Физические характеристики сигнала

Рассмотренное выше нужно для того, чтобы выяснить, какие характеристики должен иметь канал связи, пропускающий такой сигнал. Такими характеристиками м.б.:

· длительность сигнала T;

· ширина полосы частот, или спектр сигнала В;

· отношение средней мощности сигнала Р и помехи Pп: D = log(P/Pп), или динамический диапазон сигнала D.

Эти три характеристики могут служить тремя координатами: времени, частоты и уровня

превышения сигнала над шумом, которые, при перемножении, дают объем сигнала:

V = TBD= ТВlog(P/Pп). (1 -4)

В результате получаем, что информация I, содержащаяся в сообщении, пропорциональна объему передаваемого сигнала.

1.1.4.1. Характеристики сигнала: АЧХ, ФЧХ и АФХ

Ширина полосы частот, или спектр B(w),аналогового сигнала обычно определяется ампли- тудно-частотной характеристикой (АЧХ) - зависимостью А(w) ,описывающей амплитуд- ный спектр сигнала, и фазочастотной характеристикой (ФЧХ) - зависимостью j (w), описы-вающей фазовый спектр сигнала. Более точно было бы говорить о комплексной величине B(jw)=A(jw)exp[j (jw)] - амплитудно-фазовой характеристике (АФХ), но ее используют обычно при теоретическом анализе.

АЧХ - одна из основных характеристик не только сигналов, но и каналов связи. Она м.б. измерена, что позволяет определить полосу пропускания Физические характеристики сигнала - student2.ru реального канала связи, используя понятия: верхняя fcp, и нижняя fср.н частоты среза АЧХ. Эти частоты отсчитываются на уров- не 0,707 по амплитуде (напряжения или тока) или на уровне 0,5 по мощности от максимально­- го амплитудного значения или значения на стандартной частоте (например, на частоте 1 кГц), т.е. Физические характеристики сигнала - student2.ru .

Полоса пропускания и емкость канала связи

Полоса пропускания

Полоса пропускания В, или Физические характеристики сигнала - student2.ru характеризует емкость канала связи в частотной области. Во временной области сигнал распространяется с определенной скоростью v, поэтому емкость канала характеризуется отрезком сигнала, способного быть переданным по каналу за единицу времени. Следовательно, емкость канала эквивалентна максимальной скорости передачи сиг­нала по каналу связи.

Аналоговый канал связи, имеющий определенную полосу пропускания В, м.б. использо­- ван для неискаженной передачи аналогового сигнала с Вас<В. В этом случае осуществляется передача сигнала с помощью основной полосы канала связи. В телефонии такая передача на­зывается основополосной (используется КТЧ с В=3,1кГц). Если Вас>В, то при передаче АФХ/АЧХ сигнала искажается, что приводит к изменению формы сигнала со всеми вытекаю­-щими отсюда последствиями (см. ниже рис.1-8в).

Если необходимо передать без искажений несколько (n) аналоговых сигналов, занимаю­-щих каждый полосу Вiас, то полоса пропускания Вканала связи в общем случае должно быть больше п´ Вас . В этом случае канал связи формально считается широкополосным(ШП), так как его Вд.б. в n-раз шире полосы пропускания отдельного сигнала (если Вас одинаковы). Эту "терминологическую" особенность нужно иметь в виду.

Самый простой вариант создания полосы Втакого ШП-канала (например, в телефонной связи) - составить ее как сумму из потдельных смежных Васосновополосных каналов: В = Физические характеристики сигнала - student2.ru где i=1...п. Для его создания используют технику мультиплексирования с разделени- ем но частоте(МРЧ, или FDM). Эта техника основана на методе амплитудной модуляции с одной боковой полосой (АМ-ОБП).

Итак, для создания ШП-систем нужно использовать технику модуляции несущей.

Емкость канала связи

Выше отмечалось, что емкость канала связи определяется 3 характеристиками:

· длительностью сеанса связи в канале Тк;

· шириной полосы частот канала Вк;

· динамическим диапазоном канала Dk = log(Pм/Pп), где Рм - допустимая мощность сигнала в канале, а Pп- поме­ха в канале.

Эти характеристики м.б. для канала теми координатами, которые и определят емкость канала:

СК = Тк Вк Dк = Тк Вк log(Pм/Pп).(1 -5)

Оперируя понятиями: объем сигнала и емкость канала, можно прийти к выводу, что сиг­нал м.б. передан по каналу связи, если его объем не превышает емкость канала, т.е.: Ск ³ V. Этот результат составляет суть теоремы Шеннона(1948) для дискретного цифрового канала без помех.

Наши рекомендации