Структурная схема канала связи. Схемные решения AM модуляторов. Расчет статической модуляционной характеристики, страница 16

5.1 Дискретизация непрерывных сигналов

В разделе (1) уже пояснялось необходимость дискретизации во времени непрерывных сигналов с целью организации временного уплотнения линии связи, автоматизации приема/передачи с помощью кодирования информации.

Процесс превращения непрерывного сигнала U(t) поясняется рисунком 5.1.

Рисунок 5.1

При   этом   вместо   непрерывного   сигнала   передаются   его   отдельные значения через интервал

                                                        (5.1)

Условие (5.1) это интервал корреляции (4.14). Таким образом, любой сигнал, имеющий длительность Т_с и конечный спектр может быть описан независимыми отсчётами . Это выражение впервые рассмотре-но В.А. Котельниковым и тогда любой U(t) может быть записан в виде в виде ряда Котельникова:

n = 2F_вТ_с – база сигнала (площадь, занимаемая сигналом) в координатах время – частота. Если говорить о 3-й координате, то это динамический диапазон  сигнала. Таким образом, объём сигнала равен V_c = 2F_вT_cD. Зная V_c можно определить условия согласования канала и сигнала по их физическим характеристикам. Очевидно, что объем канала V_k > V_c, иначе сигнал не будет

передан.   По   аналогии   с   V_c   объем   канала  характеризуется:   Δf –   полосой пропускания,  – возможным диапазоном амплитуд, от σ – шума до напряжения источника питания, временем работы. Простейшее согласование канала и сигнала: 1) Δf  ≥ 2F_в;2) D_k  ≥ D_c; 3) Т_k = Т_с, т.е. канал и сигнал работает в реальном масштабе времени и их электрические характеристики точно согласованы. Но в принципе необходимо обеспечить V_k >V_с , при этом за счет воспроизведения записи информации через магнитофон, например, можно изменять F_в путем перемены времени протяжки, а динамический диапазон сигнала, например, от 0,1 до 10 В можно перекодировать двоичным кодом только двумя уровнями. Словом величины 2F_в , T_c, D_c взаимосвязаны и могут быть изменены в нужную сторону в зависимости от рабочих параметров канала. Необходимо только соотнести V_k  > V_c.

Дискретные сигналы типа рисунка 5.1 могут быть направлены прямо на модулятор, что обеспечит амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ), спектр которой приведен на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2

Ширина основного лепестка, естественно, определяется длительностью импульса,  в  котором  через    интервал тактовой  частоты,  имеются отдельные спектральные линии, имеющие амплитудную модуляцию (±Ω_в) в виде треугольников.

Но, чаще всего, сведения об амплитуде передаются набором бинарных (0 и

1)  кодовых посылок,  которые  образуют импульсно  кодовую  (ИКМ),  спектр которой представляют спектр импульсной последовательности (рисунок 5.3).

Рисунок 5.3

при этом полоса частот ИКМ канала  Гц, а в случае ИКМ ЧМ  Гц.

Т.к.   ИКМ  ЧМ  может  быть  представлена  как  попеременная  посылка импульсов на частоте ω₀ и ω₁ (рисунок 5.4.).

Рисунок 5.4- Спектр ИКМ ЧМ сигналов

5.2 Количественная мера информации

Для инженерных расчетов, с целью оптимизации канала связи, надо оценивать (измерять в физических единицах) параметры сигналов, отдельных блоков канала так и величину переносимой информации. Сообщение передается только тогда, когда каждая последующая буква (или символ) отличаются от предыдущей и образуют случайную последовательность.

Поэтому количество информации пропорционально мере неожиданности , где р(а) – вероятность появления события «А». Чем более неожиданное