сигнали електрозв’язку

Практично всі електричні сигнали, що відображають реальні повідомлення містять нескінченний спектр частот. Для неспотвореної передачі таких сигналів потрібен був би канал з нескінченної пропускною здатністю. З іншого боку, втрата на прийомі хоча б однієї складової спектра призводить до спотворення тимчасової форми сигналу. Тому ставиться завдання передавати сигнал в обмеженою смузі пропускання каналу таким чином, щоб спотворення сигналу відповідали вимогам і якості передачі інформації. Таким чином, смуга частот - це обмежений (виходячи з техніко-економічний міркувань і вимог до якості передачі) спектр сигналу.

Ширина смуги частот # 916; F визначається різницею між верхньою FВ і нижньої fн частотами в спектрі повідомлення, з урахуванням його обмеження. Так, для періодичної послідовності прямокутних імпульсів смуга сигналу орієнтовно може бути знайдена з виразу:

де tn - тривалість імпульсу.

Для досить високої якості (канали мовлення першого класу) смуга частот # 8710; FC повинна складати 50 ... 10000 Гц, для бездоганного відтворення програм мовлення (канали вищого класу) - 30 ... 15000 Гц. другого класу - 100 ... 6800 Гц [2].

Малюнок 2.6 - Конструкція передавальної трубки

Малюнок 2.7 - Форма телевізійного сигналу на часовому інтервалі, де відсутні кадрові імпульси.

Малюнок 2.8 - До визначення мінімальної частоти спектра частот телевізійного сигналу

За допомогою верхніх частот передаються найбільш дрібні деталі зображення. Таке зображення можна представити у вигляді чергуються по яскравості дрібних чорних і білих квадратів зі сторонами, рівними діаметру променя (рисунок 2.9, а), розташованими вздовж рядка. Таке зображення буде містити максимальну кількість елементів зображення.

Стандарт передбачає розкладання зображення в кадрі на N = 625 рядків. Час прочерчивания одного рядка (рис. 2.9, б) дорівнюватиме. Мінливий по рядку сигнал вийде, коли чергуються чорні і білі квадратики. Мінімальний період сигналу буде дорівнює часу зчитування пари квадратів:

де nпар - число пар квадратів в рядку.

Число квадратів (n) в рядку дорівнюватиме:

де - формат кадру (дивись малюнок 2.2.4, а),

b - ширина, h - висота поля кадру.

Формат кадру приймається рівним к = 4/3. Тоді верхня частота сигналу Fв буде дорівнює:

При передачі 25 кадрів в секунду з 625 рядками в кожному номінальне значення частоти розкладання по рядках (частота рядків) дорівнює 15.625 кГц. Верхня частота телевізійного сигналу буде дорівнює 6.5 МГц.

Малюнок 2.10 - Розміщення спектрів сигналів зображення і звуку в радіоканалі телевізійного мовлення.

Практикум (подібні завдання входять до екзаменаційних білетів)

Завдання №1: Знайти частоту проходження імпульсів сигналу, що передається і смугу пропускання сигналу, якщо на екрані телевізора спостерігається 5 пар чорно-білих чергуються вертикальних смуг

Завдання №2: Знайти частоту проходження імпульсів сигналу, що передається і смугу пропускання сигналу, якщо на екрані телевізора спостерігається 10 пар чорно-білих чергуються горизонтальних смуг

При вирішенні завдання №1 необхідно використовувати відому величину тривалості одного рядка стандартного ТВ сигналу. За цей час відбудеться зміна 5-ти імпульсів відповідають рівню чорного і 5-ти імпульсів відповідають рівню білого (можна обчислити їх тривалість). Таким чином, можна визначити частоту зміни імпульсів і смугу пропускання сигналу.

При вирішенні задачі №2 виходите із загального числа рядків в кадрі, визначте, скільки рядків доводиться на одну горизонтальну смугу, врахуйте, що розгортка здійснюється Чергувати. Так ви визначите тривалість імпульсу відповідає рівню чорного або білого. Далі як в задаче№1

При оформленні підсумкової роботи для зручності використовуйте графічне зображення сигналів і спектрів.

4. Кондиціонери й сигнали. Факсимільний (фототелеграфная) зв'язок - це передача нерухомих зображень (малюнків, креслень, фотографій, текстів, газетних шпальт і так далі). Пристрій перетворення факсимільного повідомлення (зображення) перетворює світловий потік, який відображається від зображення, в електричний сигнал (Малюнок 2.2.6)

Малюнок 2.11 - Функціональна схема факсимільного зв'язку

Де 1 - канал факсимільного зв'язку; 2 - привід, що синхронізують і фазує пристрої; 3 - передає барабан, на який поміщається оригінал переданого зображення на паперовому носії; ФЕП - фотоелектронний перетворювач відбитого світлового потоку в електричний сигнал; ОС - оптична система для формування світлового променя [26].

При передачі чергуються по яскравості елементів сигнал набуває вигляду імпульсної послідовності. Частоту проходження імпульсів в послідовності називають частотою малюнка. Максимального значення частота малюнка, Гц, досягає при передачі зображення, елементи і розділяють їх проміжки якого дорівнюють розмірам розгортає променя:

де # 964; u - тривалість імпульсу, що дорівнює тривалості передачі елемента зображення, яку можна визначити через параметри розгортає пристрою.

Так, якщо π · D - довжина рядка, а S - крок розгортки (діаметр розгортає променя), то в рядку π · D / S елементів. При N оборотах на хвилину барабана, що має діаметр D, час передачі елемента зображення, що вимірюється в секундах:

Мінімальна частота малюнка (при зміні по рядку), Гц, буде при розгортці зображення, що містить по довжині рядка чорну і білу смуги, рівні по ширині половині довжини рядка. При цьому

Fpuс min = N / 60, (2.14)

Телеграфні сигнали і сигнали передачі даних. Повідомлення й сигнали телеграфії і передачі даних відносяться до дискретним.

Пристрої перетворення телеграфних повідомлень і даних представляють кожен знак повідомлення (букву, цифру) у вигляді певної комбінації імпульсів і пауз однаковою тривалості [3]. Імпульс відповідає наявності струму на виході пристрою перетворення, пауза - відсутності струму.

Для передачі даних використовують більш складні коди, які дозволяють виявляти і виправляти помилки в прийнятій комбінації імпульсів, що виникають від дії перешкод [25].

Пристрої перетворення сигналів телеграфії і передачі даних в повідомлення по прийнятим комбінаціям імпульсів і пауз відновлюють відповідно до таблиці коду знаки повідомлення і видають їх на принтер або екран дисплея.

Чим менше тривалість імпульсів, які відбивають повідомлення, тим більше їх буде передано в одиницю часу. Величина, зворотна тривалості імпульсу, називається швидкістю телеграфування: В = 1 / # 964; і. де # 964; і - тривалість імпульсу, с. Одиницю швидкості телеграфування назвали Бодом. При тривалості імпульсу # 964; і = 1 с швидкість В = 1 Бод. У телеграфії використовуються імпульси тривалістю 0.02 с, що відповідає стандартній швидкості телеграфування 50 Бод. Швидкості передачі даних істотно вище (200, 600, 1200 Бод і більше).

Сигнали телеграфії і передачі даних зазвичай мають вигляд послідовностей прямокутних імпульсів (рисунок 2.4, а).

При передачі двійкових сигналів досить зафіксувати тільки знак імпульсу при двополярної сигналі або наявність або відсутність - при однополярному сигналі. Імпульси можна впевнено зафіксувати, якщо для їх передачі використовується ширина смуги частот, що чисельно дорівнює швидкості передачі в бодах. Для стандартної швидкості телеграфування 50 Бод ширина спектра телеграфного сигналу складе 50 Гц. При швидкості 2400 бод (середньошвидкісних система передачі даних) ширина спектра сигналу дорівнює приблизно 2400 Гц.

5. Середня потужність повідомлень РСР визначається шляхом усереднення результатів вимірювань за великий проміжок часу.

Середня потужність, яку розвиває випадковий сигнал s (t) на резисторі опором 1 Ом:

Потужність, укладену в кінцевій смузі частот між # 969; 1 і # 969; 2. визначають інтегруванням функції G (# 969;) # 946; відповідних межах:

Функція G (# 969;) # 959; редставляет собою спектральну щільність середньої потужності процесу, тобто потужність, укладену в нескінченно малої смузі частот.

Для зручності розрахунків потужність зазвичай дається в відносних одиницях, виражених в логарифмічною формі (децибелах, дБ). У цьому випадку рівень потужності:

Якщо еталонна потужність РЕ = 1 мВт, то рх називають абсолютним рівнем і висловлюють в дБм. З огляду на це абсолютний рівень середньої потужності:

Пікова потужність рпік (# 949;%) - # 973; то таке значення потужності повідомлення, яке може перевищуватися протягом # 949; % Часу.

Пік-фактор сигналу визначається відношенням пікової потужності до середньої потужності повідомлення, дБ,

З останнього виразу, поділивши чисельник і знаменник на РЕ. з урахуванням (2.17) і (2.19) визначимо пік-фактор як різниця абсолютних рівнів пікової та середньої потужностей:

Під динамічним діапазоном D (# 949;%) розуміють відношення пікової потужності до мінімальної потужності повідомлення Рmin. Динамічний діапазон, як і пік-фактор, прийнято оцінювати в дБ:

Середня потужність сигналу тональної частоти, виміряна під час найбільшого навантаження (ГНН), з урахуванням сигналів управління - набору номера, виклику і так далі - становить 32 мкВт, що відповідає рівню (в порівнянні з 1 мВт) Pср = -15 дБм

Середня потужність РСР сигналу мовлення (виміряна в точці з нульовим відносним рівнем) залежить від інтервалу усереднення і дорівнює 923 мкВт при усередненні за годину, 2230 мкВт - за хвилину і 4500 мкВт - за секунду. Максимальна потужність сигналу мовлення 8000 мкВт.

Динамічний діапазон DC сигналів мовлення становить для мови диктора 25 ... 35 дБ, для інструментального ансамблю 40 ... 50 дБ, для симфонічного оркестру до 65 дБ.

Відповідно до рекомендації МККТТ потужність допустимих перешкод не повинна перевищувати РП = 4000 пВт.

Первинні дискретні сигнали зазвичай мають вигляд прямокутних імпульсів постійного або змінного струму, як правило, з двома дозволеними станами (виконавчі або двохпозиційні).

Швидкість модуляції визначається кількістю одиничних елементів (елементарних посилок), переданих в одиницю часу, і вимірюється в бодах:

де # 964; і - тривалість елементарної посилки.

Швидкість передачі інформації визначається кількістю інформації, переданої в одиницю часу, і вимірюється в біт / с:

де М - число позицій сигналу.

У довічних системах (М = 2) кожен елемент несе 1 біт інформації, тому відповідно до (2.23) і (2.24) [6]:

1. Дайте визначення поняттям "інформація", "повідомлення", "сигнал".

2. Як визначити кількість інформації в окремо взятому повідомленні?

3. Які види сигналів існують?

4. Чим відрізняється дискретний сигнал від безперервного?

5. Чим відрізняється спектр періодичного сигналу від спектра непериодического сигналу?

6. Дайте визначення ширини смуги частот сигналу.

7. Поясніть сутність факсимільного передачі повідомлень.

8. Яким способом здійснюється розгортка ТВ зображення?

9. Чому дорівнює частота зміни кадрів в ТВ системі?

10. Поясніть принцип роботи передавальної ТБ трубки.

11. Поясніть склад повного ТВ сигналу.

12. Дайте поняття динамічного діапазону?

13. Перерахуйте основні сигнали електрозв'язку. Які частотні діапазони займають їх спектри?