Физические характеристики сигнала.

Лекция № 1.

Информация и сообщение. Физические характеристики сигнала. Схема системы электросвязи.

Краткое содержание:В радиосвязи информацией называют новые сведения об окружающем мире, которые являются объектом следующих операций: передачи, распределения, преобразования , хранения или непосредственного использования. Форма представления информации называется сообщением.

Схема системы электросвязи.

Для передачи информации от источника к получателю необходимо передать содержащие эту информацию сообщения. Сообщения на расстояние могут передаваться с помощью какого-либо материального носителя или физического процесса, протекающего во времени. Таким материальным носителем в радиотехнике являются электромагнитные волны. Важным параметром электромагнитной волны, распространяющейся со скоростью с, является длина волны. Если частота периодического изменения тока в проводнике f, то период этого изменения Т=1/f. Длина прямого пути, проходимого излученной проводником электромагнитной волной за время Т, называется длиной волны и обозначается символом l, т.е.

l= с/ f.

Например, в вакууме скорость распространения электромагнитной волны С_о⁼ 3*10⁸ м/с; если частота тока в проводнике f=3*10³ Гц, то длина излучаемой им волны l= 10⁵ м. При частоте «питающего» проводник тока f=3*10⁹ Гц= 3 ГГц будем иметь l= 10 см.

Используемый в настоящее время в радиотехнике диапазон частот токов, питающих передающие антенны, простирается от 10⁴ до 10¹² Гц.

Эти частоты называют высокими или радиочастотами; электромагнитные волны с такими частотами называются радиоволнами. Радиочастоты принято делить на диапазоны, наименования которых приведены в таблице. Деление радиоволн на диапазоны в радиосвязи установлено Международным регламентом радиосвязи

№	Диапазон радиочастот	Границы диапазона	Диапазон радиоволн	Границы Диапазона
	Крайне низкие (КНЧ)	3-30 Гц	Декамегаметровые	100-10 Мм
	Сверхнизкие (СНЧ)	30-300 Гц	мегаметровые	10-1 Мм
	Инфранизкие (ИНЧ)	0,3-3 кГц	гектокилометровые	1000-100 км
	Очень низкие (ОНЧ)	3-30 кГц	мириаметровые	100-10 км
	Низкие частоты (НЧ)	30-300 кГц	километровые	10-1 км
	Средние частоты (СЧ)	0,3-3 МГц	гектометровые	1-0,1 км
	Высокие частоты (ВЧ)	3-30 МГц	декаметровые	100-10 м
	Очень высокие (ОВЧ)	30-300 МГц	метровые	10-1 м
	Ультравысокие (УВЧ)	0,3-3 ГГц	дециметровые	1-0,1 м
	Сверхвысокие (СВЧ)	3-300 ГГц	сантиметровые	10-1 см
	Крайне высокие (КВЧ)	30-300 ГГц	миллиметровые	10-1 мм
	Гипервысокие (ГВЧ)	300-30000 ГГц (0,3-3 ТГц)	децимиллиметровые	1-0,1 м

Физические характеристики сигнала.

Физическая характеристика сигнала – это описание любым способом его свойств. Важными с точки зрения передачи являются 3 основных параметра: время передачи Т_с , динамический диапазон изменения мощности сигнала от максимального Р_{с макс} до минимального Р_{с мин} значения , ширина полосы спектра частот ∆F_с .

Время передачи Т_с -название параметра определяет его смысл.

Динамический диапазон (D_с) характеризует пределы изменения мощности сигнала.

D_с =10lg (Р_{с макс} ⁄ Р_{с мин}) . Измеряется в децибелах.

Схема системы электросвязи.

Ширина полосы спектра частот ∆F_с равна разности максимальной и минимальной частотных составляющих сигнала ∆F_с = F_{с макс}─ _сF_{с мин} . Ширина полосы частот телефонного сигнала – от300 до 3400Гц, т.е. 3,1кГц, такая полоса обеспечивает дотаточную разборчивость речи и воспроизводит тембр речи, для качественной музыкальной передачи необходима полоса от 50 до 10000Гц, в телевидении и факсимиле необходимо качество воспроизведения изображения. Полоса частот телевизионного сигнала – до 6,5МГц. Ширина спектра частот телеграфного сигнала зависит от скорости телеграфирования и числа телеграфных посылок в кодовом слове. При низкоскоростной передаче требуется полоса в 100, 200, 400Гц, при среднескоростной -1200, 2400, 4800 или 9600Гц, при высокоскоростной – 96 или 192 кГц, из расчета 2Гц на 1бит ⁄ с скорости передачи информации.

Три рассмотренных параметра позволяют представить любой сигнал в трехмерном пространстве с координатами Т_с , D_с, ∆F_с в виде параллелепипеда с объемом V _c = Т_с ∙ D_с ∙ ∆F_с = Т_с ∙ D_с ∙ 10lg (Р_{с макс} ⁄ Р_{с мин})

Объем сигнала пропорционален объему информации , которую он содержит. При этом один и тот же объем можно получить при различных значениях Т_{с ,} D_{с ,}  ∆F_с. Это используют на практике при преобразовании сигнала без потери количества информации.

Если передаваемый сигнал характеризуется объемом. то канал передачи характеризуется емкостью. Емкость канала также имеет три составляющие: Т_{к ,} D_{к ,}  ∆F_к. При передаче в общем случае необходимо обеспечить V _к ≥ V _{c .}

Контрольные вопросы:

1. Дать определение терминам: информация, сообщение, сигнал.

2. Привести пример источника сообщений по структурной схеме системы радиосвязи.

3. Что такое электромагнитная волна?

4. Какой диапазон частот относится к радиочастотному.

5. Перечислить названия диапазонов радиоволн.

Задание на СРС

1. Дать письменно характеристику каждому элементу структурной схемы системы радиосвязи.

[1, стр. 10-22].

Задание на СРСП

1. Вычислить длину волны гармонической электромагнитной волны в вакууме, если частота соответствующего ей радиочастотного колебания равна 50МГц.

Глоссарий

Рус.яз.	Каз.яз.	Англ.яз.
Информация	Ақпарат	The information
Сообщение	Хабар	The message
Волна	Толқын	Wave
Динамический диапазон	Динамикалық диапазон	Dynamic range
Спектр сигнала	Сигнал спектрі	Spectrum of a signal
Система	Жүйе	System

Лекция № 2