(рис. 1.9, а) могут иметь только два значения: положительное и отрицательное (q = 2). Число амплитудных признаков (рис 1.9, б) теоретически может быть бесконечно большим. Однако на практике невозможно различить импульсы, отличающиеся друг от друга на малую величипу, особенно при наличии помех, изменяющих амплитуду импульсов. Поэтому обычно используют только два признака (q = 2): импульс есть (рис. 1.9, в) или импульса нет (рис. 1.9, г), т е. в данный момент времени импульс может быть либо послан, либо нет. К так называемым временным признакам следует отнести признаки, основанные на изменении длительности импульса (рис. 1 9, о) и его фазы (рис. 19, е). Здесь число признаков может быть больше двух.

Разная частота заполнения радиоимпульса может служить одним из примеров частотного признака (рис. 1.9, ж).

4.В чем измеряется информация?

5.Объясните смысл энтропии.

6 Перечислите параметры последовательности видео- и радиоимпульсов.

7.Дайте определение спектра и полосы частот.

8.Укажите условия абсолютно точного и практически точного воспроизведения формы передаваемых импульсов.

9.Дайте примеры спектров частот импульсов различной формы.

10 Запишите формулы для полосы частот, необходимой для передачи после­ довательности видео- и радиоимпульсов.

П.Дайте примеры влияния ширины полосы частот на воспроизведение формы импульсов

12.Укажите связь скважности и числа передаваемых гармоник в спектре. 13.Что такое бод?

14.Чем отличаются спектры одиночного импульса и последовательности импульсов?

15.Перечислите импульсные признаки.

16.Чему равна полоса AF для видео- и радиоимпульсов при т=1 с?

Глава 2. Квантование

Передача телемеханических сообщений осуществляется как непрерывными, так и дискретными сигналами. По ряду причин, о которых будет сказано в дальнейшем, в телемеханике все чаще используют дискретные сигналы В частности, передача дискретными сигналами обеспечивает более высокую помехоустойчивость (см. гл. 5) и воспроизведение информации с большей точностью (см гл. 14). В то же время первичные величины, которые снимаются с датчиков и подлежат передаче системами теле­

менты времени (ПДг, •••, U только определенные значения. Частным случаем таких сообщений являются двухпозиционные сообщения в телемеханике. Нанример, «открыто — закрыто», «нусто — наполнено» (телесигнализация) или «включить — отключить» (телеуправление), если изменение состояний происходит в дискретные моменты времени;

телемеханике, так и переносчики, с помощью которых они передаются. Прежде чем переходить к изучению методов образования сигналов, остановимся на некоторых предварительных или первичных способах преобразования сообщений, так как в телемеханике непрерывные сообщения зачастую передаются дискретными сигналами. В частности, это имеет место в кодоимнульсных телеизмерениях, где непрерывная функция преобразуется сначала в дискретную и передается дискретными сигналами. Замена непрерывного сообщения дискретным осуществляется с помощью квантования, применяемого в телемеханике.

§2.2. Квантование по уровню

Квантование по уровню или по параметру — это процесс замены непрерывной функции ее отдельными значениями, отстоящими друг от друга на конечный интервал (уровень). При квантовании значение функции в произвольный момент времени заменяется ее ближайшим значением, называемым уровнем квантования. Интервал между двумя дискретными значениями уровней называется шагом квантования q.

Равномерное квантование но уровню. Процесс квантования по уровню функции /.(t)

иллюстрируется рис. 2.2, а. По оси ординат откладывается величина заранее выбранного шага квантования q и проводятся линии, параллельные оси времени, обозначающие уровни квантования. Переход с одного уровня на другой происходит, когда значение функции находится в середине интервала квантования, так как в этот момент абсолютная погрешность квантования AK.Y. оказывается наибольшей. Действительно, если значение функции находится в середине между двумя уровнями (точки а, б, в, ...), то возникает неопределенность, так как функция равноудалена от обоих уровней. Так, например, если функция в точке в возрастает на бесконечно малое значение, то его целесообразно отнести к уровню 3. Наоборот, значение функции, несколько меньшее значения в точке в, будет заменено уровнем 2. Следовательно, процесс квантования осуществляют таким образом: интервалы квантования делят пополам и проводят пунктирные горизонтальные линии до их пересечения с квантуемой функцией. В точках пересечения, которые обозначают а, б, в, г, ..., значения

В точках а, б, в, г, ... проводят вертикальные отрезки (до их пересечения с уровнями), которые затем соединяют горизонтальными отрезками, в результате чего образуется ступенчатая квантованная функция X’(t). Из рис. 2.2, а следует, что квантованная ступенчатая функция X’(t) как бы обходит с двух сторон (выше и ниже) непрерывную функцию X(t) Это позволяет рассматривать квантование как результат наложения на функцию X(t) помехи Ат которую называют шумом пли помехой квантования.

Как следует из рис. 2.2,а, число уровней квантования N на единицу больше числа интервалов N — 1. Если сообщение X(t) ограничено диапазоном от ХплДоХщахТО

Что касается точности преобразования (квантования), то обычно она задается в виде приведенной относительной погрешности 5к.у. (в процентах). По определению, 5к.у. = (Лк.у. '100)/ 0w - Хщщ). При описанном методе квантования (рис.

Нрнмер 2.1. Предположим, что необходимо произвести квантование непрерывной функции, изменяющейся от 0 до 100 В, с точностью тк.у.=1 %. Согласно (2.5), q = 2 В. Из (2.3) определяем, что необходим 51 уровень квантования. Такое число уровней устанавливается, если измерение в данной точке производят до ближайшего уровня (нижнего или верхнего). При схемной реализации квантования отсчет часто производят до какого-нибудь одного уровня (только нижнего или только верхнего). В этом случае для обеспечения точности квантования в 1 % от 100 В число уровней следует взять равным

101.

Замена действительного значения функции ее ближайшим значением создает погрешность квантования, которая может принимать любые значения от —q/ 2 до + q/2 (рис. 2.2,6). При достаточно большом числе уровней квантования N распределение погрешности квантования в пределах от —q/ 2 до +q/ 2 будет равномерным независимо от закона распределения самой функции к(т). Среднеквадратичное значение погрешности квантования по уровню

Неравномерное квантование но уровню. Рассмотренное квантование производилось с постоянным шагом q, вследствие чего квантованная функция состояла из одинаковых по высоте ступенек. Однако некоторые функции, подлежащие квантованию, изменяются, так что их целесообраз­