

Цифровой сигнал имеет достаточно много преимуществ. Во-первых, он более помехоустойчив. Для защиты от ошибок в цифровой поток обычно вводится некоторая избыточность, которая позволяет выявить ошибки, которые могли возникнуть в ходе передачи или даже устранить их. Кроме того, цифровой сигнал энергетически эффективен, т.к. вводимая избыточность позволяет использовать меньшую мощность источника при передаче, чем при передаче аналогового сигнала. Также цифровой сигналболее эффективно использует выделяемые для передачи ресурсы связи.

7. Объем сигнала и емкость канала.

Сигнал имеет определенную длительность Tc, ширину полосы спектра частот Fc и характеризуется определенным превышением средней мощности Рc над средней мощностью помех Рп.

Для уменьшения объема сигнала, ширину его спектра Fс стремятся максимально ограничить, но так, чтобы, получаемые при этом искажения не превышали допустимых. При передаче разговорной речи ограничиваются, например, полосой частот 300—3000 гц, хотя в ней имеются частоты значительно выше 3000 и ниже 300 гц.

8. Помехи и искажения сигнала в системах связи.

При передаче сигнала по линии связи он искажается и воспроизводится с некоторой ошибкой. Причиной таких ошибок являются искажения сигналов в канале связи и помехи, воздействующие на сигнал

Искажения часто обусловлены известными характеристиками линии связи и тогда могут быть устранены путем надлежащей коррекции.

Помехи заранее неизвестны и поэтому не могут быть полностью устранены. Они весьма разнообразны как по своему происхождению, так и по физическим свойствам. Можно дать следующую классификацию помех по месту их возникновения:

атмосферные помехи;

промышленные помехи (индустриальные помехи);

космические помехи;

электризационные помехи;

помехи посторонних каналов связи;

внутренние шумы.

Атмосферные помехи обусловлены электрическими процессами в атмосфере и, прежде всего, грозовыми разрядами. Энергия этих помех сосредоточена, главным образом, в области ДВ и СВ.

Промышленные помехи возникают из-за резких изменений тока в электрических цепях всевозможных электроустановок. К ним относятся помехи от электротранспорта, электрических моторов, медицинских установок, систем зажигания двигателей и т.д.

Космические помехи создаются радиоизлучением внеземных источников. Они создают общий шумовой фон и в наибольшей степени проявляются на ультракоротких волнах.

Электризационные помехи, часто возникающие во время пурги или песчаной бури, создаются наэлектризованными снежными частицами или песчинками. Эти помехи возникают при скорости ветра свыше 5,5 м/с и ощутимы на частотах ниже 15 МГц.

Помехи посторонних каналов связи – обусловлены работой посторонних радиостанций. С учетом источника происхождения их называют также стационарными. Этот вид помех наиболее характерен для КВ диапазоне.

В зависимости от характера изменения во времени различают флуктуационные, импульсные (сосредоточенные во времени) и узкополосные (сосредоточенные по спектру) помехи.

Флуктуационная помеха представляет собой непрерывное колебание, меняющееся случайным образом. Часто она описывается нормальным законом распределения. Быстрое изменение во времени позволяет заменить реальные флюктуационные помехи так называемым белым шумом - процессом с постоянным спектром.

Импульсные помехи представляет собой случайную последовательность коротких сигналов обычно следующих редко, что реакция приемника на текущий импульс успевает уменьшится до нуля к моменту появления очередного импульса. Типичными примерами таких помех являются сигналы, создаваемые разрядами молний или искрением контактов в электрических двигателях.

Сосредоточенные по спектру помехи занимают сравнительно узкую полосу частот, существенно меньшую полосы частот сигнала. Чаще всего они обусловлены сигналами посторонних радиостанций, или излучениями промышленных или медицинских генераторов высокой частоты различного назначения.

9. Способы представления электрических сигналов.

10. Анализ спектров периодических сигналов. Представление периодического сигнала в виде тригонометрического ряда Фурье

Числа  ,   и   ( ) называются коэффициентами Фурье функции  . Формулы для них можно объяснить следующим образом. Предположим, мы хотим представить функцию   в виде ряда (1), и нам надо определить неизвестные коэффициенты  ,   и  . Если умножить правую часть (1) на   и проинтегрировать по промежутку  , благодаря ортогональности в правой части все слагаемые обратятся в нуль, кроме одного. Из полученного равенства легко выражается коэффициент  . Аналогично для 

11. Спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов.

12. Анализ спектров непериодических сигналов. Спектр одиночного прямоугольного импульса.

13. Виды модуляции.

Модуля́ция (лат. modulatio — мерность, размерность) — процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала (сообщения)

Амплитудная модуляция

Амплитудной модуляцией (АМ) называется образование сигнала путем изменения амплитуды гармонического колебания пропорционально мгновенным значением напряжения или тока другого электрического сигнала (сообщения)

s(t) =u* sin(ω₀t+φ) u(t)=u*sinΩt

Частотная модуляция

Частотная модуляция (ЧМ) — вид аналоговой модуляции, при котором информационный сигнал управляет частотой несущего колебания. По сравнению с амплитудной модуляцией здесь амплитуда остаётся постоянной.

S(t) = u*sin(wt+ φ)

Частотная модуляция применяется для высококачественной передачи звукового (низкочастотного) сигнала в радиовещании (в диапазоне УКВ), для звукового сопровождения телевизионных программ, передачи сигналов цветности в телевизионном стандарте, видеозаписи на магнитную ленту, музыкальных синтезаторах. 

Фазовая модуляция

— один из видов модуляции колебаний, при которой фаза несущего колебания управляется информационным сигналом.

вид модуляции колебаний, при к-ром передаваемый сигнал управляет фазой несущего ВЧ колебания. Если модулирующий сигнал синусоидальный, то спектр и форма сигналов в случае Ф. м. и частотной модуляции совпадают. Различия обнаруживаются при более сложных формах модулирующего сигнала. Ф. м. применяется гл. обр. как промежуточное преобразование в частотную модуляцию с высокой стабильностью несущей частоты.

(ФМ) - целенаправленное изменение фазы колебат. процесса во времени (см. Колебания). Широко используется для передачи информации путём установления соответствия передаваемой информации с фазой колебат. процесса. Для электрич. колебаний 

где U₀ -амплитуда модулированного колебания; y(t)- полная фаза колебаний; w₀- частота несущей; Ф₀ - нач. фаза; Ф(t )-составляющая полной фазы колебаний, изменяющаяся в процессе модуляции.

φ (t) =ω₀t+φ

Импульсная модуляция

14. Амплитудная модуляция. Математическая модель, временная диаграмма.

15. Амплитудная модуляция. Математическая модель, коэффициент модуляции, спектр АМ сигнала.

16. Балансная и однополосная модуляция.

17. Частотная модуляция. Математическая модель, временная диаграмма.

18. Частотная модуляция. Спектр ЧМ сигнала, зависимость ширины спектра ЧМ сигнала от амплитуды и частоты модулирующего сигнала.

19. Фазовая модуляция. Математическая модель, временная диаграмма.

20. Сравнение частотной и фазовой модуляции.

21. Преимущества и недостатки ЧМ и ФМ по сравнению с АМ.

22. Дискретная модуляция гармонической несущей (манипуляция).

23. Модуляция импульсного переносчика.

24. Дискретизация непрерывных сигналов. Теорема Котельникова.

25. Импульсно-кодовая модуляция. Этапы преобразования аналогового сигнала в цифровой.

Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ, англ. Pulse Code Modulation, PCM) используется для оцифровки аналоговых сигналов. Практически все виды аналоговых данных (видео, голос, музыка, данные телеметрии, виртуальные миры) допускают применение ИКМ.

26. Дельта-модуляция.

27. Классификация электрических цепей (линейные, нелинейные, параметрические).

Линейной электрической цепью называют такую цепь, все компоненты которой линейны. К линейным компонентам относятся зависимые и независимые идеализированные источники токов и напряжений, резисторы (подчиняющиеся закону Ома), и любые другие компоненты, описываемые линейными дифференциальными уравнениями, наиболее известны электрические конденсаторы и индуктивности. Если цепь содержит отличные от перечисленных компоненты, то она называется нелинейной.

Изображение электрической цепи с помощью условных обозначений называют электрической схемой. Функция зависимости тока, протекающего по двухполюсному компоненту от напряжения на этом компоненте называют вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Часто ВАХ изображают графически в декартовых координатах. При этом по оси абсцисс на графике обычно откладывают напряжение, а по оси ординат — ток.

В частности, омические резисторы, ВАХ которых описывается линейной функцией и на графике ВАХ являются прямыми линиями, называют линейными.

Примерами линейных (как правило, в очень хорошем приближении) цепей являются цепи, содержащие только резисторы, конденсаторы и катушки индуктивностибез ферромагнитных сердечников.

Некоторые нелинейные цепи можно приближенно описывать как линейные, если изменение приращений токов или напряжений на компоненте мало, при этом нелинейная ВАХ такого компонента заменяется линейной (касательной к ВАХ в рабочей точке). Этот подход называют "линеаризацией". При этом к цепи может быть применён мощный математический аппарат анализа линейных цепей. Примерами таких нелинейных цепей, анализируемых как линейные относятся практически любые электронные устройства, работающие в линейном режиме и содержащие нелинейные активные и пассивные компоненты (усилители, генераторы и др.).

28. Последовательный колебательный контур. Основные параметры.

29. Последовательный колебательный контур. Основные характеристики.

30. Полоса пропускания колебательного контура.

31. Избирательность последовательного колебательного контура.

32. Параллельный колебательный контур. Основные параметры.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

1. Параллельный колебательный контур. Основные характеристики.

Параллельным колебательным контуром называется цепь состав-

ленная из катушки индуктивности и конденсатора, подключенных параллельно выходным зажимам источника.

Колебательный контур — простейшая система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания

Основными характеристиками контура являются:

Резонансная частота контура определяется формулой Томсона: ,

Добротность контура - определяющее полосу резонанса и показывающее, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за один период колебаний., Эквивалентное сопротивление контура, Полоса пропускания: равна полосе частот.

Колебательный контур широко используется в радиотехнических устройствах для фильтрации электрических колебаний, для поворота фазы, для согласования сопротивлений и для других целей. При расчете контура обязательно необходимо учитывать параметры внешних цепей, подключенных к контуру и качественные характеристики самих деталей контура, особенно катушки индуктивности.