С точки зрения возможности передачи по каналу связи электрические сигналы определяются следующими тремя основными физическими характеристиками: длительность, сигнала шириной спектра и динамическим диапазоном ,
Длительность сигнала определяет время, на которое занимается канал связи при передаче по нему того или иного сигнала.
Ширина спектра модулирующего сигнала или радиосигнала величина, характеризующая скорость изменения функции сигнала во времени. Спектр сигнала может простираться в пределах очень большого диапазона частот, особенно для сигналов конечной длительности. Однако для многих сигналов можно указать диапазон частот, в пределах которого сосредоточена его основная энергия. Этим и определяется ширина спектра.
В технике радио и электропроводной связи спектр сигнала частот сознательно сужается, что связано c ограниченной полосой пропускания канала связи и допустимыми искажениями сигнала.
Например, при телефонной радиосвязи требуется, чтобы речь была разборчивой и корреспонденты могли узнать друг друга по голосу. Для выполнения этих условий ширина спектра низкочастотного речевого сигнала ограничивается полосой частот 0,3…3,4 кГц.
Динамический диапазон сигнала определяется как отношение максимальной мощности сигнала к наименьшей. Обычно используют логарифмическую меру динамического диапазона:
.
Можно ввести наглядное представление об объеме сигнала если за координаты принять его физические характеристики , :
, ,
Аналогичным образом к канал связи можно характеризовать временем занятия канала на передачу сигнала , шириной полосы пропускания частот динамическим диапазоном пропускаемых уровней сигнала .
Произведение этих трех параметров соответственно называется объемом канала:
,
Для передачи сигнала по данному каналу без искажений необходимо обеспечить согласование объема сигнала и объема канала связи, которое заключается в выполнении следующих общего и частных условий:
- общее:
- частные:
Эти же условия можно представить графически (рис. 2.1б) объем параллелепипеда, соответствующий объему сигнала должен располагаться внутри параллелепипеда, соответствующего объему канала .
Рис. 2.1
Если частные условия не выполняются (рис. 2.1а), то возможно осуществление деформации объекта сигнала, которая заключается в изменении соотношения физических характеристик сигнала при сохранении постоянства его объема .
Так, например, если , а , то можно, уменьшив длительность сигнала в 2 раза и увеличив тем самым полосу частот сигнала также в 2 раза, получить требуемые неравенства.