Мухамедзянов ТЛЭЦ / ТЛЭЦ гр.Шм-317 Трофимова И.В / 1 раздел

Раздел №1.

Информация, сообщения, сигналы, электрические цепи

1.1 Понятия об информации

Понятие об информации является сложным и имеет ряд аспектов; важнейшими из них являются семантический и математический. Математический (операционный), базирующийся на определении количественной меры.

В семантическом (смысловом) понимании “информации” является одним из первичных. Соответствует также терминам “сведения”, “знания”.

Информация это суть связи между различными объектами, проявляется в изменении их состояния; или это то, что дает возможность получению логически сформулировать или изменить представление. Информацию об окружающем мире человек получает в процессе непосредственного взаимодействия с ним, учения различных явлений с помощью книг, радио и т.д, т.е происходит информационный обмен. Если получатель имеет полную информацию, то обмена уже не будет.

Свойства информации. Одним из важнейших параметров информации является ее адекватность, т.е степень соответствия создаваемого с помощью полученной информации образа реальному объекту ( процессу, явлению ).Различают три формы адекватности информации:

1)синтаксическая адекватность отображает формально-структурные характеристики информации и не затрагивает ее смыслового содержания.

2)семантическая (смысловая) адекватность определяет степень соответствия информации об объекте самому объекту.

3)прагматическая (потребительская) адекватность отражает отношение информации, и ее потребления. Прагматический аспект связан с ценностью, полезностью использования информации потребителем для достижения поставленной цели.

1.2 Понятия о сообщениях и сигналах.

Для передачи и хранения информации существует определенный язык, характеризующийся знаками (символами) и правилами их применения. Это могут быть какие- то линии, звуковые фанемы. Примерами типовых знаков являются слова и фразы в человеческой речи, а также числа. В качестве знаков могут использоваться жесты, рисунки, форма электрических колебаний, математические знаки и т.д. Совокупность знаков, содержащих информацию называют сообщением. Материальным носителями могут быть:

1)бумага,

2)механические колебания среды,

3)колебания тока или напряжения,

4)электромагнитные волны.

Все возможные носители сообщений называются сигналами в широком смысле.

В узком смысле понимают колебание тока или напряжения электромагнитные волны или механические колебания упругой среды.

Сигналом формируется путем изменения тех или параметров физического носителя по закону, определяемому знаками, подчиняющимся передачи или хранению.

Процесс изменения параметров носителей называется - модуляцией.

Рассмотрим пример передачи сигнала есть угольный микрофон:

1-угольный микрофон;

2-источник ЭДС;

3-динамическая головка

Звуки, произносимые человеком производят давление на микрофон, которое приводит к изменению сопротивления микрофона т.е ток в цепи меняется в соответствии изменения давления.

Происходит акустоэлектрическое преобразование – модуляция. Электрический ток вызовет колебания мембраны динамической головки – это электроакустическое преобразование – демодуляция.

давление, оказываемое на мембрану микрофона – 1 график;

ток в микрофонной цепи при изменении давления – 2 график;

Рис 1.1

Как передать такой сигнал?

Существует 2 формы передачи сигнала:

1)акустическая

2)связевая

а) проводная связь - микрофон, батарея, провод

б) радиосвязь – когда длина волны электрических колебаний соизмерима с размерами антенны

в) оптическая связь. Используют оптические колебания видимого и невидимого спектра модулированные информационные сигналом (ВОЛС).

λ = , c – скорость электромагнитных колебаний, f – частота

λ₁= = 3∙1 0 ⁸/{3∙10 ³}=10 ⁵ м=10 км

l – длина антенны ≈ 3 – 4 км ,поэтому их моделируют

График 1- низкочастотный;

График 2 – высокочастотный

График 3 -модулированный

1.3 Понятие о спектре сигнала.

Сигналы имеют определенный спектр. Различают амплитудночастотный и фазочастотные спектры. Есть сигналы, которые имеют ограниченный спектр и которые имеют бесконечный спектр. (Речевой сигнал ограничен 16 ).

1. Амплитудный спектр (может быть сплошной или состоять из гармонических кратных)

1-колебания энергии сигнала; 2-расширение спектра стала разборчивой; 3-для телеграфа сигнал узнаваем.

Для телефонных сообщений принято применять ограниченный спектр. Многие сигналы имеют широкий амплитудно-частотный спектр, но основная энергия сосредоточена в достаточно узкой полосе частот (не для всех сигналов конечно ).У нас возникает противоречие:

1) для неискаженной передачи надо бы передавать все спектральные составляющие сигналов, но если стремиться передавать все, то осуществление связи станет невозможным, все будет друг другу мешать, и мы ничего не услышим, с другой стороны спектры сигналов необходимо сужать, чтобы их можно было разделить и направить каждый своему получателю. На практике всегда ограничен спектр передачи. Телефонный канал ограничен 300 , для музыкальных передач 30 но более высокие частоты быстрее затухают требуется более сложная аппаратура для их передач каким бы не был спектр сигнала ограниченным или неограниченным , основная часть энергии сосредоточена в ограниченном спектре. Приемные устройства должны иметь полосу пропускания, соответствующая спектру размещения основной энергии. Для точного сигнала нужно передавать весь спектр. 2. Фазовый спектр

- каждая амплитуда имеет свою фазу.

Обычно передают ту часть сигнала, которая содержит большую часть энергии.

Например: в телефонии канал достаточно передавать 300-3400 Гц (ККТТ).

Некоторые сигналы имеют неограниченный амплитудный спектр.

Импульсные сигналы

Чем более высокую гармонику мы передадим, тем будет выше точность передаваемого сигнала. Главное – качество, разборчивость, внятность, узнаваемость.

Искажение – это неравномерность коэффициента передач в равной полосе частот.

Фазовые искажения проявляются в том, что скорость распределения отдельных составляющих сигналов по цепи разная. Условие фазовых искажении tз=const , tзапазд. – время запаздывания постоянна для всех спектральных составляющих.

Сигнал можно передавать в виде различных колебаний, со своей амплитудой и фазой, а значит имеет место амплитудно и фазочастотные искажения.

Фазочастотные искажения - возникают из-за того что разные скорости распространения спектрально составляющих сигнала. (1.4) t_з=const. –время распространения. (1.5) φ = t_з ω+ φ₀

(1.6) t_з=dφ/dω

Фазовая характеристика должна быть прямой, для этого существуют ФК- Фазовый корректор.

y=kx+c – уравнение прямой

Если мы хотим, чтобы tзап.=const, то необходимо, чтобы выражение характеризовалось прямой.

ЗАДАЧИ: 1. Анализ

1.1 дана схема, известны величины элементов необходимо рассчитать I,U и т.д.

1.2 дана схема, известны I и U надо определить величины элементов.

2.Синтез – задано аналитическое выражение функции необходимо создание цепи ( электрической схемы ) по заданному аналитическому выражению функции цепи.

Если мы имеем аналитическое выражение синтеза, то не надо сразу создавать схему необходимо проверить соответствие ли заданная функция критериям физической реализуемости.

1.4 Электрические цепи и их назначение.

Электрические цепи предназначены для передачи, преобразования и усиления сигнала. Электрические цепи образованы из резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности. В их состав также могут входить устройства, предназначенные для преобразования неэлектрической энергии в электрическую или обратно.

При передачи сигнала происходит его затухание, поэтому необходимо его усиление и другие преобразования. Например: процесс переноса спектра (спектр сигнала переносится из области спектра в другую) модуляции демодуляции.

Электрические цепи делятся на:

- Активные цепи (цепи содержащие источники) в противном случаи пассивные.

- Линейные (в которых нет нелинейных элементов), и нелинейные.