Сигналы и их детерминированные модели. Спектральное представление детерминированных сигналов (1, 2 главы учебника "Радиотехнические цепи и сигналы" под ред. К.Е.Румянцева), страница 3

Преобразование звукового давления в электрический сигнал происходит за счет уплотнения (уменьшения плотности) уголь­ного порошка и соответственно уменьшения (увеличения) внут­реннего сопротивления микрофона. Это приводит к увеличению (уменьшению) тока в цепи и к росту падения напряжения на сопротивлении нагрузки (см. рис. В.З при с₀ < t < t,).

Полученный сигнал поступает в передатчик (см. рис. В.1). в котором в зависимости от требований работы радиоканала с ним может произойти следующее:

сигнал может быть усилен по напряжению, току или мощности;

сигнал может быть превращен в модулированный сигнал;

спектр сигнала может быть перенесен по оси частот;

сигнал может быть представлен в виде кодовой последователь­ности.

Таким образом, в передатчике исходный сигнал подвергается различным преобразованиям и приводится к виду, удобному для передачи его по линии связи. В качестве линии связи могут высту­пать:

кабельные линии связи (двухпроводные линии, витые пары, радиочастотные коаксиальные кабели, оптические кабели и т.д.);

воздушное пространство;

космическое пространство.

Например, при передаче сигналов на небольшие расстояния в качестве линии связи может быть использована пара проводов либо витая пара. В этом случае вполне достаточным может быть только усиление сигнала до требуемого уровня в целях компенсации за­тухания сигнала в линии связи.

При передаче сигналов на большие расстояния по радиокана­лу (воздушное и космическое пространство) сигнал может под­вергаться более серьезным преобразованиям в передатчике. Час-

                                 

Рис. В.З. Диаграммы звукового давления (а), тока (б) и напряжения (<?), поясняющие работу электрической цепи с угольным микрофоном

тоты, на которых возможна беспроводная связь, разбиты на ряд r;iinnawHOB (табл. В.1).

Все радиосигналы по частоте можно разбить на радиоволны и управляющие сигналы. Радиоволны имеют частоту бо много раз большую, чем управляющие сигналы, и выполняют роль пере­носчиков информации (несущее колебание). Управляющие сигна­лы непосредственно отражают в себе информацию. Спектр частот управляющего сигнала может иметь как достаточно низкие часто­ты (речь человека будет разборчива, если в ней присутствуют спектральные составляющие частот от 300 Гц до 3 кГц), так и весьма высокие (спектр импульсного сигнала может включать частоты в единицы и даже десятки мегагерц).

Таким образом, несущее колебание может иметь частоту от нескольких десятков килогерц до частот светового диапазона волн. Выбор того или иного диапазона волн для конкретной системы связи определяется следующими основными факторами:

особенностью распространения электромагнитных волн дан­ного диапазона;

характером помех в данном диапазоне;

шириной спектра управляющего сигнала;

габаритами антенны.

Так радиосвязь, осуществляемая на сверхдлинных и длинных волнах, имеет два недостатка. Во-первых, требуется большая мощ­ность передатчика, так как поверхностная волна, распространяе­мая вдоль поверхности Земли, сильно поглощается. Во-вторых, невозможно передавать управляющие сигналы с частотой спект­ра, соизмеримой с частотой несущего колебания.

Таблица  В.1

Диапазоны частот для беспроводной связи

Наименование диапазона волн	Длина волны	Диапазон частот
Сверхдлинный	100. ..10 км	3 ...30 кГц
Длинный	10... 1 км	30 ...300 кГц
Средний	1000... 100 м	300 ...3000 кГц
Короткий	100... 10 м	3 ...30 МГц
Метровый	10... 1 м	30. ..300 МГц
Децииметроиый	100... 10см	300.. .3000 МГц
Синтиметроный	10... 1 см	3 ...30 ГГц
Миллиметровый	10... 1 мм	30 ...300 ГГц
Инфракрасный	1 мм. ..0,75 мкм	300. ..4 ▪ 103 ГГц
Световой	0,75. ..0,10 мкм	4 ▪ 103...3 ▪ 106 ГГц

Средние волны нашли применение в радиовещании, так как они обеспечивают достаточно устойчивый прием. Однако они не обеспечивают большую дальность передачи и в основном исполь­зуются в зоне с радиусом в несколько сотен километров. Корот­кие волны позволяют обеспечить большую дальность передачи при относительно низкой мощности передатчика, кроме этого они обеспечивают направленное излучение.

Освоение диапазонов метровых, дециметровых, сантиметро­вых и миллиметровых длин волн позволило развить новые облас­ти радиовещания, в частности телевидение, индивидуальное сред­ства связи, системы навигации и т.д. Использование этих диапа­зонов волн позволяет существенно увеличить ширину спектра управляющих сигналов. Кроме того, сообщения в этих диапазона передаются практически без искажений,   так как их волны рас­пространяются в пределах пря­мой видимости.

Для передачи информации от одного объекта к другому несу­щее колебание и управляющий сигнал необходимо объединить в один радиосигнал. Это осуще­ствляется путем модуляции, под которой понимается изменение одного из параметров несущего колебании в соответствии с из­менениями управляющего сиг­нала. На рис, В.4 приведены вре­менные диаграммы напряжений при амплитудной модуляции сигнала,

При амплитуднои  модуляции управляющий сигнал и мест про­извольную форму (см. рис. В.4, а), а несущее колебание имеет вид гармонической функции (см. рис. В.4, б): и_н = Usin(ωt)_: где U — амплитуда; ω — узловая частота; t — время. При амплитудной модуляции происходит измене­ние амплитуды несущего коле­бания в соответствии с измене­ниями управляющего сигнала (см. рис. В.4. w).

Сигнал, прошедший по ли­нии связи и достигший прием­ника, подвергаемся в нем обратным преобразованиям в нолях выделения информации и прида­ния ей требуемого вида. В дальнейшем сигнал преобразуется в сообщение, например преобразование сигнала в звук в громкогово­рителе.