Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Общая теория связи задачи и задания. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

1 / 101 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В. Н. ВАСЮКОВ, Д. О. СОКОЛОВА

ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СВЯЗИ

ЗАДАЧИ И ЗАДАНИЯ

Утверждено

Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

НОВОСИБИРСК

2025

УДК 621.39(076.1)

В 201

Рецензенты:

д-р техн. наук, профессор В. П. Разинкин

канд. техн. наук, доцент М. С. Шушнов

Работа подготовлена на кафедре теоретических

основ радиотехники НГТУ

Васюков В. Н.

В201 Общая теория связи : задачи и задания : учебное пособие /

В. Н. Васюков, Д. О. Соколова. – Новосибирск : Изд-во НГТУ,

2025. – 99 с.

ISBN 978-5-7782-5434-3

Учебное пособие содержит задачи для практических занятий и самоподготовки, а также расчётно-графические задания для студентов III курса, обучающихся по направлению подготовки 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». Материал может быть также использован студентами и магистрантами близких специальностей.

УДК 621.39(076.1)

ISBN 978-5-7782-5434-3 © Васюков В. Н., Соколова Д. О., 2025

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ............................................................................................................. 5

Используемые сокращения ..................................................................................... 6

ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ................................................................................... 7

1. Характеристики систем, сигналов и каналов связи .................................... 7

2. Математические модели детерминированных сигналов ............................ 9

3. Анализ ЛИС-цепей при детерминированных воздействиях

(временной метод) ....................................................................................... 18

4. Спектральное представление сигналов ...................................................... 20

5. Анализ ЛИС-цепей при воздействии детерминированных сигна-

лов (спектральный метод) ........................................................................... 24

6. Дискретизация сигналов. Аналитический сигнал ..................................... 25

7. Случайные события и величины ................................................................. 26

Элементы теории случайных процессов .................................................... 29

9. Линейные нестационарные (параметрические) цепи ................................ 32

10. Нелинейные безынерционные цепи ......................................................... 33

11. Амплитудно-модулированные колебания ............................................... 35

12. Колебания с угловой модуляцией ............................................................. 37

13. Цепи с обратной связью ............................................................................ 38

14. Каналы связи............................................................................................... 40

15. Основы теории информации ..................................................................... 41

16. Эффективное кодирование ........................................................................ 45

17. Помехоустойчивое (канальное) кодирование .......................................... 47

18. Оптимальный прием дискретных сообщений ......................................... 48

19. Цифровая передача непрерывных сообщений ........................................ 50

20. Пропускная способность каналов связи ................................................... 53

21. Основы цифровой обработки сигналов .................................................... 54

22. Основы криптозащиты сообщений в системах связи ............................. 58

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ .......................................................... 59

Расчетно-графическая работа № 1 .................................................................. 60

1. Сигналы и их характеристики ............................................................... 60

2. Линейные инвариантные к сдвигу цепи ............................................... 66

Расчетно-графическая работа № 2 .................................................................. 72

1. Воздействие случайных процессов ....................................................... 72

2. Модулированные колебания .................................................................. 77

Правила оформления пояснительной записики .................................................. 83

Образец титульного листа ..................................................................................... 85

Справочные материалы ......................................................................................... 86

Библиографический список .................................................................................. 98

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов, изучающих дисциплину «Общая теория связи». Пособие состоит из двух частей.

Первая часть учебного пособия содержит задачи и упражнения, которые могут быть использованы преподавателями при проведении практических занятий, а также студентами для самостоятельной работы. Задачи сгруппированы по темам в соответствии с рабочей программой составлено авторами. Отдельные задачи заимствованы из литературы по теории электрической связи [2–5].

задания и необходимые теоретические сведения по их выполнению.

дисциплины. Большинство предлагаемых задач и упражнений

Вторая часть пособия включает в себя два расчётно-графических

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АБГШ – аддитивный белый гауссовский шум АГШ – аддитивный гауссовский шум АКФ – автокорреляционная функция АМ – амплитудная модуляция АЦП – аналого-цифровой преобразователь АЧХ – амплитудно-частотная характеристика ВАХ – вольт-амперная характеристика ИКМ – импульсно-кодовая модуляция ИХ – импульсная характеристика КЧХ – комплексная частотная характеристика ЛИС-цепь – линейная инвариантная к сдвигу (стационарная) цепь ОСШ – отношение сигнал/шум ПРВ

– плотность распределения вероятностей ПФ – передаточная функция СКО – среднеквадратическое отклонение СПМ – спектральная плотность мощности УМ – угловая модуляция ФНЧ – фильтр нижних частот ФЧХ – фазочастотная характеристика

ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ, СИГНАЛОВ И КАНАЛОВ СВЯЗИ

1.1. Рассчитайте максимальное количество каналов для передачи речевых сообщений в диапазонах длинных, средних, коротких, метровых, дециметровых и сантиметровых волн. (Речевой сигнал по стандарту для телефонной связи занимает полосу частот 300…3400 Гц). Классификация диапазонов волн приведена в табл. 1.

Таблица 1

Название диапазона волн Длины волн, м Частоты, Гц Длинные 1000...10 000 30 000...300 000 Средние 100...1000 300 000... 3 000 000 Короткие 10...100 3 000 000...30 000 000 Метровые 1...10 Дециметровые 0,1...1 Сантиметровые 0,01...0,1

1.2. В оптоволоконной линии передачи используются волны дли- ной 0,85...1,8 мкм. Определите максимальное количество речевых сообщений, которые можно передавать одновременно по одному световодному волокну. Примите, что скорость света в оптоволокне в 1,5 раза меньше скорости света в вакууме.

1.3. Рассчитайте количество аналоговых телевизионных каналов, которые можно разместить в диапазонах длинных, средних, коротких метровых, дециметровых и сантиметровых волн. (Ширину полосы частот, отводимой для передачи одной ТВ-программы, примите равной

8 МГц).

30  10

300  10

3  10

...300  106

...3  109

...30  109

1.4. Громкость звука обычно выражают в децибелах относительно

стандартного порога слышимости – минимального воспринимаемого органами слуха человека звукового давления

кости звука в децибелах определяется выражением

где

p – эффективное звуковое давление. Максимальная допустимая

эфф

20 мкПа.

p  Уровень гром-

20 lg( / ),оLpp

эфф

громкость звука определяет болевой порог, который принят равным

20 Па. Выразите болевой порог в децибелах.

1.5.

Определите звуковое давление, создаваемое шелестом листьев

(10 дБ), обычным разговором (60 дБ), громкой музыкой (120 дБ), шу- мовым оружием (200 дБ).

1.6.

В децибелах выражают относительные значение величин, име-

ющих размерность мощности или напряжения (тока). Отношение мощностей, выраженное в децибелах, связано с этой же величиной, выраженной в «разах», соотношением 1[дБ]10lg[раз]. Аналогичная

формула, связывающая отношения напряжений (токов), имеет вид 1[дБ]20lg[раз]. Динамический диапазон (отношение наибольшей

величины к наименьшей) речи диктора

составляет примерно 30 дБ, симфонического оркестра – около 95 дБ. Определите, во сколько раз самый громкий звук речи диктора больше по мощности и по напряжению на выходе микрофона, чем самый слабый звук (то же для оркестра).

1.7.

Речевое сообщение длительностью 10 минут требуется пере-

дать в течение 2 с. Какой должна быть ширина полосы пропускания канала связи, если речевой сигнал занимает полосу от 300 до 3400 Гц, а динамические диапазоны сигнала и канала равны?

1.8.

Динамический диапазон речевого сигнала равен 30 дБ. В кана-

ле связи действует сильная помеха, и максимальное значение сигнала превышает минимальное (по напряжению) всего в 2 раза. Определите требования к полосе пропускания канала для передачи сигнала в реальном масштабе времени без потерь.

1.9.

Примитивный двоичный код для представления символов не-

которого алфавита можно построить, записывая номера букв в алфавите в двоичной системе счисления. Выпишите кодовые комбинации для двоичного кода минимальной разрядности, представляющего буквы русского алфавита (считайте символы «ъ» и «ь» одинаковыми).

1.10.

При двоичном кодировании уровней измерительных сигналов

применяют одношаговый код (код Грэя), для которого характерно то,

что кодовые комбинации, соответствующие соседним уровням, различаются только в одном разряде (это гарантирует минимум погрешности при декодировании комбинации, содержащей ошибочный символ). Постройте одношаговый код для кодирования восьми линейно упорядоченных уровней от 0 до 7. Кодовая комбинация кода Грэя получается из двоичного числа путём поразрядного применения операции «Исключающее ИЛИ» (

или сложения по модулю 2) с тем же числом, сдвинутым вправо на один разряд; старший разряд при сдвиге заполняется нулём).

1.11.

Телевизионный сигнал изображения занимает полосу частот

шириной примерно 6,5 МГц. Считая, что динамический диапазон составляет 48 дБ (уровни яркости от 1 до 256), определите время, необходимое для передачи одного ТВ-кадра по телефонному каналу (полоса пропускания 300…3400 Гц, динамический диапазон 20 дБ).

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

2.1. Постройте график функции 1, если 0;



⎧

sgn( ) 0, если 0;

⎪



⎨ ⎪

1, если 0.

⎩



2.2. Постройте график функции Хэвисайда

0, если 0;

⎧ ⎪

() 0,5, если 0;

 

⎨ ⎪

1, если 0.

⎩





Выразите функцию Хэвисайда через функцию sgn( ).t

2.3. Постройте график функции, которая является пределом

lim ( ),xt





если

() .









2.4. Постройте график функции

0, если /2;

⎧ ⎪

 

() / 0,5,если /2 /2;

st t t

⎨ ⎪

1, если /2,

⎩





где  – некоторая постоянная.

Постройте график функции, которая является пределом для ()

при

0. Постройте график производной функции ().

ся пределом производной при

2.5. Постройте график функции

0?

() () ,

ttdt



∫



t Что являет-

где ()t – функция

включения (Хэвисайда).

2.6. На рис. 2.1 приведён график сигнала ().

сигналов (2),xt (1),xt (),

t (2 ),xt (2 ),xt (/3).xt

t Постройте графики

Рис. 2.1

2.7. Постройте график функции () ( 1/2) ( 1/2)   rt t t (функ-

ция ()rt используется в дальнейшем).

2.8. Постройте графики сигналов (/2),rt (2 ),rt 2(),rt (2),rt

(2).rt

2.9. Постройте график пачки прямоугольных видеоимпульсов, за-

данной выражением () ( ) () ( ),

t rt T rt rt T  где T – интервал

следования импульсов в пачке.

2.10. Постройте график функции (A,

 – некоторые положительные

константы):

1 / 101 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]