Что такое электросвязь?
Передача информации посредством электрических сигналов, распространяющихся по проводам (проводная связь), или (и) радиосигналов (радиосвязь). К электросвязи относят, кроме того, передачу информации при помощи оптических систем связи.
На какие основные виды делится электросвязь?
Основные виды электросвязи: телефонная, телеграфная, факсимильная связь, передача данных (телекодовая связь), видеотелефонная связь.
Что такое радиосвязь?
Это передача информации с помощью радиоволн, т.е. электромагнитных волн, частота которых меньше 3*10 5 МГц (длинна волны более миллиметра).
Что является носителем информации в системах электросвязи?
В технических системах связи носителем информации выступает исключительно электромагнитное поле, которое способно распространяться в открытом пространстве в виде радиоволн, инфракрасного излучения, а так же вдоль металлического проводника (вызывая в нем электрический ток) или по прозрачным волокнам - в виде видимого света.
Что называется сигналом?
Сигнал (лат. signum - знак) - сообщение, отображенное на носителе информации.
Что такое аналоговый сигнал?
Аналоговый сигнал по своей структуре непрерывен во времени и характер его изменения аналогичен характеру изменения какого-либо физического параметра. Например, форма изменения напряжения на выходе микрофона аналогична изменению давления звука на мембрану микрофона. По структуре аналоговый сигнал непрерывен во времени.
Что представляет собой цифровой сигнал?
Цифровой сигнал формируется в результате преобразования аналогового сигнала. Для такой трансформации служит специальное устройство - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Следствием преобразования является дискретный набор импульсов, сформированных по определенному принципу, так называемому двоичному коду. В точке приема цифровой сигнал вновь преобразуют в аналоговый при помощи цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).
Какие преимущества у цифрового метода передачи информации?
Во первых, при передаче сигнала в цифровом виде возможно практически полностьюизбавиться от помех, возникающихпри его распространении по каналам связи. Для аналогового способа передачи информации сигнала это невозможно даже при применении самых совершенных технологий.
Благодаря тому, что любые сигналы в цифровом виде представлены однотипно, цифровая технология позволяет сделать сети связи универсальными и использовать одни и те же каналы связи для передачи сообщений разного типа: телефонных, факсимильных, телевизионных и т.д. К тому же, сигнал в цифровом виде возможно более успешно зашифровать.
Каким образом сообщение отображается на радиоволнах?
Сообщение отображается на радиоволнах за счет модуляции.
Что такое модуляция?
Модуляция есть наложение информационного сигнала на несущий сигнал за счет изменения его параметров - амплитуды, частоты, фазы. Отсюда названия видов модуляции - амплитудная, частотная, фазовая.
Какова главная задача связи в ОВД?
Обеспечение четкой и бесперебойной передачи сообщений в целях непрерывного управления органами внутренних дел в любых условиях оперативной обстановки.
Каковы требования к связи в ОВД?
Своевременность. Способность обеспечивать передачу (прием) сообщений в сроки, обусловленные оперативной обстановкой.
Надежность. Способность обеспечить непрерывное управление деятельностью ОВД в любых условиях оперативной обстановки
Защищенность (безопасность) . Способность обеспечить скрытность, конфиденциальность, целостность и доступность информации легальным пользователям.
Пропускная способность . Способность обеспечивать доставку информации в установленные сроки.
Достоверность . Степень точности воспроизведения информационных сообщений в пункте приема
Устойчивость. Способность системы связи обеспечивать управление ОВД в условиях воздействия на ее элементы деструктивных факторов техногенного и природного характера.
Что такое система связи ОВД?
Совокупность радиосетей сухопутной подвижной связи ОВД составляет систему радиосвязи ОВД. Главным оператором системы радиосвязи является руководитель подразделения связи органа внутренних дел, на территории которого разворачивается система.
Что называется сетью радиосвязи ОВД?
Какие недостатки имеются у систем радиосвязи?
Системам радиосвязи, преимущественно конвенциальным, характерны следующие недостатки:
· вероятность перехвата сообщений по радиоканалам, особенно при использовании ненаправленных излучателей;
· возможность ввода ложных сообщений в радиоканалы под маской одного из корреспондентов;
· реальность постановки преднамеренных помех с целью недопущения передачи по радиоканалу;
· возможность определения местоположения радиостанций работающих корреспондентов путем пеленгования с использованием специальной аппаратуры.
Что такое дуплексная связь?
Процесс двухсторонней связи между двумя абонентами с одновременной передачей сообщений в обоих направлениях.
Чем характеризуется симплексная связь?
Позволяет корреспондентам вести прием и передачу только поочередно. В системах радиосвязи реализация симплексного режима может осуществляться за счет одной частоты - одночастотный симплекс или двух частот - двухчастотный симплекс (ДЧС).
Кто такой абонент?
Пользователь, имеющий право доступа к системе обработки или передачи информации. Для этих целей абоненту может быть выделен абонентский номер или уникальный код идентификации.
Что включают в себя технические системы связи ОВД?
Совокупность узлов и станций связи, соединенных между собой линиями связи в порядке, соответствующем организации управления, принятой в ОВД.
Что такое узел связи?
Составная часть сети связи для объединения и распределения потоков сообщений.
Что такое станция связи?
Специально оборудованное предприятие, обслуживающее определенные территории, ведущее систематические наблюдения и исследования в области связи.
Что представляет собой линия связи?
Совокупность технических устройств и физической среды, обеспечивающая передачу и распространение сигналов от передатчика к приемнику. Составная часть канала связи (канала передачи). Иногда в состав канала связи включается несколько линий связи (на различных участках протяжённого канала связи используются воздушные, кабельные, радиорелейные и др. линии связи).
Что такое канал связи?
Канал передачи информации, включающий технические устройства и физическую среду передачи сигналов от передатчика к приемнику. Каналы связи различают по виду передаваемой информации (телеграфный, телефонный, радиовещательный и др. каналы). Бывают проводные и беспроводные.
Чем отличаются проводные каналы связи от беспроводных?
Проводные каналы реализуются, когда сигнал передается по двухпроводной линии или по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС). Беспроводные каналы реализуются при передаче информации за счет радиоволн или инфракрасного излучения.
Что такое ширина полосы пропускаемых частот канала связи?
Пропускная способность или диапазон частот электросигнала, передачу которых может обеспечить канал связи.
На что влияет ширина полосы пропускаемых частот канала связи?
Характеризует способность передавать широкополосный сигнал, выдерживать трафик. Например, для телефонной связи ширина полосы пропускаемых частот составляет 3100 Гц (от 300 Гц до 3400 Гц). Этого диапазона достаточно для передачи речевых сообщений с хорошим качеством. Качественная же передача видеосигнала требует в тысячи раз большей пропускной способности канала связи. Необходимость передавать широкополосный сигнал влечет за собой существенное усложнение каналообразующей аппаратуры.
Что такое трафик?
Нагрузка, создаваемая потоком вызовов, сообщений и сигналов, поступающих на средства связи.
Какой технический каналы связи обладает наибольшей пропускной способностью?
Канал, построенный на волоконно-оптической линии связи (ВОЛС).
Что такое сеть электросвязи?
Технологическая система, включающая в себя средства и линии связи и предназначенная для электросвязи или почтовой связи. Сети электросвязи могут обеспечивать между неподвижными абонентами фиксированную (или стационарную) связь и между мобильными - подвижную (или мобильную) радиосвязь.
Какие бывают сети фиксированной электросвязи и для чего они предназначены?
Сети фиксированной электросвязи предполагают невозможность свободного перемещения абонентов. Делятся на сети:
· телефонной связи, предназначенные для передачи речевой информации;
· телеграфной связи - для передачи букв, цифр, символов;
· факсимильной связи - для передачи плоских изображений;
· ретрансляторной связи - для создания канала связи при помощи радиоволн;
· телевизионного наблюдения - для передачи видеосигнала со стационарных телекамер;
· передачи данных - для обмена различными видами информации между подразделениями ОВД;
· IP-телефонии - для осуществления телефонной и видеотелефонной связи с использованием международной сети интернет;
· широкополосного доступа по фиксированным линиям связи - для высокоскоростного обмена информацией.
Какие преимущества у фиксированной электросвязи?
1) отсутствие взаимных помех при совместной прокладке большого количества линий на ограниченной территории (при соблюдении установленных правил прокладки), что дает возможность создавать телефонные станции, обслуживающие большое количество абонентов;
2) малый уровень собственных помех в каналах проводной связи, что обеспечивает относительно высокое качество связи, а также своевременность доставки и достоверность передаваемых сообщений;
3) относительная скрытость передачи сообщений (для несанкционированного снятия информации требуется знать, где проходит линия к конкретному абоненту);
4) здесь сложнее, чем в радиосвязи, создать преднамеренные помехи, препятствующие обмену информацией, так как этот процесс связан с необходимостью получения сведений о местонахождении абонентов и трассы прокладки линии между ними, о времени ведения переговоров и т.д.
К недостаткам фиксированной связи следует отнести потребность в значительных финансовых и материальных затратах на создание и эксплуатацию линий и сетей проводной связи. Это связано с ведением дорогостоящих земляных работ (особенно в городах), использованием дорогих цветных металлов в проводах и целым рядом других факторов;
Какие бывают сети мобильной радиосвязи?
· конвенциальные (симплексные) радиосети;
· транкинговые радиосети;
· пейджинговые радиосети;
· спутниковые;
· системы сотовой связи;
· системы широкополосного беспроводного радиодоступа (ШБД).
Каковы характерные особенности радиосетей мобильной связи?
Конвенциональные радиосети используют принцип фиксированного закрепления каналов связи за определенной группой абонентов. Таким системам характерна, с одной стороны, наименьшая пропускная способность, определяемая достижимым количеством абонентов, работающих на одном канале, а с другой - наибольшая оперативность связи, характеризующаяся временем установления канала связи. Конвенциальные радиосети, в свою очередь, делятся на диспетчерские и репитерные (ретрансляторные) .
Пейджинговая сетьвключает в себя технические и программные средства, с помощью которых, в пределах заданной зоны обслуживания, осуществляется односторонняя передача по радиоканалу цифровых, буквенно-цифровых, звуковых сообщений ограниченного объема на миниатюрный приемник пользователя. Основные компоненты: базовая станция, система сбора информации, пейджер (миниатюрный приемник сообщений).
Спутниковые системы связи представляют собой совокупность наземных абонентских спутниковых станций, работающих через космический аппарат-ретранслятор под управлением центральной станции.
Системы беспроводного широкополосного радиодоступа (ШБД) предназначены для помехоустойчивой передачи (приема) по радиоканалу информации с использованием сигнала малой мощности; при этом в системах ШБД используется значительно более широкая полоса частот, чем это требуется при обычной передаче.
Какова основная идея транкинга?
Основная идея в обеспечении равного доступа абонентов к общему частотному ресурсу. Все пользователи делят между собой общую группу радиоканалов, а выделение свободных каналов осуществляется автоматически по требованию абонентов. Такой подход существенно повышает эффективность использования спектра по сравнению с конвенциальными системами, в которых абонент закрепляется за частотным каналом.
Когда нужен транкинг?
При высокой плотности абонентов и необходимости централизованного управления системой. Например, когда:
· количество потенциальных пользователей более 150;
· требуется гарантированная, надежная, оперативная, защищенная связь,
· в наличии 4 и более независимых в текущей работе групп пользователей, но требующих оперативного совместного взаимодействия в нестандартных и чрезвычайных ситуациях;
· автопарк больше 30 автомобилей;
· имеется потребность одновременно в групповых, индивидуальных переговорах, а также в выходе в телефонную сеть.
Насколько эффективнее транкинговая система?
Одна 4-канальная система транкинговой связи в 7,5 раз эффективнее конвенциональной системы с тем же количеством каналов. Эффективность использования частотного ресурса определяет экономическую эффективность применения транкинговых систем. Считается, что транкинговая система становится экономически эффективной при количестве абонентов более 50-100.
Что является основным элементом транкинговой радиосети?
Основным элементом сетей транкинговой радиосвязи является базовая станция, включающая несколько ретрансляторов с соответствующим антенным оборудованием и контроллер, который управляет работой базовой станции коммутирует каналы ретрансляторов, обеспечивает выход на телефонную сеть общего пользования или другую сеть фиксированной связи.
Каковы преимущества транкинга по сравнению с конвенциальными радиосетями?
По сравнению с конвенциальными сетями, сети транкинга обладают повышенной пропускной способностью, расширенными функциональными возможностями, разнообразными типами вызова (групповой, индивидуальный, широковещательный), большей зоной территориального охвата.
Какова архитектура транковых систем?
Архитектура транковых систем основана на сети соединенных друг с другом базовых станций, каждая из которых обслуживает определенную зону. Такая архитектура позволяет строить сети радиосвязи самого различного масштаба: от локальных однозоновых сетей до крупных региональных сетей с широким территориальным охватом. При этом сохраняется возможность централизованного управления сетью, что практически невозможно в конвенциальных сетях.
Какие возможности транкинговых систем являются уникальными?
По сравнению с сотовыми системами подвижной связи транкинговые системы обеспечивают ряд новых возможностей. К ним прежде всего относится возможность групповой связи, которая является основным видом взаимодействия в сетях сухопутной подвижной радиосвязи ОВД. Кроме этого, в транкинговых сетях возможны приоритетные и аварийные вызовы, динамическая перегруппировка абонентов, что недоступно абонентам сотовых сетей. Важнейшим преимуществом является высокая скорость установления соединения. В транкинговых системах время установления канала связи, как правило, не более 0,5 с, тогда как сотовые системы не позволяют установить соединение быстрее, чем за 5 с.
Что обеспечивает система пейджинговой связи?
Персональный радиовызов (пейджинг) - услуга электросвязи, обеспечивающая одностороннюю беспроводную передачу информации в пределах обслуживаемой зоны.
Для чего предназначена система пейджинговой радиосвязи ОВД?
Системы пейджинговой радиосвязи ОВД предназначены для организации связи оповещения и передачи формализованной информации подвижным объектам.
Из каких элементов состоит система пейджинговой связи?
Из системы сбора информации, двух комплектов оборудования - базового и абонентского. Базовое оборудование предназначено для передачи информационных сообщений для абонента в эфир, а абонентское - для приема этих сообщений.
Когда эффективны пейджинговые системы?
Системы персонального радиовызова (СПРВ), особенно эффективны в условиях ограниченной территории, а также если мобильная связь (радиотелефон) экономически не оправдана. Высокая экономическая эффективность системы пейджинговой связи достигается за счет:
Резкого ограничения необходимого для связи ширины спектра частот путем односторонней передачи сообщений всем абонентам, закрепленным за одним оператором на одной радиочастоте;
Значительного уплотнения передаваемых сигналов во времени (путем последовательной пакетной передачи накопленной информации от каждого абонента);
Сравнительно небольших затрат на базовое оборудование, т.к. радиопередатчик пейджинговой системы может работать в достаточно большом радиусе.
Для чего предназначена системы широкополосного беспроводного радиодоступа (ШБД)?
Для помехоустойчивой передачи (приема) по радиоканалу информации с использованием сигнала малой мощности. При этом в системах ШБД используется значительно более широкая полоса частот, чем это требуется при обычной передаче.
Что включает в себя система ШБД?
· специальные коммутаторы, обеспечивающие управление сетью и повышение ее защищенности.
Что обеспечивает система ШБД?
· передачу видеоинформации в реальном масштабе времени;
· доступ к базам данных;
· IP-телефонию;
· подключение к ТФОП;
· организацию беспроводных локальных сетей и т.д.
Какие данные должны быть в телефонограмме, чтобы она являлась документом?
При посылке телефонограммы в соответствующем журнале фиксируются:
1. Получатель и его адрес.
2. Исходящий номер.
3. Дата и время передачи.
4. Фамилия должностного лица, подписавшего документ.
5. Фамилия лица, передавшего документ.
На приемной стороне входящий документ снабжается дополнительными реквизитами (входящий номер, дата и время приема, фамилия лица, принявшего документ).
Что представляют собой абонентские устройства?
Устройства размещающиеся в конечном пункте системы связи: телефонные, телеграфные, факсимильные аппараты, компьютеры и пр. С ними непосредственно работает абонент.
Чем различаются телефонные аппараты системы МБ и ЦБ?
Системой питания и способом посылки вызова. Телефонные аппараты системы МБ питаются от собственного источника питания, вызывной сигнал посылается вручную индуктором, телефонный аппарат системы ЦБ питается от центральной станции, вызов посылается снятием микротелефонной трубки с соответствующих рычагов.
Что понимается под диапазоном частот в радиосвязи?
Полоса электромагнитных частот, которой присвоено условное наименование. Например, ОВЧ-диапазон - очень высокие частоты (30–300 МГц), УВЧ - ультравысокие частоты (300–3000 МГц), СВЧ - сверхвысокие частоты (3–30 ГГц).
Что такое шаг частотной сетки?
Величина в кГц между соседними частотами.
Какие диапазоны частот и для каких целей используются в ОВД?
ОВЧ-диапазон (полоса 40–46 МГц).Используется для организации стационарной радиосвязи в сельской местности (в основном для связи с участковыми, несущими службу в сельской местности).
ОВЧ-диапазон (полосы 148–148,975; 171–172,975 МГц).Используется для организации подвижной оперативной радиосвязи. В вышеуказанных поддиапазонах шаг частотной сетки составляет 25 кГц.
УВЧ-диапазон (полосы 450–453 МГц и 460–463 МГц). Шаг частотной сетки 12,5 кГц. Активно используется подразделениями ОВД г. Москвы и Санкт-Петербурга.
СВЧ-диапазон (5350 МГц; 5650 МГц, полосы частот общего пользования).Используется для организации стационарной связи на небольшие расстояния (до 10–15 км) путем создания цифровых широкополосных высокоскоростных каналов радиосвязи либо радиорелейных линий.
Какова дальность связи в ОВЧ-диапазоне?
Теоретически - в пределах прямой видимости.
Каким образом организуется радиосвязь в ОВД?
Путем организации радионаправлений и радиосетей.
Что такое радиосеть?
Радиосеть - это совокупность радиосредств, работающих на общих частотах. Позволяет организовать связь по принципу «точка-многоточка».
Что такое радионаправление?
Совокупность радиосредств, позволяющих организовать радиосвязь между двумя корреспондентами на выделенных только для них частотах (частотных каналах).
Как устроена симплексная радиосеть одночастотного симплекса?
Состоит из центральной (или главной) радиостанции и некоторого количества абонентских радиостанций. Они позволяют организовать связь по варианту «точка-многоточка». Рекомендуемое количество радиостанций в такой радиосети не более тридцати. Главная радиостанция руководит абонентскими радиостанциями, следит за правилами ведения радиообмена, оказывает помощь в установлении связи другим радиостанциям.
Как устроена симплексная радиосеть двухчастотного симплекса?
В этой системе абоненты осуществляют связь исключительно через ретранслятор, который располагают в наиболее высокой топографической точке местности, на высотных сооружениях. При этом на передачу и на прием используются разные частоты, вследствие чего прямая связь (минуя ретранслятор) между абонентами невозможна.
Что такое ретранслятор?
Устройство, обеспечивающее прием сигнала от одного корреспондента, его усиление и передачу другому корреспонденту (или группе корреспондентов).
Какие преимущества дает способ связи через ретранслятор?
Главное преимущество - расширение зоны возможной радиосвязи, за счет широкого охвата территории высоко располагающимся ретранслятором.
Что представляет собой мобильная радиостанция?
Радиостанция, предназначенная для установки в автомашинах. Запитывается от бортовой сети. В комплект поставки вместе с приемопередатчиком (непосредственно станция) обычно включается кабель питания от бортовой сети, монтажно-установочный комплект, выносной микрофон, а также автомобильная антенна.
Что такое радиообмен?
Передача и прием радиограмм, сигналов, команд и ведение переговоров по радио.
Что включают в себя радиоданные?
1. Порядковый номер радиосети.
2. Позывные должностных лиц или индексы для их набора.
3. Тип и мощность радиостанции.
4. Номера тетрадей позывных.
5. Рабочую и запасную частоты.
6. Время работы радионаправления или радиосети и сигналы, по которым начинается и заканчивается эта работа.
Какие бывают виды радиообмена?
На какие фазы делится радиообмен?
На три фазы: установка связи, передача сообщения, завершение радиообмена.
Каков порядок установки связи?
Порядок следующий:
Радиостанция включается на прием, и радист (оператор) путем прослушивания убеждается в том, что радиообмен между станциями данной сети в этот момент не ведется;
При отсутствии радиообмена радиостанция переключается на передачу и осуществляется вызов требуемого абонента, например: «Вологда, я - Донецк, Вологда, я - Донецк, я - Донецк. Прием»;
Вызываемая радиостанция отвечает: «Донецк, я - Вологда, слышу хорошо. Я - Вологда, прием».
Двусторонняя радиосвязь считается установленной, если радиостанция получила ответ на вызов и подтвердила, что слышит этот ответ.
Какие существуют способы доведения информации до корреспондента?
Существует три способа доведения информации до корреспондента(ов):
Бесквитанционный, когда не требуют подтверждения о приеме сообщения получателем;
Квитанционный способ, когда подтверждается получателем факт приема сообщения, например: «Дунай, я - Волга. Сообщение принял, я - Волга. Прием»;
Способ обратной проверки, когда подтверждение в приеме радиограммы дается путем ее полного повтора. Практикуется для передачи важных сообщений, в которых недопустимы искажения.
Дунай, я - Волга. 118, 225. Как поняли меня, Прием.
Волга, я - Дунай. Понял Вас. 118, 225. Прием.
Как передаются сообщения в условиях плохой слышимости?
В условиях плохой слышимости трудно произносимые слова передаются раздельно, по буквам. При этом каждая буква передается словом, начинающимся на эту букву. Например, слово «ствол» передается так: «Семен, Татьяна, Василий, Ольга, Леонид».
Как передается информация, раскрывающая существо оперативного мероприятия?
При передаче информации, раскрывающей существо оперативного мероприятия, используют переговорные таблицы. Переговорные таблицы представляют собой совокупность сообщений и соответствующих им цифровых кодов. Например, передача сообщения в кодах может выглядеть так:
Волга, Волга, я - Дон. 118, 209, 118, 209. Как поняли меня? Прием.
Дон, я - Волга. Понял Вас. 118, 209.
Приняв такое сообщение, радиоабонент расшифровывает его посредством переговорной таблицы.
Каков порядок передачи циркулярного сообщения?
Для передачи циркулярного сообщения, т.е. адресованного всем радиостанциям сети, радист (оператор) главной станции прослушивает радиосети, убеждается в том, что все радиостанции сети свободны от обмена, и передает предварительный вызов по форме: «Внимание всем, я (называет свой позывной). Подготовиться к приему». Эти слова повторяются два раза, пауза - минута, затем передается текст сообщения два раза. При уверенной радиосвязи циркулярные сообщения (радиограммы) передаются без предварительного оповещения. Если сообщение передается не всем абонентам, то в этом случае перед текстом сообщения называются позывные абонентов, которым передается сообщение. Подтверждение в приеме сообщения радиостанциями производится по форме обычного подтверждения в приеме. Очередность передачи подтверждения определяется последовательностью переданных позывных. Если позывные не были названы, подтверждение о приеме сообщения не дается.
Какие требования предъявляются к радиообмену?
Радиообмен должен быть кратким, содержать минимальное количество слов и фраз. Переговоры по личным вопросам запрещаются.
Что запрещается при ведении радиообмена?
Запрещается:
· передавать по открытым каналам связи сведения, составляющие военную или государственную тайну;
· работать произвольными или искаженными радиоданными (на других частотах, позывных и пр.);
· передавать открытым текстом сообщения, раскрывающие существо оперативных мероприятий. Служебная информация, имеющая оперативный интерес, передается при помощи переговорных таблиц;
· называть фамилии или звания должностных лиц;
· называть названия и местонахождение режимных объектов;
· сообщать место дислокации и количество постов ДПС;
· сообщать количество вооружений и спецтехники;
· сообщать количество человеческих жертв при дорожно-транспортных происшествиях, пожарах, стихийных бедствиях и несчастных случаях.
При несении службы сотрудниками ОВД в боевых условиях количество сведений, запрещенных к передаче по открытым каналам связи, существенно увеличивается.
Когда радиообмен должен проводиться без позывных?
Во всех радиосетях при удовлетворительной слышимости радиообмен должен проводиться без позывных. Оператор обязан всегда проявлять разумную инициативу в сокращении служебных переговоров при установлении связи и ведении радиообмена.
Когда обязательно называются позывные при радиообмене?
При установке связи, перед завершением радиообмена, перед передачей циркулярного сообщения.
Аккумуляторы какого типа используются в ОВД?
Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd), никель-металл-гидридные (Ni-MH), литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (Li-Pol), свинцово-кислотные (Lead Acid).
Чего не следует допускать при эксплуатации аккумуляторов?
При эксплуатации аккумуляторов не следует допускать:
Глубокого разряда. Он возникает, при продолжении работы радиостанции после срабатывания индикатора разряженности батареи;
Перезаряда, который возникает при превышении времени заряда, как правило при использовании неавтоматизированных зарядных устройств;
Заряда (разряда) с высоким током. Возникает при использовании «быстрых» зарядных устройств, которые осуществляют заряд с высоким током зарядки;
Заряда при пониженной температуре окружающей среды, что приводит к недозаряду батарей. Соответственно снижается разрядная емкость батарей. Заряд аккумуляторных батарей должен проводиться при температуре (20±5) °С. В зимнее время аккумуляторные батареи должны быть выдержаны не менее одного часа в помещении с температурой (20±5) °С перед началом заряда.
Какие типы антенн используются в радиостанциях ОВЧ диапазона?
Штыревые, витые и гибкие.
Какие дополнительные возможности имеются в цифровых системах радиосвязи?
Более экономичное расходование частотного ресурса. Например, в цифровых системах в полосе частот 25 кГц возможно реализовать несколько голосовых каналов (в ТЕТРА четыре), в аналоговых же системах - лишь один канал. Бóльшая чем в аналоговых системах защищенность передаваемой информации, лучшее качество передаваемых сигналов и пр.
Какие цифровые стандарты радиосвязи Вы можете указать?
EDACS, разработанный фирмой Ericsson ; TETRA, разработанный Европейским институтом телекоммуникационных стандартов; АРСО 25, разработанный Ассоциацией официальных представителей служб связи органов общественной безопасности; Tetrapol, разработанный фирмой Matra Communication (Франция); iDEN, разработанный фирмой Motorola (США); DMR, разработан Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI).
Какой стандарт цифровой радиосвязи в системе МВД России принят в качестве основного?
Приказом Министра внутренних дел РФ от 25 ноября 2005 г. №963 стандарт цифровой радиосвязи АРСО-25 утвержден в качестве основного в системе МВД России.
Что такое дальность радиосвязи?
Максимальное расстояние, на котором обеспечивается обмен информацией между приемником и передатчиком с заданным качеством.
Какие внутренние факторы влияют на дальность радиосвязи?
Основные факторы, обусловленныерадиостанцией:
· степень заряженности аккумуляторов. Разряженные аккумуляторы значительно снижают дальность связи;
· типы применяемых антенн. Максимальную дальность обеспечивают штыревые антенны, минимальную - гибкие;
· чувствительность приемника радиостанции. Чем меньший сигнал воспринимается, тем больше дальность связи;
· мощность радиопередатчика. Более мощный сигнал, излучаемый с антенны, обеспечивает бóльшую дальность связи.
Какие внешние факторы влияют на дальность радиосвязи?
Внешними факторами, уменьшающими дальность связи, являются: рельефная поверхность (овраги, горы, возвышенности), препятствия (строения, лес, металлические или железобетонные сооружения), поперечно идущие линии электропередач. Увеличивается дальность связи при размещении антенн на возвышенности, при наличии между корреспондентами сред, хорошо проводящих или отражающих электросигнал, например, железнодорожного полотна, поверхности воды.
Что такое ТЕТРА?
TETRA представляет собой стандарт цифровой транкинговой радиосвязи (см. Что такое транкинг?), состоящий из ряда спецификаций, разработанных Европейским институтом телекоммуникационных стандартов ETSI (European Telecommunications Standards Institute). В настоящее время TETRA расшифровывается как Наземное транкинговое радио (TErrestrial Trunked RAdio).
Что означает открытый стандарт ТЕТРА?
Открытый стандарт предусматривает совместимость оборудования различных производителей. Доступ к спецификациям TETRA свободен для всех заинтересованных сторон, вступивших в ассоциацию "Меморандум о взаимопонимании и содействии стандарту TETRA" (MoU TETRA).
Оборудование TETRA выпускается ведущими мировыми производителями, такими как Motorola, Nokia, OTE, Rohde&Schwarz и др. Сети TETRA развернуты во многих европейских странах, а также ряде стран Азии, Африки и Южной Америки.
Каковы технические характеристики ТЕТРА?
Краткие технические характеристики. Радиоинтерфейс стандарта TETRA предполагает работу в стандартной сетке частот с шагом 25 кГц и минимальным дуплексным разносом радиоканалов 10 МГц. На одной физической частоте может быть организовано до 4 независимых информационных каналов.
Какие сообщения можно передавать в стандарте ТЕТРА?
Стандарт TETRA поддерживает как передачу речи, так и данных. При этом речь и данные могут передаваться одновременно с одного терминала по различным информационным каналам. Цифровые интегрированные решения в стандарте TETRA позволяют объединять классические функции профессиональной радиосвязи (оперативной и групповой речевой связи), передачи данных и беспроводной телефонии.
Каковы перспективы развития стандарта ТЕТРА?
В настоящее время завершается разработка второй стадии стандарта (TETRA Release 2 (R2)), направленной на интеграцию с мобильными сетями 3-го поколения, кардинальное увеличение скорости передачи данных, переход от специализированных SIM-карт к универсальным, дальнейшее увеличение эффективности сетей связи и расширение возможных зон обслуживания.
Классификация систем электросвязи по назначению (видам передаваемых сообщений) и виду среды распространения сигналов
Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы
Классификация систем электросвязи весьма разнообразна но в основном определяется видами передаваемых сообщений средой распространения сигналов электросвязи и способами распределения коммутации сообщений в сети рис.2 Классификация систем электросвязи по видам передаваемых сообщений и среды распространения По виду передаваемых сообщений различают следующие системы связи: телефонные передачи речи телеграфные передачи текста факсимильные передачи неподвижных изображений теле и звукового вещания передачи подвижных изображений и...
Классификация систем электросвязи по назначению (видам передаваемых сообщений) и виду среды распространения сигналов.
Классификация систем электросвязи весьма разнообразна, но в основном определяется видами передаваемых сообщений, средой распространения сигналов электросвязи и способами распределения (коммутации) сообщений в сети (рис. 1.2.2).
Рисунок 1.2.2 Классификация систем электросвязи по видам
передаваемых сообщений и среды распространения
По виду передаваемых сообщений различают следующие системы связи: телефонные (передачи речи), телеграфные (передачи текста), факсимильные (передачи неподвижных изображений), теле и звукового вещания (передачи подвижных изображений и звука), телеизмерения, телеуправления и передачи данных.
По назначению телефонные и телевизионные системы делятся на вещательные, отличающиеся высокой степенью художественности воспроизведения сообщений, и профессиональные, имеющие специальное применение (служебная связь, промышленное телевидение и т.п.). В системе телеизмерения измеряемая физическая величина (температура, давление, скорость и т.п.) с помощью датчиков преобразуется в первичный электрический сигнал, поступающий в передатчик. На приёмном конце переданную физическую величину или её изменения выделяют из сигнала и наблюдают или регистрируют с помощью записывающих приборов. В системе телеуправления осуществляется передача команд для автоматического выполнения определённых действий.
Системы передачи данных , обеспечивающие обмен информацией между вычислительными средствами и объектами автоматизированных систем управления, отличаются от телеграфных более высокими скоростями и верностью передачи информации.
В зависимости от среды распространения сигналов различают системы (линии) проводной связи (воздушные, кабельные, волоконно-оптические и др.) и радиосвязи. Кабельные системы связи являются основой магистральных сетей дальней связи, по ним осуществляется передача сигналов в диапазоне частот от десятков кГц до сотен МГц. Весьма перспективными являются волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). Они позволяют в диапазоне от 600 до 900 ГГц (0,5...0,3 мкм) обеспечить очень большую пропускную способность (сотни телевизионных или сотни тысяч телефонных каналов). Наряду с проводными линиями связи широко используются радиолинии различных диапазонов (от сотен кГц до десятков ГГц). Эти линии более экономичны и незаменимы для связи с подвижными объектами. Наибольшее распространение для многоканальной радиосвязи получили радиорелейные линии (РРЛ) метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов на частотах от 60 МГц до 40 ГГц. Разновидностью РРЛ являются тропосферные линии с использованием отражений от неоднородностей тропосферы. Всё большее применение находят спутниковые линии связи (СЛС) РРЛ с ретранслятором на ИСЗ. Для этих линий (систем) связи отведены диапазоны частот от 4 до 6 и от 11 до 27,5 ГГц. Большая дальность при одном ретрансляторе на спутнике, гибкость и возможность организации глобальной связи важные преимущества СЛС.
Диапазоны частот электромагнитных колебаний, используемые в системах радиосвязи, представлены в табл. 1.2.1.
Таблица 1.2.1 Диапазон частот электромагнитных колебаний,
используемых в системах радиосвязи
Системы связи могут работать в одном из трёх режимов:
Симплексном передача сообщений осуществляется в одном направлении от источника к получателю;
Дуплексном обеспечивается возможность одновременной передачи сообщений в прямом и обратном направлении;
Полудуплексном обмен сообщений осуществляется поочередно.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать |
|||
| 51285. | Изучение явления интерференции света с помощью бипризмы Френеля | 82 KB | |
| Цель работы: Изучение поляризованного света явлений вращения плоскости поляризации в оптически активных растворах и магнитных полях определение постоянной вращения постоянной Верде и концентрация оптически активных растворов. Приборы и принадлежности: круговые поляриметры трубки с оптически активными соленоид выпрямитель миллиметровка Определение постоянной вращения сахарных растворов.5 По формуле вычислим концентрацию: Вывод: в ходе работы изучили: излучение поляризованного света явление вращения плоскости поляризации в... | |||
| 51286. | исследование дисперсии стеклянной призмы | 74 KB | |
| Цель работы: Наблюдение линейных спектров испускания определение показателя преломления оптического стекла для различных длин волн и построение кривой дисперсии этого стекла определение дисперсионных характеристик призмы. Определение зависимости Преломляющий угол... | |||
| 51287. | Изучение явления интерференции света в тонких плёнках на примере колец Ньютона | 131.5 KB | |
| Цель работы: изучение явления интерференции света определение радиуса кривизны линзы с помощью колец Ньютона определение длины волны пропускания светофильтров | |||
| 51289. | 42.5 KB | ||
| Цель работы: изучение методов получения когерентных источников света искусственным делением фронта световой волны бипризма Френеля; изучение явления интерференции света; определение длины волны источника света и расстояний между когерентными источниками света. Приборы и принадлежности: источник света светофильтры раздвижная щель бипризма Френеля микроскоп с отсчет ной шкалой оптические рейтеры.Определение длины волны источника света. Вывод: изучили методы получения когерентных источников света искусственным делением... | |||
| 51290. | Иучение явления интерференции света с помощью бипризмы Френеля | 52.5 KB | |
| Цель работы: Изучение методов получения когерентных источников света искусственным делением фронта световой волны бипризма Френеля; изучение явления интерференции света. Приборы и принадлежности: источник света светофильтры раздвижная... | |||
| 51291. | Дифракция света в лазерных лучах | 55 KB | |
| Газовый лазер непрерывного действия ЛГ-75 или ЛПМ-11, рейтер с дифракционными объектами (раздвижная щель, тонкая нить, две взаимно перпендикулярные нити), экран с отсчетными линейками. | |||
| 51292. | Финансы и финансовая деятельность | 178.88 KB | |
| Финансы - это экономические денежные отношения по формированию, распределению и использованию фондов денежных средств государства, его территориальных подразделений, а также предприятий, организаций и учреждений, необходимых для обеспечения расширенного воспроизводства и социальных нужд, в процессе осуществления которых происходит распределение и перераспределение общественного продукта и контроль за удовлетворением потребностей общества. | |||
Любая система связи является системой передачи, в которой объектом передачи являются сообщения. Всякое сообщение есть совокупность сведений о состоянии какой-либо материальной системы, которые передаются человеком (устройством), наблюдающим эту систему, другому человеку (устройству), не имеющему возможности получить эти сведения путем непосредственных наблюдений. Материальная система вместе с наблюдателем представляет собой источник сообщений (корреспондент).
Источник выдает сообщения из некоторого множества возможных сообщений. Это множество может быть конечным (например, буквенный текст) или бесконечным (например, телефонное сообщение). Каждая буква, например, принадлежит конечному множеству, образующему алфавит, а каждое слово – конечному множеству, образующему словарь. Множество сообщений совместно с их вероятностями появления (априорными вероятностями) называется ансамблем сообщений.
С математической точки зрения всякое сообщения можно представить в виде некоторой функции времени m(t), которая может быть как непрерывной функцией непрерывного времени (например, при передаче речи), так и последовательностью чисел (слов, букв), т.е. функцией дискретного времени.
Чтобы сообщение могло быть передано получателю, необходимо воспользоваться каким-либо переносчиком. В качестве переносчика можно использовать любой физический процесс, например, электрический ток в проводе (проводная связь), электромагнитное поле (радиосвязь), звуковые волны, световой луч и т.д.
Изменяющаяся физическая величина S(t) , отображающая передаваемое сообщение m(t), называется сигналом. Очевидно, что каждому сообщению должен соответствовать свой сигнал, чтобы на приемной стороне по принятому сигналу можно было однозначно определить переданное сообщение.
| Источник сообщений |
| помехи |
Рис. 1.1. Блок-схема системы связи
следующих операций: преобразования неэлектрической величины в электрическую, кодирования и модуляции. Первая операция необходима при передаче любых сообщений - дискретных и непрерывных. Например, при передаче речи она состоит в преобразовании звукового давления в пропорционально изменяющийся электрический ток микрофона.
Дискретные сообщения представляют собой случайную последовательность некоторых элементов m1,m2,...mn. Эта
последовательность на передающей стороне может быть преобразована по определенному закону в другую последовательность
a1,a2,…,al ,более удобную с технической точки зрения.
Операция преобразования последовательности {mn} последовательность {al} называется кодированием и осуществляется кодирующим устройством. Способы и цели кодирования могут быть различными.
Чаще всего кодирование состоит в дополнительном расчленении каждого элемента последовательности. При передаче письменного текста, например, каждой букве соответствует некоторая новая последовательность символов ai , называемая кодовой комбинацией. Если кодовая комбинация содержит N символов, каждый из которых принимает одно из m возможных значений, то число возможных комбинаций будет равно M = mn Число m называется основанием, а n - знатностью кода. Если m = 2, то код называется двоичным. При передаче дискретных сообщений в телеграфии широко используется, например, пятизначный двоичный код (m=2, n=5). Этот кoд обеспечивает передачу сообщений с объемом алфавита M =25 =32 буквы. Каждая буква при этом передается последовательностью из пяти токовых или бестоковых посылок ("нулей" и "единиц"). Коды, в которых все кодовые комбинации содержат одинаковое число элементов, называются равномерными. Иногда используются и неравномерные коды, каковым является, например, код Морзе.
Выше говорилось о так называемом примитивном кодировании, целью которого является упрощение используемой аппаратуры. В последнее время начинает широко использоваться помехоустойчивое кодирование, целью которого является повышение надежности работы систем связи при наличии помех.
При передаче непрерывных сообщений операция кодирования часто отсутствует. Однако в последнее время начинают применяться различные виды импульсной модуляции. При этом в качестве первичного переносчика используется периодическая последовательность импульсов. В этом случае оказываются возможными дискретные способы передачи и кодирования непрерывных сообщений.
Операции кодирования обычно осуществляются электрическими схемами. Различным последовательностям кодовых символов будут соответствовать последовательности элементов первичных электрических сигналов U(t) , которые называют немодулированными или видеосигналами.
Процесс преобразования сообщений в сигналы S(t)заканчивается модуляцией некоторого переносчика. Модуляция заключается в изменении какого-либо параметра переносчика f =f(a,b,...,t). Модулированный параметр (a) получает приращение, пропорциональное модулирующему сигналу:
где Δa - максимальное абсолютное приращение модулируемого параметра, а величина
представляет собой относительное изменение этого параметра и называется коэффициентом модуляции. При передаче дискретных сообщений модулируемый параметр принимает одно из нескольких возможных дискретных значений. В этом случае вместо термина "модуляция" часто используется термин "манипуляция". Число возможных видов модуляции равно числу параметров переносчика. Например, в случае синусоидального переносчика возможны амплитудная, фазовая и частотная виды модуляции.
Операцию формирования сигнала кратко можно представить в виде
где f - нелинейная операция, включающая в себя операции кодирования и модуляции.
Сформированный таким образом сигнал с выхода передатчика поступает в линию связи. Линией связи называется физическая среда, используемая для передачи сигналов от передатчика к приемнику. Этой средой может быть физическая цепь (пара проводов, кабель в проводной связи) или область пространства, в котором распространяются электромагнитные волны (радио -связь в любом диапазоне частот, в том числе и оптическом).
В реальных линиях связи всегда присутствуют помехи различного происхождения. Взаимодействие сигнала и помехи можно представить в виде некоторой линейной или нелинейной операции
Ha вход приемника поступает искаженный помехой сигнал x(t), по которому необходимо определить переданное сообщение. Следовательно, приемник должен осуществить операции, обратные операциям на передающей стороне: демодуляцию и декодирование. Демодуляцию принятого сигнала осуществляет демодулятор, который обрабатывает принятые сигналы по определенным правилам и производит опознавание переданных элементов сигнала (кодовых символов). Декодирующее устройство преобразует кодовые комбинации в элементы сообщения. В целом действие системы связи можно описать выражением:
y =W (x) = W {V [ξ,F(m,f)]}, (1.1.3)
где W - нелинейный оператор, включающий в себя операции демодуляции и декодирования.
Очевидно, что в идеальном случае принятое сообщение должно точно соответствовать переданному, т.е. У(t)=m(t) . Однако наличие помех в линии связи вызывает принципиальную неоднозначность при восстановлении сообщения на приемной стороне. Поэтому всегда y(t)≈m(t).
Введем еще некоторые определения. Совокупность технических средств, предназначенных для передачи сообщения от источника к получателю, называется каналом связи. В него входят передатчик, линия связи и приемник. Любой канал характеризуется тремя основными параметрами:
а) полосой частот которую может пропустить канал,
б) временем Т, в течение которого канал предоставлен
для работы,
в) допустимым диапазоном уровней сигнала в канале (динамический диапазон).
Канал связи вместе с источником и получателем сообщений образует систему связи . Системы связи друг от друга могут отличаться типом передаваемых сообщений, методами преобразования сообщений в сигналы и восстановления сообщений по принятым сигналам, физической средой, используемой в качестве линии связи, и т.д.
По типу передаваемых сообщений системы связи могут быть непрерывными и дискретными. Телеграфные системы связи являются типичным примером дискретных систем. Системы телефонии, радиотелефонии, телевидения при аналоговых (непрерывных) способах модуляции относятся к непрерывным системам связи. В последнее время для передачи непрерывных сообщений используются системы с различными видами импульсной модуляции. Такие системы можно отнести к типу смешанных систем.
В дискретных системах связи при демодуляции и декодировании сигналов необходимо знание длительности, начала и конца каждого элемента комбинации и всей комбинации в целом, т.е. необходима синфазность работы передающего и приемного устройств. По способу поддержания синфазности дискретные системы связи можно разделить на синхронные и асинхронные. В синхронных системах связи передатчик и приемник работают синхронно, для чего используется специальный канал синхронизации. Примером синхронных систем являются телеграфные системы связи, использующие пятизначный двоичный код Бодо. Примером асинхронных систем связи являются стартстопные системы, в которых фазирование работы приемника и передатчика осуществляется специальными дополнительными элементами в начале (стартовый) и в конце (стоповый) каждой кодовой комбинации.
Если по системе связи передается несколько сообщений от различных источников, то она называется многоканальной .
Если по каналу связи сигналы могут передаваться только в одном направлении, то канал называется симплексным. Если же сигналы могут одновременно передаваться в обоих направлениях, то канал называется дуплексным. Дуплексные системы связи по сути дела имеют два канала (прямой и обратный), в общем случае не идентичны. В некоторых случаях в таких системах передача сообщений осуществляется лишь в одном направлении, а обратный канал используется для контроля и защиты от ошибок при пе редаче сообщений в прямом направлении. Такие системы называются системами с обратной связью. Обратная связь позволяет значительно повысить надежность работы и используется в системах связи и автоматического управления. В последних сигнал обратного канала воздействует на некоторое устройство для подстройки его параметров.
§ 1.2. Характеристики сигналов связи
Как уже отмечалось выше, передаваемые сигналы однозначно связаны с передаваемыми сообщениями. Математическим описанием сигнала является некоторая функция времени S(t) . Сигналы связи можно классифицировать по нескольким признакам.
В теории сообщений сигналы в первую очередь принято делить на детерминированные (регулярные) и случайные. Сигнал называется детерминированным, если он может быть описан известной функцией времени. Следовательно, под детерминированным понимается такой сигнал, который соответствует известному передаваемому сообщению и который можно точно предсказать заранее за сколь угодно большой промежуток времени. Детерминированные сигналы принято подразделять на периодические, почти периодические и непериодические.
В реальных условиях сигнал в месте приема заранее неизвестен и не может быть описан определенной функцией времени. Принимаемые сигналы имеют непредсказуемый, случайный характер вследствие нескольких причин. Во-первых потому, что регулярный сигнал не может нести информации.. Действительно, если бы о передаваемом сигнале было известно все, то его незачем было бы передавать. Обычно на приемной стороне известны лишь некоторые параметры сигнала. Во-вторых, сигналы имеют случайный характер вследствие различного рода помех как внешних (космических, атмосферных, индустриальных и др.), так и внутренних (шумы ламп, сопротивлений и т.д.). Принимаемый сигнал искажается также вследствие прохождения через пинию связи, параметры которой часто являются случайной функцией времени.
Моделью сигнала связи является не одна функция времени S(t) , а набор некоторых функций, представляющих собой случайный процесс. Каждый конкретный сигнал является одной на реализаций случайного процесса, которую можно описать детерминированной функцией времени. Часто ансамбль возможных сообщений (сигналов) получателю известен. Задача состоит в том, чтобы по принятой реализации смеси сигнала 6 помехами определить, какое сообщение из заданного ансамбля было передано.
Таким образом, передаваемый сигнал необходимо рассматривать как множество функций, являющихся реализациями случайного процесса. Статистические характеристики этого процесса полностью описывают свойства сигнала. Однако решение многих конкретных задач становится в этом случае затруднительным. Поэтому изучение сигналов и их прохождение через различные цепи целесообразно начинать с отдельных реализаций как детерминированных функций.
Полное описание сигнала не всегда необходимо. Иногда для анализа бывает достаточно нескольких обобщенных характеристик, наиболее полно отражающих свойства сигнала. Одной из важнейших характеристик сигнала является его длительност ь
Т, которая определяет необходимое время работы канала и просто связана с количеством сведений, передаваемых этим сигналом. Второй характеристикой является ширина спектра сигнала F , которая характеризует поведение сигнала на протяжении его длительности, скорость его изменения. В качестве третьей характеристики можно было бы ввести такую, которая определяла бы амплитуду сигнала на протяжении его существования, например, мощность. Однако мощность сигнала P сама по себе не определяет условия его передачи по реальным каналам связи с помехами. Поэтому сигнал принято характеризовать отношением мощностей сигнала и помехи:
которое называют превышением сигнала над помехой или отношением сигнал/шум.
Часто используется также характеристика сигнала, называемая динамическим диапазоном ,
которая определяет интервал изменения уровней сигнала (например, громкости при передаче телефонных сообщений) и предъявляет соответствующие требования к линейности тракта. С этой же стороны сигнал можно охарактеризовать так называемым пикфактором
представляющим собой отношение максимального значения сигнала к действующему.
Чем больше пикфактор сигнала, тем хуже будут энергетические показатели радиотехнического устройства.
С точки зрения произведенных над сообщениями преобразований сигналы принято делить на видеосигналы (немодулированные) и радиосигналы (модулированные). Обычно спектр видеосигнала сосредоточен в низкочастотной области. При использовании модуляции видеосигнал называют модулирующим. Спектр радиосигнала сосредоточен около некоторой средней частоты в области высоких частот. Радиосигналы могут передаваться в виде электромагнитных волн.
В заключение параграфа коротко охарактеризуем сигналы, используемые при различных видах связи. На рис. 1.2 показан видеосигнал в виде непрерывной импульсной последовательности. Такой сигнал формируется при телеграфных видах работы с использованием пятизначного двоичного кода. Ширина полосы частот, используемая для передачи таких сигналов, зависит от скорости телеграфирования и равна, например, 150- 200 гц при использовании телеграфного аппарата СТ-35 и передаче 50 знаков в секунду. При передаче телефонных сообщений сигнал представляет
| S(t) |
| S(t) |
| S(t) |
| t |
| t |
| S(t) |
Рис. 1.2 - видеосигнал в виде непрерывной импульсной последовательности
Рис. 1.3 - передача неподвижных изображений с помощью фототелеграфа
собой непрерывную функцию времени, как это показано на рис. 1.26. В коммерческой телефонии сигнал обычно передается в полосе частот от ЗОО гц до 3400 гц. В вещании для качественной передачи речи и музыки требуется полоса частот примерно от 40 гц до 10 кгц. При передаче неподвижных изображений с помощью фототелеграфа сигнал имеет вид, показанный на рис.1.З. Он представляет собой ступенчатую функцию. Число возможных уровней равно числу передаваемых тонов и полутонов. Для передачи используют один или несколько стандартных телефонных каналов. При передаче подвижных изображений в телевидении с использованием 625 строк разложения требуется полоса частот от 50 гц до 6 мгц. Сигнал при этом имеет сложную дискретно - непрерывную структуру. Модулированные сигналы имеют вид, показанный на рис.1.3 б (при амплитудной модуляции).
§ 1.3. Задачи и методы теории передачи сигналов
Как уже отмечалось выше, объектом передачи в системах связи являются сообщения, которые значительно отличаются от других объектов передачи, например, электрической энергии в системах электропередачи. В последних основная задача заключается в передаче энергии потребителю с минимальными потерями. Передача сообщений также сопровождается передачей энергии, но не в передаче энергии состоит основное назначение системы связи. Энергетический коэффициент полезного действия систем связи (особенно радиосвязи) исчезающе мал. Очевидно, что для оценки эффективности систем связи нужны особые критерии. Одним из таких критериев может служить количество сведений, содержащихся в сообщении. Рассмотрим несколько примеров.
В телеграфных системах связи сообщения представляют собой некоторый текст. Мерой количества сведений в этом случае может служить количество слов или букв. При передаче телефонных сообщений количество сведений будет определяться не только количеством слов, но и интонацией, тембром речи, диапазоном громкости звука. Аналогично, в телевизионном сообщении количество сведений будет определяться степенью сложности изображения. Определить количество сведений в любом сообщении позволяет теория информации, которая составляет часть курса теории передачи сигналов. Одной из характеристик системы связи является максимально возможное количество сведений, передаваемых (или принимаемых) в единицу времени. Определенная таким образом величина называется пропускной способностью системы связи.
При наличии помех передаваемые сообщения искажаются. Большой уровень помех может привести к невозможности приема
переданного сообщения. С этой точки зрения к системам связи предъявляется требование верности передачи или степени соответствия принятого сигнала переданному. Последняя зависит, во-первых, от исправности аппаратуры, учет которой не является предметом изучения курса теории передачи сигналов, и во-вторых, от собственных свойств системы связи, определяемых способами передачи и приема сигналов. Способность системы связи противостоять вредному влиянию помех, обусловленная ее собственными свойствами, называется помехоустойчивостью системы связи. Помехоустойчивость систем связи является другой важнейшей характеристикой системы связи. В качестве количественной меры помехоустойчивости при передаче дискретных сообщений принято использовать вероятность ошибки, которая определяет относительное число неправильно принятых элементов сигнала. При передаче непрерывных сообщений помехоустойчивость оценивают величиной уклонения принятого сообщения от переданного. Величина уклонения определяется при этом по какому-либо критерию, например среднеквадратичному:
где волнистая черта сверху означает усреднение по времени.
Таким образом, основные требования, предъявляемые к системам связи, заключаются в повышении пропускной способности и помехоустойчивости. Эти требования противоречивы, так как можно повысить пропускную способность в ущерб помехоустойчивости и наоборот. По-видимому, принципиально можно спроектировать такую оптимальную систему связи, которая по некоторому критерию лучше других будет удовлетворять поставленным требованиям.
Проектирование системы связи, обеспечивающей наибольшие пропускную способность и помехоустойчивость, требует учета многих факторов. В общей постановке задача состоит согласно (1.1.3) в выборе такого алгоритма (правила) работы системы Y=W{V}, чтобы при максимальной пропускной способности получить выходное сообщение, минимально отличающееся от переданного с точки зрения некоторого критерия. Синтез такой оптимальной системы требует совместного выбора системы сигналов (операций
кодирования и способа модуляции) и способов приема (демодуляции и декодирования). В таком общем виде данная задача еще не решена.
Поэтому для получения практических результатов данную задачу приходится расчленять и синтезировать систему по частям при некоторых фиксированных параметрах. Например, при заданном произвольно способе приема можно выбрать оптимальную систему сигналов, т.е. способы кодирования и модуляции. При выбранной системе сигналов задача сводится к построению оптимального приемника. Искомым является оператор W .
При раздельном выборе операторов F и W необходимо руководствоваться следующими принципами. Во-первых, приемник должен наилучшим образом подавлять помехи, т.е.обеспечивать максимальную помехоустойчивость. Система сигналов должна выбираться такой, чтобы сигналы, отображающие различные сообщения, как можно более отличались друг от друга, чтобы помехи как можно менее влияли на их различие. Таким способом можно выбрать наилучшие коды, наиболее помехоустойчивые виды модуляции, построить оптимальный приемник, т.е. получить оптимальные решения для отдельных звеньев системы связи. Такой способ позволяет синтезировать если не наилучшие теоретически, то, по крайней мере, хорошие и работоспособные системы связи.
Именно в таком направлении и развивалась общая или статистическая теория связи. В 1941 г. советский математик А.Н.Колмогоров разработал математические основы теории оптимальных по критерию минимума среднеквадратичной ошибки линейных цепей (фильтров), развитой в дальнейшем Н.Винером. В 1947 г. В.А. Котельников заложил основы теории помехоустойчивости в своей выдающейся работе "Теория потенциальной помехоустойчивости". В этой работе впервые была поставлена и решена задача построения идеального приемника, который обеспечивает потенциальную, т.е. максимально возможную помехоустойчивость. В 1949 г. американский ученый К.Шеннон положил начало теории информации. Он доказал возможность такого кодирования, которое позволяет получить максимально возможную скорость передачи сообщений со сколь угодно малой вероятностью ошибочного приема всего сообщения.
Эти работы и положили начало новой науке - общей теории связи или общей теории информации. Теория информации возникла благодаря проникновению в теорию и технику связи точных математических методов. В узком смысле слова теория информации занимается отысканием оптимальных способов кодирования. В
широком смысле слова теория информации - это теория, использующая вероятностные и статистические методы для анализа и синтеза систем связи и их элементов. Использование этих методов в качестве основного математического инструмента объясняется тем, что сигналы связи являются не регулярными, а случайными процессами.
Теория вероятностей и теория случайных процессов являются главным математическим инструментом при анализе прохождения сигналов и помех через системы связи и их элементы. Методы математической статистики, особенно теории статистических решений и теории оценок, являются основными при синтезе и сравнении систем связи, удовлетворяющих определенным критериям качества.
Как отмечалось выше, отдельные реализации сигнала можно описать детерминированными (регулярными) функциями времени. Поэтому для первоначального исследования физических процессов в устройствах передачи и приема электрических сигналов используются также и классические методы, например, метод гармонического анализа (ряды и интеграл Фурье).
Ниже рассматриваются методы математического описания сигналов связи.
ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ СИГНАЛЫ
§ 2.1. Спектральное представление детерминированных
сигналов
Как отмечалось в главе 1, сигналы связи по своей природе являются случайными процессами. Однако, отдельные реализации случайного процесса и некоторые специальные (например, испытательные) сигналы можно считать детерминированными функциями. Последние принято делить на периодические, почти периодические и непериодические, хотя строго периодических сигналов в реальных условиях не существует.
Сигнал называется периодическим, если он удовлетворяет условию
S(t)=S(t + KT) (2.1.1)
на интервале ≤ t ≤ , где Т - постоянная величина, называемая периодом, а К - любое целое число.
Непериодическим называется сигнал, который не удовлетворяет условию (2.1.1.) на всей оси времени. Он задается на конечном (t1≤t≤ t2) или полубесконечном (t1≤t<∞) интервале времени, а за пределами этого интервала принимается тождественно равным нулю. Непериодический сигнал можно рассматривать как периодический, но с бесконечно большим периодом. Одной из характеристик непериодического сигнала является его длительность, под которой понимают либо длительность, соответствующую всему сообщению или отрезку сообщения, либо длительность отдельного элемента (например, элемента кодовой комбинации).
Почти периодическим сигналом называется такой, для которого период можно указать лишь приближенно. Такими сигналами являются, например, сигналы, которые могут быть представлены в виде суммы гармонических составляющих с произвольными (не кратными) частотами.
В теории сигналов широко используется спектральное представление сигналов. Спектральным представлением детерминированного сигнала S(T) называется его представление в виде суммы конечного или бесконечного числа гармонических составляющих. Основой спектрального представления сигналов являет-
ся преобразование Фурье. Рассмотрим сначала спектральное представление модулирующих или видеосигналов.
Как известно из математики, любую периодическую функцию с периодом Т, удовлетворяющую условиям Дирихле, можно представить в виде ряда Фурье
, (2.1.2)
где а коэффициенты aK и bК определяются пo формулам
Величина
определяет среднее значение сигнала за период и называется постоянной составляющей.
Частота называется основной частотой сигнала, а кратные ей частоты Fk = КF- высшими гармониками.
Выражение (2.1.2) можно переписать следующим образом
,
(2.1.6)
Обратные зависимости для коэффициентов и
| C 5 |
| Ω |
| C 4 |
| C 2 |
| C 1 |
| C 6 |
| C 3 |
| 2Ω |
| 4Ω |
| 3Ω |
| 5Ω |
| w |
| 6Ω |
Рис. 2.1- график спектра амплитуд периодического сигнала
приведен график спектра амплитуд периодического сигнала. Аналогичный вид имеет и спектр фаз. Спектр периодической функции называется
линейчатым или дискретным, так как состоит из отдельных
линий, соответствующих частотам О, Ω.2Ω,…
Если функция S (t) , описывающая сигнал, четная, т.е. S (t) = S (-t), то согласно (2.1.3) все bk= 0 , и соответствующий ей ряд Фурье будет содержать только косинусоидальные члены. Если функция S(t) - нечетная, т.е. S(t) = -S(-t), то в ряде Фурье будут только синусоидальные члены. С использованием выражения
вместо (2.1.5) можно записать
Согласно выражениям (2.1.3) и (2.1.6) коэффициенты Ck и αk четны относительно k, а коэффициенты bk и фазовые углы - нечетны, т.е.
Поэтому вторую сумму в (2.1.8) можно представить в следующем виде
Объединяя обе суммы выражения (2.1.8), получим так называемую комплексную или показательную форму ряда Фурье
где коэффициенты называются комплексными амплитудами гармоник и связаны с коэффициентами Сk и k , а также bk и αk соотношениями
,
. (2.1.12)
На основании выражений (2.1.12) и (2.1.3) можно также записать
Сравнивая (2.1.5) и (2.1.13), замечаем, что при использовании комплексной записи ряда Фурье отрицательные значения к позволяют говорить о составляющих с "отрицательными* частотами. Однако появление отрицательных частот имеет формальный характер и связано с использованием комплексной формы записи для представления действительного сигнала. В самом деле, гармонической составляющей с "физической" частотой Ωk = kΩ в выражении (2.1.11) соответствует следующая пара слагаемых
Эта пара слагаемых, вследствие четности модуля и нечетности фазы k , дает в сумме вещественную гармоническую функцию с положительной частотой:
Благодаря удвоению числа составляющих при использовании показательной формы записи ряда Фурье амплитуды их в 2 раза уменьшаются. Использование такой записи в значительной степени упрощает математические выкладки при исследовании прохождения сигналов через различные линейные системы.
Вычислим теперь среднюю за период мощность сигнала
где волнистая черта сверху означает усреднение по времени. Поставляя (2.1.2) в (2.1.15) и учитывая, что
,
,
а интегрирование за период исходной функции Т гармонических колебаний с удвоенной частотой и произведений косинусов и синусов с аргументами неодинаковой кратности дает нуль, вместо (2.1.15) получим
Это выражение носит название равенства Парсеваля, которое показывает, что средняя мощность сигнала равна сумме средних мощностей его частотных составляющих и не зависит от фазовых соотношений между отдельными составляющими.
Спектры непериодических сигналов
| S(t) |
| t |
| T |
| α |
| Ω |
| 2Ω |
| 4Ω |
| 3Ω |
| 5Ω |
| 6Ω |
| C k |
| C 5 |
| C 4 |
| C 2 |
| C 1 |
| C 6 |
| C 3 |
Рис.2.2 - При увеличении T частота первой гармоники уменьшается и спектральные линии
Если функция остается неизменной на интервале,то непериодическую функцию можно рассматривать как предельный случай периодической функции с неограниченно возрастающим периодом. При увеличении T частота первой гармоники
уменьшается и спектральные линии на рис.2.2 б
располагаются чаще. В пределе при T→∞, интервал между
линиями в спектре сокращается до нуля, т.е. спектр вместо дискретного становится сплошным, непрерывным. Амплитуды гармоник Сk , согласно (2.1. 13), становятся бесконечно малыми. Математически это можно выразить следующим образом. Введем вместо (2.1.13) функцию
Тогда вместо (2.1.11) получим
При Т→∞ частота kΩ может принимать любое значение ω,
.
Поэтому вместо (2.1 .17) и (2.1.18) окончательно получим
Эти два выражения носят название пары преобразований Фурье, которая связывает между собой функцию времени S(t) и комплексную функцию частоты S(jw) .
Физический смысл формулы (2.1.20) состоит в том, что непериодический сигнал S(t) имеет непрерывный спектр, т.е. представляется бесконечной суммой гармонических колебаний с бесконечно малыми комплексными амплитудами (ср.(2.1.11))
Функция:
имеет размерность (амплитуда/герц) и показывает амплитуду сигнала, приходящуюся на единицу полосы частот в 1 гц. Поэтому эта непрерывная функция частоты называется спектральной плотностью комплексных амплитуд или просто спектральной плотностью.
Аналогично (2.1.12) спектральную плотность комплексных амплитуд можно представить в виде
и
. (2.1.24)
Функция называется модулем спектральной плотности или спектральной плотностью амплитуд, a -спектральной плотностью фаз.
Отметим одно важное обстоятельство. Сравнивая выражения (2.1.13) и (2.1.17), замечаем, что при они отличаются только постоянным множителем, а
т.е. комплексные амплитуды периодической функции с периодом Т. можно определять по спектральной характеристике непериодической функции такого же вида, заданной в интервале. Сказанное справедливо и по отношению к модулю спектральной плотности:
Это соотношение формулируется следующим образом: огибающая сплошного амплитудного спектра непериодической функции и огибающая амплитуд линейчатого спектра периодической функции совпадают по форме и отличаются только масштабом (рис.2.2) Вычислим теперь энергию непериодического сигнала. Умножая обе части равенства (2.1.20) на S(t) и интегрируя в бесконечных пределах, получим
где и - комплексно-сопряженные величины. Так как
Это выражение называется равенством Парсеваля для непериодического cигнала и аналогично (2.1.16), однако в отличии от последнего оно определяет не среднюю мощность, а полную энергию сигнала.
Из (2.1.28) видно, что есть не что иное, как энергия сигнала, приходящаяся на 1 гц полосы частот около частоты ω.
Поэтому функцию S2(w) иногда называют спектральной плотностью энергии сигнала S(t) .
В заключение параграфа приведем без доказательства несколько теорем о спектрах, выражающих основные свойства преобразования Фурье.
1. Теорема сложения. Спектр суммы нескольких сигналов
S(t) = S1(t)+S2(t) + ...
равен сумме спектров этих сигналов:
S(jw)=S1(jw) + S2(jw) + …
В справедливости этого выражения легко убедиться, используя выражения (2.1.19) и (2.1.20).
2. Теорема запаздывания. Спектральная плотность
сигнала полученного при сдвиге сигнала S(t) по
оси времени на, определяется выражением
т.е. сдвиг функции по оси времени приводит к появлению фазового сдвига для всех частотных составляющих, равного Wτ0
В справедливости последнего выражения легко убедиться, заменив в (2.1.19) t на
3. Теорема смещения . Если S(jw) - спектр функции S(t),
то спектру, полученному путем сдвига исходного спектра по оси частот на величину w0 , соответствует функция
4. Теорема о спектрах производной и интеграла.
Спектры
производной и интеграла от функции S(t) определяются соответственно выражениями
5. Теорема о спектре свертки . Сверткой двух функций S1(t)и S2(t) называется интеграл
Спектр свертки двух функций равен произведению спектров свертываемых функций:
В частном случае, когда, то
Используя последнее выражение, легко получить ранее введенное равенство Парсеваля (2.1.28).
§ 2.2 Спектры некоторых импульсных сигналов
Рассмотрим некоторые конкретные примеры использования преобразования Фурье для анализа импульсных сигналов.
1. Одиночный прямоугольный импульс . Пусть имеется прямоугольный импульс длительностью и амплитудой h (рис.2.3). Для такого импульса прямым преобразованием Фурье находим
| S(w) |
| w |
| q |
Рис.2.3- График спектра для положительных частот
замечаем, что при уменьшении длительности импульса функция S(w) растягивается, т.е.
ширина спектра увеличивается. При увеличении ширина спектра уменьшается.
Если ограничить спектр прямоугольного импульса первым нулем спектральной плотности, т.е. круговой частотой
то для произведения длительности импульса на ширину спектра получим
Это равенство является частным случаем более общего равенства, справедливого для всех импульсных сигналов:
согласно которому произведение ширины спектра сигнала на его длительность есть величина постоянная, близкая к единице. Существует несколько определений длительности импульса и ширины спектра. Согласно одному из них под длительностью импульса (шириной спектра) понимается промежуток времени (полоса частот), в котором сосредоточена подавляющая часть энергии импульса.
2. Колокольный (гауссов) импульс. Колокольным называется импульс, который описывается функцией
Для спектральной плотности такого импульса с использованием преобразования Фурье получим
Графики колокольного импульса и модуля его спектра показаны на рис. 2.4. Первой особенностью такого импульса является то,
| S(t) |
| -σ |
| σ |
| t |
| -2σ |
| 2σ |
| S(w) |
| - |
| w |
| - |
| h |
Рис.2.4- Графики колокольного импульса и модуля его спектра
что спектральная плотность его совпадает по форме с временной функцией, т.е. является также гауссовой кривой. Другой особенностью такого импульса является то, что из всех возможных форм импульсов он имеет наименьшее произведение длительности на ширину спектра
.
3. Единичный импульс. Единичным импульсом или дельта--функцией σ(t) называется функция бесконечно малой длительности с конечной площадью, равной единице:
Такую функцию можно рассматривать как предел прямоугольного импульса с длительностью τ и высотой при τ→0.Устремляя в (2.2.1) τ→0 , для спектральной плотности единичного импульса получим
Этот же результат можно получить и обычным способом:
так как δ(t)=0 при всех значениях t≠0, апри t=0 экспоненциальный множитель обращается в единицу. Здесь использовалось так называемое фильтрующее свойство δ - функции, согласно которому
Таким образом, спектр единичного импульса является сплошным и равномерным с единичной спектральной плотностью вплоть до бесконечно больших значений частоты.
Единичный импульс является математической абстракцией. Физически можно реализовать только короткий импульс, т.е. импульс очень малой длительности τ , с площадью, равной q. Спектр такого импульса определяется выражением
При малых τ величина и
Следовательно, короткий импульс любой формы имеет равномерный спектр вплоть до частот порядка (пока выполняется условие wt<1). Далее спектральная плотность начинает убывать.
4. Единичная функция. Единичная функция, единичный скачок или функция включения записывается в виде
Рис.2.5- Зависимость от частоты
Заметим, что рассмотренный ранее единичный импульс можно рассматривать как производную единичной функции:
а единичную функцию можно выразить интегральным соотношением
Используя теорему о спектре интеграла (2.1.31) и выражение (2.2.5), получим
Модуль спектра этой функции есть Зависимость его от частоты показана на рис.2.5 б.
Единичная функция широко используется в качестве испытательного сигнала при исследовании переходных процессов в электрических цепях. Напомним, что отклик цепи h(t) на единичную функцию называется переходной характеристикой .
5. Периодическая последовательность прямоугольных импульсов
Рассмотрим периодическую последовательность прямоугольных импульсов с длительностью и периодом Т (Рис.2.6). Используя (2.1.13), для такой последовательности получим
| C k |
| w |
| C 5 |
| C 7 |
| C 8 |
| C 1 |
| C 2 |
| C 4 |
Рис.2.6- периодическая последовательность прямоугольных импульсов
с длительностью и периодом Т
Этот же результат можно было бы получить и из выражения (2.2.1), используя соотношение (2.1.26), согласно которому спектральная плотность S (w) одиночного импульса длительностью С с точностью до постоянного множителя совпадает с огибающей спектра амплитуд периодической последовательности таких же импульсов с периодом следования Т. График модуля спектра (2.2.11) для положительных частот показан на рис.2.6.
На основании (2.1.11) и (2.2.11) периодическая последовательность прямоугольных импульсов разлагается в ряд Фурье следующим образом
Отметим теперь следующее обстоятельство. Если при неизменной длительности импульса увеличивается период Т последовательности, то расстояние между спектральными линиями Ω=> уменьшается, расстояние же между нулями огибающей спектра, равное, остается неизменным. При неизменной длительности периода Т и изменении длительности импульса будет меняться расстояние между нулями огибающей спектра.
Число гармоник, укладывающихся в интервале или между любыми двумя соседними нулями, будет определяться величиной
Величина Q , равная отношению длительности периода к длительности импульсов, называется скважностью периодической импульсной последовательности.
6. Одиночный радиоимпульс. Радиоимпульсом называется импульс, временная функция которого записывается в виде
где τ - длительность импульса, a(t) - огибающая амплитуд,
w0 - частота, а φ0 - начальная фаза высокочастотного колебания, период которого Спектральная плотность радиоимпульса в соответствии с (2.1.19) будет равна
Спектральные плотности огибающей импульса α(t), смещенные по оси частот на постоянную величину (ср.с (2.1.30)).
Таким образом, спектральная плотность радиоимпульса полностью определяется спектральной плотностью его огибающей. Можно показать, что при τ>>T0 и w>0 для большинства радиоимпульсов выполняется условие
Поэтому с достаточной точностью спектральную плотность одиночного радиоимпульса можно определять по формуле
Проиллюстрируем сказанное на примере радиоимпульса с прямоугольной огибающей (рис.2.7):
откуда для модуля и фазы спектральной плотности находим
| w |
| W 0 |
| S(w) |
ограниченном увеличении длительности импульса τ. получим гармоническое колебание в точном смысле определения периодической функции. Сплошной спектр колебания при этом вырождается в одну спектральную линию на частоте ωo
§ 2.3. Модулированные колебания и их спектры
Как уже отмечалось в главе 1, модуляция заключается в изменении одного или нескольких параметров переносчика в соответствии с передаваемым сообщением. При использовании в качестве переносчика высокочастотного гармонического колебания модулированный сигнал в общем случае можно представить в виде
В зависимости от того, какой из параметров a, w или φ модулируется, различают три вида модуляции: амплитудную (AM), частотную (ЧМ) и фазовую (ФМ). Всякое модулированное колебание несинусоидальное и имеет сложный спектр. Рассмотрим перечисленные выше виды модуляции подробно.
| S(t) |
| w |
Рис.2.11- Спектр колебания
Заметим, что огибающая амплитуд боковых частот с точностью до постоянного множителя совпадает с огибающей спектра амплитуд модулирующей функции. Это позволяет легко построить амплитудный спектр AM колебания, если известен спектр модулирующей функции. Для построения необходимо сместить спектр модулирующей функции по оси частот на величину w0 , получая при этом верхнюю боковую полосу; нижняя боковая полоса будет являться зеркальным отображением верхней относительно частоты w0 .
Проиллюстрируем сказанное на примере амплитудной манипуляции (рис.2.12). В случае манипуляции модулирующая функция представляет собой периодическую последовательность прямоугольных импульсов и согласно (2.2.12)
при ar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/>
| S(t) |
| t |
| τ |
| T |
| w |
| W 0 |
Рис.2.12 - амплитудная манипуляция
Амплитудно-манипулированное колебание при этом записывается в виде
Амплитудный спектр манипулированного колебания показан на рис.2.12.
Амплитудно-модулированные колебания являются типичным примером почти периодических сигналов, для которых гармонические составляющие имеют некратные частоты.
Рассмотрим энергетические соотношения при AM. В соответствии с изменением амплитуды колебания изменяется и средняя за период высокой частоты мощность модулированного колебания.
Мощность сигнала в отсутствии модуляции (мощность несущего колебания) определяется первым членом выражения (2.3.5) и равна
где период высокочастотного колебания.
В режиме модуляции мощность непрерывно изменяется. Ее максимальное и минимальное значения соответственно определяются выражениями
Мощность двух боковых частот (при модуляции чистым тоном) при будет равна
Средняя за период модуляции мощность будет равна
где период модулирующего колебания.
Из последних выражений при m=1 получим
Таким образом, при стопроцентной модуляции 2/3 всей мощности тратится на передачу несущего колебания и 1/3 - на пере дачу боковых частот. Обусловленное модуляцией приращение мощности, которое в основном и определяет условия выделения сообщения при приеме, в этом случае не превышает половины мощности несущего колебания. Кроме того, большая величина пико-4 вой мощности по сравнению со средней требует линейного режима работы тракта приема-передачи в широком динамическом диапазоне (в передатчике лампы должны выбираться по максимальной мощности). Сказанное позволяет заключить, что амплитудная модуляция с энергетической точки зрения имеет существенные недостатки.
Указанные недостатки амплитудной модуляции можно в значительной мере устранить, если использовать передачу с подавленной несущей. Подавление несущей осуществляется при использовании балансной амплитудной модуляции (БАМ). Этот вид модуляции называют еще двухполюсной модуляцией (ДМ). При балансной модуляции сигнал записывается в виде
откуда при модуляции чистым тоном получим
т.е. только две боковые частоты без несущей.
При балансной модуляции аналогично (2.3.10) (2.3.13) находим
Следовательно, энергетические показатели в этом случае значительно лучше, чем при обычной AM.
На рис.2.13 показан спектр сигнала при балансной модуляции и временные диаграммы при обычной и балансной модуляции. Временная диаграмма в последнем случае получается путем вычитания из обычного AM колебания составляющей Нетрудно видеть, что огибающая при балансной модуляции имеет удвоенную частоту, а фаза высокочастотного заполнения меняется скачком на 180o при каждом переходе огибающей через нулевое значение. Весьма показательным примером этого может служить амплитудно-манипулированное колебание с подавленной несущей (рис.2.14). Такое колебание по сути дела будет являться фазоманипулированным колебанием, которое будет рассмотрено подробнее несколько ниже. Однако уже сейчас можно отметить, что фазоманипулированное колебание будет иметь амплитудный спектр AM колебания с подавленной несущей.
| t |
| AM |
| t |
Рис.2.14- амплитудно-манипулированное колебание с подавленной несущей
Использование БАМ и ОМ позволяет сократить бесполезный расход энергии на составляющую несущей частоты, а при ОМ - сократить дополнительно вдвое ширину спектра передаваемого сигнала. Однако для демодуляции сигнала на приемной стороне несущая необходима. Необходимость восстановления несущей требует некоторого усложнения аппаратуры.
Частотная модуляция
При частотной модуляции по закону модулирующего колебания U(t) изменяется частота высокочастотного несущего колебания.
На рис.2.15 показаны графики модулирующего и модулированного сигналов в случае модуляции чистым тоном. Получим выражение для ЧМ - колебания. По определению
где - максимальное отклонение частоты, называемое де-внациеи частоты, a - относительное изменение частоты. По своему определению мгновенная круговая частота является производной по временя от аргумента тригонометрической функции COS Ψ(t) , представляющей колебание, т.е.
| U(t) |
| S(t) |
| t |
| t |
По виду передаваемых сообщений различают:
1) телеграфию (передача текста),
2) телефонию (передача речи),
3) фототелеграфию (передача неподвижных изображений),
4) телевидение (передача подвижных изображений),
5) телеметрию (передача результатов измерений),
6) телеуправление (передача управляющих команд),
7) передачу данных (в вычислительных системах и АСУ).
По диапазону частот – в соответствии с декадным делением диапазонов электромагнитных волн от мириаметровых (3÷30) кГц до децимиллиметровых (300÷3000) ГГц.
По назначению – вещательные (высококачественная передача речи, музыки, видео от малого числа источников сообщений большому количеству их получателей) и профессиональные (связные), в которых число источников и получателей сообщений одного порядка.
Различают следующие режимы работы СС:
1) симплексный (передача сигналов в одном направлении),
2) дуплексный (одновременная передача сигналов в прямом и обратном направлениях),
3) полудуплексный (поочередная передача сигналов в прямом и обратном направлениях).
Каналом связи называется комплекс радиотехнических устройств, при помощи которых передается и принимается информация, плюс среда между ними. В зависимости от вида сигналов на входе и выходе различают каналы: непрерывные; дискретные; дискретно-непрерывные; непрерывно-дискретные.
Каналы связи можно характеризовать по аналогии с сигналами следующими тремя параметрами:
– временем доступа Тк,
– шириной полосы пропускания ΔFк,
– динамическим диапазоном [дБ],
где Pк.доп. – максимально допустимая мощность сигнала в канале,
Pш – мощность собственных шумов канала.
Обобщенным параметром канала является его емкость
Очевидным необходимым условием согласования сигнала и канала является выполнение неравенства Vc
Вы также можете найти интересующую информацию в научном поисковике Otvety.Online. Воспользуйтесь формой поиска:
Еще по теме 1.3. Классификация систем связи:
- Белоус И.А.. ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ СВЯЗИ. Практикум, 2016
- 22.7. Пропускная способность каналов радиотехнической системы связи
- 22.1. Тактико-технические параметры радиотехнической системы связи
- Исследование связи синусового узла с вегетативной нервной системой
- 22.4. Количество информации при приёме дискретных сигналов радиотехнической системы связи
- Правовые системы и теоретические проблемы их классификации § 1. Правовая система общества: понятие, элементы, функции
За последнее десятилетие уровень развития территориальных систем связи значительно определил любую другую область телекоммуникаций, ощутимо изменив стиль всей нашей жизни.
Средства связи - это комплект аппаратуры, обеспечивающий взаимное соединение и передачу информации между абонентами. Средства связи могут быть различны между собой. Виды связи в значительной степени зависят от того, как и где расположены элементы системы, которую они обслуживают.
Существуют системы, которые расположены на некоторой ограниченной территории (как правило, в одном помещении или нескольких помещениях, расположенных недалеко друг от друга), для обслуживания их используются локальные средства связи.Они создаются специально для каждого случая и выполняются так, чтобы технически обеспечить взаимодействие элементов системы. Существуют системы, элементы которой расположены на значительных расстояниях. К ним относятся все системы связи, традиционно используемые в быту и на производствах. В таких случаях применяются каналы связи, использующиеся на данной территории. Такие виды связи принято считать территориальными, предназначенными для определенных территорий, или глобальными - для межгосударственных контактов.
Современные территориальные системы связи можно разделить на следующие группы:
Телеграф;
Телефонная связь;
Радиосвязь различных видов;
Индивидуальные соединительные линии связи. Индивидуальные линии создаются специально для систем, используемых на данной территории или в каком-либо помещении, но технически они выполняются как разновидность одного из перечисленных каналов территориальной или локальной связи.
Для оценки возможностей передачи информации рассмотрим конкретно каждый из видов связи.
8.2. Локальная система связи
Данная система связи выполняется как сеть, которая соединяет между собой специально подготовленное оборудование. Такая система связи способна передавать непосредственно ту информацию, которая создается всей аппаратурой, сопряженной с ней. Простейшая сеть из двух компьютеров может быть организована путем прямого соединения между собой установленных в этих компьютерах адаптеров. Расстояние между компьютерами может достигать 300-800 м. Для объединения компьютеров в вычислительную сеть используют технологию "разветвленная звезда".
Для создания более сложной сети применяют пассивные и активные разветвители, которые соединяются между собой в различных сочетаниях.
Расстояние от пассивного разветвителя до компьютера или активного разветвителя - до 60 м. Если пассивные разветвители выполняют только функции разветвления соединений сети, то активные разветвители содержат усилители передаваемого сигнала. Расстояния от компьютера до активного разветвителя или от одного активного разветвителя до другого может достигать 600-800 м.
Всего в одной локальной сети может работать до 255 компьютеров. С учетом возможности последовательного соединения до 10 активных разветвителей протяженность такой цепочки может составлять до 6-8 км (рис. 50).
В тех случаях, когда используются территориальные виды связи, прямая передача сведений, создаваемых вычислительными системами, невозможна, так как такие системы связи по своим техническим характеристикам не способны передавать информацию с компьютера.
Для сопряжения компьютеров с такой сетью применяется следующая специальная аппаратура:
1. Модем - это устройство, позволяющее компьютеру выходить на связь с другим компьютером посредством телефонных линий, т. е. модем может модулировать и демодулировать передаваемое сообщение. При пользовании модемом возможен самый быстрый способ принять документальный материал с одного компьютера на другой без его распечатки. Пересылка файла по модему возможна в течение нескольких минут. При его распечатке пересылка его займет значительно больше времени.
2. Факс-модем - это устройство, позволяющее принимать факсимильные сообщения с выводом их на экран компьютера или с печатью на принтере и передавать документы, подготовленные на компьютере без их распечатки, а также использовать другие возможности телефаксов.
Рис. 50. Пример организации вычислительной сети
Обзор Samsung Galaxy A7 (2017): не боится воды и экономии Стоит ли покупать samsung a7
Делаем бэкап прошивки на андроиде
Как настроить файл подкачки?
Установка режима совместимости в Windows
Резервное копирование и восстановление драйверов Windows