3. Физические характеристики сигналов. Физические характеристики канала связи. Условия согласования канала и сигнала. Характеристики сигналов электросвязи

Полезный сигнал является объектом транспортировки (передачи), а техника связи – техникой транспортирования (передачи) сигналов по каналам связи. Основные параметры сигнала с точки зрения его передачи:

Длительность сигнала - интервал времени, в пределах которого сигнал существует;

Ширина спектра сигнала - диапазон частот, в пределах которого сосредоточена основная часть энергии сигнала;

Динамический диапазон - диапазон изменения уровней сигнала. Выражается в децибелах (дБ):

,

где - максимальное и минимальное значения мгновенной мощности;

- средняя мощность шумов в канале.

Динамический диапазон может быть определен не только по мощности, но и по напряжению или току:

или ,

где - максимальные и минимальные значения мгновенного напряжения или тока.

Обобщающей характеристикой является ОБЪЕМ сигнала:

.

Объем сигнала пропорционален объему информации, им переносимой. Чем больше объем сигнала, тем больше информации можно «заложить» в этот объем и тем труднее передать такой сигнал по каналу связи с требуемым качеством.

Другие характеристики сигнала:

- база сигнала: . Если В_с≤1, то сигнал называют узкополосным, если В_с>>1 – широкополосным;

- коэффициент амплитуды сигнала: ,

где - средняя мощность сигнала.

Характеристики каналов связи

Каналы связи характеризуются тремя параметрами:

- временем использования Т_к (временем, в течение которого по каналу ведется передача сигнала);

- динамическим диапазоном D_к (выраженное в децибелах отношением максимальной неискаженной мощности сигнала, которая может быть передана по каналу, к минимальной мощности сигнала, при которой обеспечивается необходимая защищенность от помех);

- полосой пропускания ΔF_к – полоса частот, которую канал способен пропустить с выполнением требований к качеству передачи сигнала).

Произведение трех параметров канала называется его емкостью:

V_k=T_kD_kΔF_k.

Условие согласования сигнала с каналом: сигнал может быть передан по каналу, если его емкость не менее объема сигнала

V_c≤V_k.

В простейшем случае сигнал согласуется с каналом по всем трем параметрам:

T_c≤T_k, D_c≤D_k, ΔF_c≤ΔF_k.

Однако возможно и несоблюдение одного или двух неравенств при обеспечении главного. Это достигается обменом одного параметра на другой. Большой интерес представляет возможность обмена динамического диапазона на полосу пропускания.

4. Основные способы представления сигналов. Математическая модель, векторная и временные диаграммы. Пояснить на примерах. Математическая модель сигнала

Это его математическое описание, т.е. получение относительно простого математического выражения (формулы, уравнения, неравенства и др.), по которому можно вычислить свойства и параметры сигнала (мгновенные значения, числовые характеристики и др.).

Пример: .

Выбор математической модели осуществляется на основе анализа временной диаграммы. Один и тот же сигнал может быть представлен несколькими моделями.

Достоинства: удобство при теоретических расчетах.

Недостатки: трудность подбора при сложной форме сигнала.

Временная диаграмма сигнала

Это кривая мгновенных значений сигнала, выполненная в зависимости от времени (графическое представление формы сигнала).

Временная форма представления сигнала позволяет определить такие важные характеристики, как его энергия, мощность и длительность. Энергия сигнала, расположенного на интервале [t₁, t₂]:

.

Именно такая энергия выделится на резисторе с сопротивлением 1 Ом, если на его зажимы подано напряжение u(t). Энергия периодического сигнала неограниченно велика. Поэтому здесь нужно говорить о мощности сигнала, т.е. об энергии в единицу времени.

Пример:

Рисунок 3.1 – Временная диаграмма.

Временную диаграмму можно наблюдать с помощью осциллографа.

Достоинства: наглядность.

Недостатки: неудобство при теоретических расчетах и при представлении длительных сигналов.