1. Вопросы и задания для самопроверки:

1. В чем различие и что общее у радиотехники, радиоэлектроники и электротехники?

2. Изобразите структурную схему системы передачи информации и объясните назначение отдельных блоков.

3. Какие факторы необходимо учитывать при проектировании систем связи?

4. Что называется случайными и детерминированными сигналами? Почему детерминированные сигналы не могут нести информацию?

5. Дайте характеристику управляющих, высокочастотных и модулированных сигналов.

6. Какие сигналы называются аналоговыми, дискретными и цифровыми?

7. Приведите сравнительный анализ безопасности от несанкционированного доступа в двух системах передачи речевых сигналов – аналоговой и цифровой.

2. Сигналы и их основные характеристики

Теория сигналов включает в себя как вопросы анализа сиг­налов (изучения их свойств), так и их синтеза (нахождения и создания сиг­налов, обладающих заданными свойствами). Чтобы упростить и обобщить ряд положений теории сигналов, реальные сигналы идеализируют, а именно:

• вместо реальных сигналов, которые всегда носят случайный характер, рассматривают детерминированные сигналы, мгновен­ные значения которых предсказуемы с вероятностью, равной еди­нице;

• несмотря на то, что на практике сигналы всегда ограниче­ны по времени, наряду с сигналами, заданными на ограниченном интервале времени (t_a,t_b), рассматривают сигналы, заданные на полубесконечном (0, ) или на бесконечном (-)интерва­лах времени.

Детерминированный сигнал может быть задан в аналитичес­кой форме как функция времени s(t) либо представлен графи­ком, таблицей, осциллограммой.

Все физические сигналы являются вещественными. Однако в теории сигналов и при исследовании различных радиотехнических систем широко пользуются понятием комплексной формы представления сигнала s(t):

.

Определим ряд характеристик вещественного и комплексного сигналов.

1. Энергетические характеристики вещественного сигнала

Основными энергетическими характеристиками вещественного сигнала s(t) являются:

• мгновенная мощность p(t),определяемая как квадрат мгно­венного значения сигнала

Если s(t) – напряжение или ток, то p(t) – мгновенная мощность, выделяемая на сопротивлении в 1 Ом.

Мгновенная мощность не аддитивна, т. е. мгновенная мощ­ность суммы сигналов не равна сумме их мгновенных мощностей:

;

• энергия Э на интервале времени выражается как интеграл от мгновенной мощности

• средняя мощность Р на интервале (t_a, ), определяется значением энергии сигнала на этом интервале, отнесенной к единице времени

где

.

Если сигнал s(t) задан на бесконечном интервале времени -< t <, то средняя мощность определяется следующим об­разом:

Системы передачи информации проектируются так, чтобы ин­формация передавалась с искажениями (меньше заданных при ми­нимальной энергии и мощности сигналов).

Энергия и мощность сигналов, определяемые на произвольном интервале времени, могут быть аддитивными, если сигналы на этом интервале времени ортогональны. Рассмотрим два сигнала и, которые заданы на интервале времениT = (t_b—t_a). Энергия и мощность суммы этих сигналов выражаются так:

Здесь Э₁, Р₁ и Э₂, Р₂ – энергия и мощность первого и второго сигналов, Э₁₂ и Р₁₂ – взаимная энергия и взаимная мощность этих сигналов (или энергия и мощность их взаимодействия). Если выполняется условие

или

то сигналы s₁и s₂ на интервале времени T = t_b—t_a называют ор­тогональными и выражения (2.1) и (2.2) принимают вид

=

Р = +

Применительно к комплексным сигналам также пользуются понятиями мгновенной мощности, энергии и средней мощности. Эти величины вводят так, чтобы энергетические характеристики комплексного сигнала (t) были действительными величинами.

1. Мгновенная мощность определяется произведением комп­лексного сигнала на комплексно-сопряженный сигнал *

.

2. Энергия сигнала s на интервале времени (t_a, t_b) по опреде­лению равна

3. Мощность сигнала на интервале (t_a, t_b) определяется как

,

где Т = t_b—t_a .

Два комплексных изаданные на интервале вре­мени(t_a, t_b), являются ортогональными, если их взаимная мощность (или энергия) равна нулю.