Тема 1. Информация, информатика и информационная технология лекция 1.2. Виды и характеристики сигналов
Понятие сигнала.
Сообщения переносятся между объектами с помощью обмена веществом или энергией. Дадим следующее определение:
Формы вещества или энергии, с помощью которых переносятся сообщения, будем называть переносчиками сообщений.
В большинстве случаев переносчик имеет не материальную, а энергетическую природу. Он должен хорошо распространяться по линиям связи.
В качестве таких переносчиков используют:
гармонические (или другими словами синусоидальные) высокочастотные колебания;
последовательности импульсов.
Обычно природа переносчика электрическая, либо электромагнитная. Однако это могут быть и волны давления в жидкостях и газах (до 1 МГц) и особенно в последнее время световые волны (4-7,5·105 ГГц, 0,4 (фиолет.) –0,75 (красн.) мкм) или импульсы.
Сам переносчик не содержит информации (сообщения). Как только в него закладывают информацию, он превращается в информационный сигнал или кратко - сигнал.
Дадим определение понятию «сигнал». Под сигналом понимают физический процесс, энергетической природы, отображающий (несущий) сообщение. В зависимости от природы переносчика сигналы могут быть: электрическими, световыми (оптическими), звуковыми, гидравлическими и т.п.
Для обеспечения передачи информации (сообщений) между техническими объектами служат различные технические устройства связи, объединяемые в системы передачи информации (СПИ). Примерами таких систем может служить телефон, радио, телевидение, компьютерная сеть. Структурная схема одноканальной СПИ представлена на рис. 1.1. Разберем эту схему поподробнее.
Для того чтобы заложить в переносчик информацию, содержащуюся в сообщении, т.е. превратить переносчик в сигнал, применяют операцию модуляции, которая заключается в изменении во времени одного или нескольких параметров переносчика в соответствии с передаваемым сообщением. Такие параметры называются информативными. Т.е. сообщение модулирует информативный параметр переносчика.
Это преобразование сообщения в сигнал, который может эффективно распространяться по линии связи, осуществляется в передатчике. Наряду с модуляцией при передаче непрерывных сообщений цифровыми методами или цифровых (дискретных) сообщений передающее устройство может осуществлять операции кодирования (это понятие является более широким, чем модуляция), дискретизации по времени и квантования по уровню.
В приемном устройстве происходит обратная операция восстановления сообщения по принятому сигналу, которая осуществляется демодулятором. Совокупность модулятора и демодулятора образует подсистему, называемую модемом.
Рис. 1.1. Структурная схема одноканальной СПИ.
В СПИ используют в основном электрические сигналы (только в волоконно-оптических СПИ – световые сигналы), поэтому для эффективного проведения операции модуляции сообщения неэлектрической природы предварительно преобразуются в электрические колебания с помощью специальных преобразователей: микрофонов, передающих телевизионных трубок, датчиков температуры, давления и т.п. Эти электрические колебания на выходе преобразователей называются первичными сигналами (в отличие от просто сигнала (модулированного сигнала), который иногда называют вторичным сигналом). Передачу сообщений с использованием электрических сигналов принято называть электросвязью.
По назначению передаваемых сообщений СПИ можно разбить на несколько групп:
для передачи звуковых сообщений (речи) (звуковое вещание и телефонная связь);
для передачи оптических неподвижных сообщений, в том числе текста (телеграф и фототелеграф, телекс, факсимильная связь, в том числе передача газет);
для передачи подвижных изображений и звукового сопровождения (телевизионное вещание, видеотелефонная связь);
для передачи измерительной информации (телеметрические системы);
для передачи команд управления (телеуправление);
для передачи данных между ЭВМ (компьютерные сети, на базе которых могут быть организованы следующие службы: телетекст, обмен файлами, электронная почта, телеконференции, удаленный доступ к базам данных).