Способы представления сигналов
Временные диаграммы (рис. 3, 4, 5, 6)
Спектральные диаграммы (рис.2.3, 3.5, 3.6б)
Математические модели
Векторные диаграммы
Математические модели сигналов
Математическое выражение, по которому для любого момента времени можно вычислить значение электрического сигнала, называется математической детерминированной моделью этого сигнала.
Детерминированный - определенный, точно известный.
Для гармоники (синусоиды) это u = Um sin (ωt +Ψ)
Для периодического прямоугольного сигнала (рис. 6) математическая модель:
Рис. 6
Для любого периодического сложного сигнала математическая модель может выть записана в виде ряда Фурье:
Виды телекоммуникаций (виды электросвязи)
По типу передаваемых сообщений телекоммуникации подразделяются:
- предназначенные для передачи звуковых сообщений,
- предназначенные для передачи изображений (неподвижных и подвижных),
- предназначенные для передачи данных, для компьютерных сетей.
В зависимости от оказываемых услуг телекоммуникационные сети подразделяются:
- интерактивные (interactive services), когда два или несколько абонентов попеременно проявляют активность:
- телефонная связь - только голосовая информация,
- факсимильная связь – неподвижные изображения,
- компьютерные сети - алфавитно-цифровая информация;
- широковещательные (broadcast services), при этом информация распространяется только в одну сторону - из сети к абонентам, по схеме "один ко многим" (point-to-multipoint):
- радиосети - только голосовая информация,
- телевизионные сети - голос и изображение.
Классификация линий связи (лс)
Для передачи сигналов от передающего к приемному оборудованию системы связи могут быть использованы:
- различные виды направляющих систем – проводные линии связи,
- среда со свободным распространением сигналов (эфир) – беспроводные системы.
К проводным ЛС относятся:
- воздушные ЛС
- кабельные ЛС - электрические: симметричные - СК (витая пара), несимметричные – коаксиальные кабели - КК;
- оптические – волоконно - оптические - ВОЛС;
- волноводы - В
Беспроводные системы используют:
- радиолинии - РЛ;
- радиорелейные - РРЛ: наземные РРЛ, тропосферные ТРЛ;
- спутниковые линии связи – СЛ.
Рис.7 Шкала частот и длин волн, используемых в электросвязи
Многоканальные системы передачи
Для одновременной передачи по линии связи большего числа каналов следует разделить эти каналы либо по частоте, либо во времени.
На рис.8 приведена структурная схема системы связи с частотным разделением каналов.
Принятые обозначения:
ПП - первичный преобразователь - преобразует сообщение в электрический сигнал. Примеры ПП: микрофон, передающая ТВ трубка, блок клавиатуры компьютера, др.
УНЧ - усилитель низкой частоты - усиливает первичный сигнал.
М - модулятор, в котором происходит перенос первичного низкочастотного сигнала в область высоких частот. На выходе модулятора ВЧ сигнал, несущий информацию о первичном НЧ сигнале.
Рис. 8 Структурная схема системы связи с частотным разделением каналов
ГВЧ - генератор высокой частоты. Вырабатывает гармонический сигнал высокой несущей частоты. В каждом канале своя несущая частота. Благодаря этому каждый канал занимает свою полосу частот, не смешиваясь с сигналами других каналов.
УВЧ - усилитель высокочастотного модулированного сигнала.
В устройстве формирования группового сигнала создается сигнал, спектральная диаграмма которого представлена на рис. 9
……
f(кГц)
fнесn
fнес6
fнес5
fнес4
fнес3
fнес2
fнес1
Рис.9 Спектральная диаграмма группового сигнала, поступающего в линию связи в системе с частотным разделением каналов.
Устройство разделения каналов содержит набор электрических фильтров, каждый из которых выделяет определенную полосу частот, предназначенную определенному каналу и передает ее в канал.
Д - детектор (демодулятор) - преобразует ВЧ модулированный сигнал в НЧ первичный.
ОП - оконечный преобразователь - преобразует электрический сигнал в сообщение.
Примеры ОП: динамик, монитор, др.
Рис.10 Структурная схема системы связи с временным разделением каналов
На рис.10:
Дискретизатор - превращает непрерывный первичный сигнал в короткие импульсы, следующие через интервал Δt ≤ 1/(2fВ) (с), где fВ - наивысшая частота в спектре первичного сигнала.
Интервал дискретизации Δt определен по теореме Котельникова: если непрерывный сигнал u(t) имеет ограниченный спектр и наивысшая частота в спектре (fВ), то сигнал u(t) полностью определяется последовательностью своих мгновенных значений в дискретные моменты времени, отстоящие друг от друга не более чем на 1/(2fВ) секунд. Так, для передачи телефонного сигнала, спектр которого ограничен частотой 3,4 кГц, получим частоту дискретизации fд ≥ 6,8 кГц (6,8 тысяч отсчетов в секунду).
ГТИ - генератор тактовых импульсов - обеспечивает работу дискретизатора, выдает импульсы с частотой fд.
Квантующее устройство - округляет значения амплитуд импульсов до ближайшего разрешенного уровня - уровня квантования. Интервал между соседними разрешенными уровнями называется шагом квантования - и.
Кодер - преобразует значения уровней импульсов в кодовые комбинации. При двоичном коде это токовые и бестоковые посылки.
Электронный ключ на передающей стороне, подключаясь по очереди к каждому каналу, забирает первые кодовые комбинации, затем - вторые и т.д.
Электронный ключ на приемной стороне, работая синхронно с ключом передатчика, подключаясь поочередно к каждому каналу, раздает первые комбинации, вторые, и т.д.
Декодер - преобразует кодовые комбинации в импульсы соответствующего уровня.
ФНЧ - фильтр нижних частот - восстанавливает огибающую импульсов, т.е. первичный сигнал.