Сигнал как физический процесс, несущий информацию

Процессы, заключающиеся в изменении состояния (положения, размеров, энергетического состояния) объекта в пространстве, либо во времени, называются событиями. Описание события, это есть сообщение, которое содержит в себе информацию. Информация – совокупность Информация, это совокупность сведений являющихся объектом хранения, преобразования или непосредственного использования.

Для передачи информации используются сигналы. Сигнал - это физический процесс, несущий в себе информацию и пригодный для передачи на расстояние. Чтобы передать сообщение его необходимо ввести в сигнал. Процесс преобразования сообщения в сигнал называется кодированием, а процесс извлечения сообщения из сигнала декодированием.

Сигналы бывают детерминированными - все значения, которых известны в любой момент времени, в любой точке пространства и случайными, характеризующимися пространственной и временной неоднородностью (неопределенностью) излучения и описываемые случайными функциями.

Детерминированные сигналы иногда называют регулярными, математическое представление таких сигналов является заданной функцией времени, то есть такие сигналы соответствуют известному сообщению.

Сигналы могут быть простыми и сложными, дискретными и непрерывными, периодическими и непериодическими.

Простейшим сигналом является гармоническое колебание, которое для сигналов в электронном тракте может быть аналитически представлено в виде , либо , если учесть, что и . В представленных формулах Re- Real-действительный, Im - imaginaire - мнимый, A=A exp(-jy) - комплексная амплитуда, A - амплитуда колебаний, w =2пf-круговая частота, j- полная фаза.

Для одномерных сигналов в оптической части тракта: , где A- электрический вектор электромагнитной волны, A_m - амплитуда на входе среды распространения, c,n - коэффициент поглощения и показатель преломления среды, l - длина пути луча в среде, p=2πn -круговая частота, n- циклическая частота, k=2π/l - волновой коэффициент, x=nl - путь в среде.

Многомерный сигнал является функцией двух и более пространственных, либо временных переменных. К таким сигналам могут быть отнесены сигналы, несущие информацию о распределении освещенности, либо силы излучения, либо яркости объекта. Монохроматическая волна, действующая в точке Q(x,y,z) в момент времени t представляется в виде и является действительной частью комплексной величины, где a(Q) - амплитуда, [2πn_tt-j(Q)] - полная фаза, n_t =1/T=w/2π - циклическая частота, u(Q,t) - характеризует напряженность электрического, либо магнитного поля в некоторой точке пространства Q.

В общем случае комплексный оптический сигнал является функцией координат . Поверхность, точки которой Q(r) имеют одинаковые фазы j(Q)=const называют волновым фронтом.