Теория электрической связи: Сборник задач и упражнений

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.Н. ВАСЮКОВ,  К.В. НОВИКОВ

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

Сборник задач и упражнений 
для студентов, обучающихся по специальностям
210402 – «Средства связи с подвижными объектами» и
210404  – «Многоканальные телекоммуникационные системы».

Новосибирск

2006

Васюков В.Н., Новиков К.В. Теория электрической связи: Сборник задач и упражнений. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. –    с.

Сборник содержит задачи и упражнения по курсу «Теория электрической связи». 

Сборник предназначен для студентов 2 и 3 курсов, обучающихся по специальностям 210402 – «Средства связи с подвижными объектами» и
210404 – «Многоканальные телекоммуникационные системы». Он может быть также использован студентами и магистрантами близких специальностей.

Кафедра Теоретических основ радиотехники НГТУ

  Рецензент:          профессор, д.т.н. И.С. Грузман

©   Васюков В.Н., Новиков К.В., 2006  

©   Новосибирский государственный

технический университет, 2006

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие. 4

1. СИСТЕМЫ СВЯЗИ, СИГНАЛЫ, КАНАЛЫ СВЯЗИ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.. 4

2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИГНАЛОВ.. 5

3. СЛУЧАЙНЫЕ ПРОЦЕССЫ... 14

4. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЛИС-ЦЕПЕЙ.. 19

5. ПРИНЦИПЫ МОДУЛЯЦИИ И ДЕМОДУЛЯЦИИ.. 21

6. ЦЕПИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ.... 22

7. КАНАЛЫ СВЯЗИ.. 24

8. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ.. 26

9. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ.. 29

10. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПЕРЕДАЧИ НЕПРЕРЫВНЫХ СООБЩЕНИЙ.. 31

11. ПРИНЦИПЫ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СВЯЗИ.. 32

12. ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ.. 33

13. ОСНОВЫ КРИПТОЗАЩИТЫ СООБЩЕНИЙ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ.. 35

ЛИТЕРАТУРА.. 37

СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ.. 37

 

Предисловие

Предлагаемый задачник предназначен для студентов, изучающих дисциплину «Теория электрической связи». 

Материал задачника может быть использован преподавателями при проведении практических занятий, а также студентами для самостоятельной работы. Содержание задачника и последовательность тем в основном соответствуют ранее изданному учебнику [1]. Большинство предлагаемых задач составлено авторами. Отдельные задачи заимствованы из литературы по теории электрической связи [2–4].

1. СИСТЕМЫ СВЯЗИ, СИГНАЛЫ, КАНАЛЫ СВЯЗИ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.  Речевое сообщение длительностью 10 минут требуется передать в течение 2 секунд. Какова должна быть полоса частот канала связи, если речевой сигнал занимает полосу от 300 Гц до 3400 Гц, а динамические диапазоны сигнала и канала равны?

2.  Динамический диапазон речевого сигнала равен 30 дБ. В канале связи действует сильная помеха, так что максимальное значение сигнала превышает минимальное (по напряжению) всего в 2 раза. Определите требования к полосе пропускания канала для передачи без потерь.

3.  Стартстопный телеграфный аппарат передает одну букву семью посылками: одной стартовой длительностью 20 мс, пятью информационными по 20 мс и одной «стоповой» (30 мс) [2]. Определите скорость телеграфирования (техническую скорость) в бодах.

4.  Обычно считается, что для передачи телеграфного сигнала требуется полоса частот (в Гц) порядка , где  – техническая скорость в бодах. Оцените полосу пропускания телеграфного канала, достаточную для передачи в реальном масштабе времени сигнала цифрового телевидения, который можно рассматривать как последовательность 8-разрядных двоичных кодовых комбинаций. Каждая комбинация представляет один элемент изображения (кадра), рассматриваемого как прямоугольная матрица из 625 строк, отношение числа столбцов к числу строк составляет 4/3; частота кадров равна 25 Гц.

5.  Громкость звука обычно выражают в децибелах. Уровень громкости определяется выражением , где – эффективное звуковое давление, а – стандартный порог слышимости. Максимальная громкость звука, допустимого для восприятия человеческим ухом, определяет болевой порог, который принят равным 20 Па. Определите максимальный динамический диапазон звуков, воспринимаемых человеком.

6.  При передаче радиосигналов на частоте 10 ГГц легкий дождь вызывает затухание около 0,003 дБ/км, а на частоте 100 ГГц – около 0,1 дБ/км [3]. Определите степень ослабления сигналов в «разах» при расстоянии между передатчиком и приемником 10 км (учтите также ослабление сигнала обратно пропорционально квадрату расстояния).

2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИГНАЛОВ

1.  Постройте графики сигналов

,

.

Путем графического суммирования постройте график функции .

2.  Представьте сигнал, показанный на Рис. 1, суммой функций включения.

Рис. 1

3.  Представьте сигнал, показанный на Рис. 2, суммой функций включения и их интегралов.

Рис. 2

4.  Постройте графики сигналов, описываемых выражением

=

при .

5.  Постройте графики сигналов

, , , , , , ,

если  определено, как в предыдущем задании.

6.  Постройте график сигнала

, а также графики функций

, , , , .

7.  Постройте график сигнала

.

Постройте графики сигналов  и .