Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
лекции отс / Lektsia_2_Osnovnye_ponyatia_TES.doc
Скачиваний:
73
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
358.91 Кб
Скачать

Балтийский федеральный университет имени И. Канта

Физико-технический факультет

Утверждаю

Заведующий кафедры

к.т.н., доцент

А. Шпилевой

«___»_________ 200__ г.

Л е к ц и я № 2

Тема: «Основные понятия теории электрической связи»

Текст лекции по дисциплине: «Теория электрической связи»

Обсуждена и одобрена на заседании кафедры

протокол №___ от «___»___________200__г.

Г. Калининград 2012 г.

Текст лекции № 2

по дисциплине: «Теория электрической связи»

«Основные понятия теории электрической связи»

Введение

В окружающем нас мире постоянно происходит процесс перемещения информации. Операция перемещения информации подразумевает наличие двух разнесённых в пространстве или времени субъектов, называемых источником и получателем информации. Существует целый ряд закономерностей, которые присущи любой системе передачи информации.

Именно изучению этих закономерностей посвящен материал данной лекции.

Вопросы, которые рассматриваются в лекции, необходимы для понимания всего последующего материала дисциплины ТЭС. Они также будут служить теоретической основой для изучения специальных дисциплин на всех кафедрах факультета.

Любая система связи строится для передачи определённых сигналов. Поэтому в лекции большое внимание уделено рассмотрению вопроса классификации сигналов и сообщений.

Во всех каналах связи действуют помехи, которые значительно влияют на верность приёма сообщений. Поэтому в данной лекции значительное внимание уделяется рассмотрению характеристик помех с целью принятия мер для повышения помехоустойчивости систем связи.

  1. Информация, сообщения и сигналы.

В этом вопросе мы рассмотрим такие понятия как информация, сообщение и сигнал, что представляют собой различные виды сообщений, по ряду каких признаков классифицируются сигналы, и их основные параметры.

Понятия информация и сообщения употребляются довольно часто. Эти близкие по смыслу понятия сложны, и объяснить их более простыми словами нелегко. Словоинформация происходит от латинскогоinformatio– разъяснение, ознакомление, осведомленность. Обычно подинформациейпонимают совокупность сведений, данных о каких-либо событиях, явлениях или предметах. Мы живем в информационном мире. Все, что мы видим, слышим, понимаем, знаем, переживаем – все это различные формы информации. Совокупность сведений, данных, становится знанием лишь после их интерпретации с учётом ценности и содержания этих сведений. Следовательно, информацию в широком смысле можно определить как совокупность знаний об окружающем нас мире.

Для передачи или хранения информации используют различные знаки (символы), позволяющие выразить (представить) ее в некоторой форме. Этими знаками могут быть слова и фразы в человеческой речи, жесты и рисунки, формы колебаний, математические знаки и т. п.

Совокупность знаков, отображающих ту или иную информацию, называют сообщением. Так, при телеграфной передаче сообщением является текст телеграммы, представляющая собой последовательность отдельных знаков – букв и цифр. При разговоре по телефону сообщением является непрерывное изменение во времени звукового давления, отображающее не только содержание, но и интонацию, тембр, ритм и иные свойства речи. При передаче движущихся изображений в телевизионных системах сообщение представляет собой изменение во времени яркости элементов изображения.

Передача сообщений (информации) на расстояние осуществляется с помощью какого-либо материального носителя (бумаги, магнитной ленты и т. д.) или физического процесса (звуковых или электромагнитных волн, тока и т. д.). Физический процесс, отображающий (несущий) передаваемое сообщение, называется сигналом.Также можно сказать, чтосигналамив электрической связи служат процессы (функции времени) электрической природы, посредством которых осуществляется передача сообщений на расстояние.

Общее и различное в этих основополагающих понятиях теории связи поясняется на рисунке 1.1, где указаны возможные преобразователи сообщений в сигналы, которые называют датчиками сигналов.

Рисунок 1.1 – Форма и виды сигналов

Текстовые сообщенияпредставляют собой последовательности символов из некоторого конечного множества(языка) с известным объёмом алфавита. Преобразование такого рода сообщений в сигнал может, осуществляется, например, клавиатурой ЭВМ путём поочерёдного кодирования отдельных символов сообщенияk– разрядными комбинациями из «0» и «1», которым соответствует два разных уровня напряжения.

Звуковые сообщения представляют собой изменения давления воздушной среды в заданной точке пространства во времени С помощью микрофона они преобразуются в переменный электрический сигнал , который в определенном смысле является копией сообщения и отличается от него лишь физической размерностью.

Видеосообщения можно рассматривать как распределение яркости на поверхности объекта Неподвижное изображение, которого требуется передать на расстояние (фототелеграф), или более сложный процесс(черно-белое телевидение). Характерной особенностью при передаче видеосообщений является необходимость преобразования описывающих их многомерных функций в одномерные сигналы. Это достигается использованием в датчиках видеосигналов устройств развёртки (УР) для поэлементного преобразования яркости отдельных точек объектов в уровень электрического сигнала с помощью фотоэлементов (ФЭ), или иных фотоэлектрических преобразователей.

Классификация сигналов.

В любой системе связи объект передачи – это сообщение, передаваемое сигналами и несущее какую-либо информацию.

Сигналы можно классифицировать по ряду признаков.

1. По относительной ширине спектра сигналы делят на низкочастотные (называемые также НЧ, видео, широкополосные сигналы) и высокочастотные (ВЧ, радио, узкополосные, полосовые сигналы).

Для НЧ сигналов: где

абсолютная ширина спектра сигнала;

средняя частота спектра сигнала;

максимальная частота в спектре сигнала;

минимальная частота в спектре сигнала.

Для ВЧ сигналов:

Как правило, первичные сигналы на выходе датчиков являются низкочастотными. (Первичный сигнал – сообщение с помощью специальных устройств (датчиков) обычно преобразуется в электрическую величину ). Полезно помнить диапазоны частот, в которых располагаются спектры типичных сигналов в системах связи и вещания:

1) телефонный: 300-3400 Гц (стандартный канал ТЧ),

2) радиовещательный: от 30-50 Гц до 6-15 кГц,

3) телевизионный: 0-6 МГц.

2. По своей природе различают сигналы детерминированные и случайные.

Детерминированными сигналами называют сигналы, течение которых во времени можно заранее точно предсказать, имея некоторые априорные сведения (то есть сигналы считаются известными в каждой точке временной оси).

Случайными (стохастические, вероятностные) сигналами называют сигналы, математическое описание которых есть случайная функция времени (то есть сигналы в каждый момент времени являются случайной величиной с той или иной вероятностью).

Детерминированные сигналы в силу своей полной определённости не могут нести никакой информации. Их удобно использовать в теории для анализа различных функциональных устройств (ФУ), а на практике в качестве испытательных сигналов для измерения неизвестных параметров и характеристик отдельных звеньев трактов систем связи.

3. По форме сигналы можно разделить на четыре вида приведенные на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Форма и виды сигналов

Как детерминированные, так и случайные сигналы могут быть дискретными или непрерывными (аналоговыми).

Дискретные сигналы– это сигналы, у которых информационные (манипулируемые) параметры могут принимать конечное число дискретных значений (то есть сигналы представляющие собой функцию, принимающую только определенные дискретные значенияu(например, 1 и 0), их называют дискретными по времени или дискретными по состояниям).

Аналоговые сигналы – это сигналы информационные (модулированные), параметры которых могут принимать значения, отличающиеся на бесконечно малую величину (то есть сигналы, непрерывные по времени и состояниям).

Следовательно, сигнал, непрерывный по времени и состояниям, называют аналоговым. Сигнал, дискретный по времени и состояниям, -цифровым. Эти сигналы чаще всего используются в различных узлах систем связи. Соответственно различаютаналоговые и цифровые функциональные узлы по форме сигналов на их входах и выходах. Возможны преобразования аналогового сигнала в цифровой с помощьюаналого-цифрового преобразователя (АЦП) и, наоборот, с помощьюцифро-аналогового преобразователя (ЦАП).

Сигнал также является объектом транспортировки, а техника связипо существу техникой транспортирования (передачи) сигналов поканалам связи. Поэтому целесообразно определить параметры сигнала, которые являются основными с точки зрения его передачи. Такими параметрами являются:

длительность сигнала;

динамический диапазон;

ширина его спектра.

Всякий сигнал, рассматриваемый как временный процесс, имеет начало и конец. Поэтому длительность сигнала является естественным параметром, определяющим интервал времени, в пределах которого сигнал существует.

Динамический диапазон – это отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала к той наименьшей мощности, которую необходимо отличать от нуля при заданном качестве передачи (Дб).

(2.1)

где

максимальная мгновенная мощность сигнала;

минимальная мгновенная мощность сигнала.

И наконец, ширина спектра сигнала .Этот параметр дает представление о скорости изменения сигнала внутри интервала его существования. Спектр сигнала в принципе может быть неограниченным. Однако для любого сигнала можно указать диапазон частот. В пределах, которого сосредоточена его основная энергия. Этим диапазоном и определяется ширина спектра сигнала.

Пользуются также более общей характеристикой – объемом сигнала:

(2.2)

На интуитивном уровне, очевидно, чем больше объема сигнала, тем он информативнее, но тем и выше требования к качеству канала для его передачи.

Важным параметром сигнала является – база сигнала:

(2.3)

Для простых сигналов , а для сложных . На этом основании простые сигналы называют узкополосными, а сложные – широкополосными. Следует иметь ввиду, что именно значение базы, а не абсолютная величина полосы сигнала, представляет собой основание для отнесения сигнала к узкополосным или широкополосным.

Выводы

  1. В любой системе связи объект передачи – это сообщение, передаваемое сигналами и несущее какую - либо информацию.

  2. Аналоговые и цифровые сигналы чаще всего используются в различных узлах систем связи.

  3. Важным параметром сигнала является – база сигнала.

Соседние файлы в папке лекции отс