1. Цель работы

Исследование модулированных сигналов гармонического переносчика, их спектров при различных модулирующих воздействиях, изучение спектрального представления сигналов.

2. Краткие теоретические сведения

Объектом передачи или преобразования в любой информационной системе является сообщение, несущее в себе какую-либо информацию. В одних системах источником и потребителем информации является человек (например, в телефонии и телеграфии), в других (например, в информационных системах) различного рода технические средства и устройства, вычислительные машины и т.п. Сообщение может быть непрерывным (речь, температура) или дискретным (письменный текст, цифровые данные).

Для передачи сообщений необходимо воспользоваться каким-либо физическим процессом, являющимся переносчиком информации. Процесс, состоящий в изменении одного или нескольких параметров переносчика в соответствии с передаваемым сообщением, называется модуляцией.

Наиболее распространены гармонический и импульсный электрические переносчики. В некоторых системах используются так называемые шумовые переносчики, представляющие собой случайный процесс. Роль параметров переносчиков в этом случае играют числовые характеристики (моменты) случайного процесса.

Сообщения представляют собой некоторые случайные процессы, поэтому сигналы, получающиеся в результате модуляции, также являются случайными, и для отыскания характеристик модулированных сигналов следует использовать методы теории случайных процессов. Однако в подавляющем большинстве случаев более наглядное представление о свойствах модулированных сигналов можно получить, предположив, что модуляция производится некоторыми детерминированными сигналами, такими как гармоническое колебание или периодическая последовательность импульсов известной формы. Эти сигналы можно рассматривать как отдельные реализации из ансамбля возможных сообщений. В таком случае математическое описание модулированного сигнала упрощается.

Одно из эффективных средств математического описания сигналов – спектральное представление. Основой спектрального анализа сигналов является представление функции времени в виде ряда или интеграла Фурье. Представить периодический сигнал рядом Фурье – это значит найти амплитуды и начальные фазы всех его гармонических составляющих. Совокупность амплитуд называют спектром амплитуд сигнала, а совокупность начальных фаз – спектром фаз. Во многих случаях ограничиваются только спектром амплитуд, который обычно для краткости называется просто спектром, а иногда частотным спектром. Спектр амплитуд приводится в координатах «амплитуда» и «частота» . Каждой гармонической составляющей в этом случае будет соответствовать точка на плоскости. Для большей наглядности при графическом представлении обычно на ось частот из каждой точки опускают перпендикуляр, который будет изображать так называемую спектральную линию. Гармонические составляющие сигнала в координатах «амплитуда» и «частота» образуют спектрограмму.

Модуляция сообщением, представляющим собой гармоническое колебание , называется тональной. Рассматривая дискретную модуляцию (или манипуляцию), в качестве типичного детерминированного сообщения удобно применять периодическую последовательность периодических импульсов. Помимо математической простоты этот выбор оправдан тем, что такое сообщение обычно используется при испытании и наладке систем передачи и преобразования информации на практике.