Лекция 1. Введение

1. Основные характеристики сигналов.

2. Виды каналов связи

3. Принципы построения многоканальных систем передачи

1.1 Основные характеристики сигналов

Современные многоканальные системы передачи должны обеспе­чивать передачу различных сигналов: телефонных, телеграфных, факсимильных, передачи данных, звукового вещания, телевизион­ного вещания, телеметрии и телесигнализации. Эти сигналы яв­ляются случайными функциями времени, т. е. случайными про­цессами. Достаточно полно описать случайный процесс позволяют многомерные плотности вероятности, нахождение которых пред­ставляет чрезвычайно сложную и трудоемкую задачу. Однако для решения ряда практических задач в таком полном описании сиг­нала нет надобности. Для выяснения соотношения между харак­теристиками сигнала и свойствами канала, например, достаточно знать такие более простые характеристики сигналов, как динами­ческий диапазон, длительность существования и ширина спектра частот.

Динамическим диапазоном сигнала называется отношение наи­большей мгновенной мощности сигнала Ртах к той наименьшей Рты, которую необходимо отличать от нуля при заданном каче­стве передачи. Эта характеристика сигнала определяет пределы изменения мгновенной мощности сигнала. Обычно динамический диапазон выражают в логарифмических единицах, т. е. = = . Динамический диапазон телефонного (речевого) сигнала не превышает 40 дБ, факсимильного сигнала для полу­тонового изображения — 25 дБ, сигнала телевизионного веща­ния — 40 дБ. Наибольший динамический диапазон, равный 75 дБ, имеет сигнал звукового вещания при передаче симфонической му­зыки. Следует отметить, что для телеграфных сигналов и сигна­лов передачи данных, мощность которых постоянна, понятие ди­намического диапазона неприменимо.

Длительность сигнала определяется интервалом времени, в те­чение которого он существует. Чем меньше длительность сиг­нала, тем меньшее время для его передачи будет занят канал.

Сигналы электросвязи, непрерывные и дискретные, являются непериодическими функциями времени. Таким сигналам соответ­ствует сплошной спектр, т. е. спектр, содержащий бесконечно большое число составляющих. Однако всегда можно указать диа­пазон частот, в пределах которого сосредоточена основная энер­гия сигнала. Этим диапазоном и определяется ширина спектра частот сигнала.

Для улучшения экономических показателей систем передачи спектр сигнала необходимо ограничивать. Это ограничение долж но осуществляться без заметного ухудшения качества. Как пока­зали экспериментальные исследования, спектр телефонного сигна­ла может быть ограничен полосой 300... 3400 Гц, а звукового ве­щания — 300... 15 000 Гц. Такая ширина спектров этих сигналов достаточна для обеспечения требуемой разборчивости и естествен­ности звучания. При сужении спектра сигнала звукового веща­ния до 50... 10 000 или 50... 6400 Гц, что часто встречается на практике, восприятие музыки несколько ухудшается.

Ширина спектра частот телеграфного сигнала и сигнала пере­дачи данных (0— Fmax) зависит от длительности импульса, т. е. скорости передачи. Частота определяется как F_max=l,5 В.

где В — скорость передачи сигнала в бодах. Это соотношение вы­брано из условия возможности воспроизведения импульса на при­еме. Скорость передачи телеграфных сигналов составляет 50...... 200 Бод, а сигналов передачи данных до 200 Бод при низкоско­ростной, до 9600 Бод при среднескоростной и до сотен килобод при высокоскоростной передаче. В соответствии с этими скоростя­ми изменяется и ширина спектра частот сигнала.

Необходимая ширина полосы частот факсимильного сигнала определяется требуемой четкостью изображения на при­еме. Частота F_max зависит от характера передаваемого изображе­ния, скорости () и шага () развертки и определяется как = = Учитывая, что , получаем ,

где D — диаметр барабана, п — частота вращения барабана, об/мин. Для используемых факсимильных аппаратов F_max не превышает 1465 Гц. Важнейшим видом факсимильной связи является переда­ча изображений центральных газет в областные и республиканские центры, где они печатаются. При использовании для этой цели аппаратуры «Газета-2» F_max— 180 кГц.

Ширина спектра сигнала телевизионного вещания определяет­ся требуемой четкостью воспроизведения мелких деталей и рез­ких границ в изображении.

При стандарте в 625 строк, принятом в Советском Союзе, верхняя частота спектра телевизионного сиг­нала составляет 6 МГц, а нижняя — 0 Гц. Таким образом, шири­на спектра частот сигнала телевизионного вещания составляет 0 Гц... 6 МГц.