Электрический сигнал любого вида информации представляет собой изменяющуюся во времени электрическую величину (ток, напряжение и т. д.) и может быть выражен некоторой функцией времени. Например, сигнал телефонного сообщения имеет непрерывный во времени характер, так как он соответствует изменению звукового давления у мембраны микрофона при передаче речи. Телеграфный же сигнал имеет дискретный (т. е. прерывистый во времени) характер, так как он соответствует замыканию и размыканию контактов передающего телеграфного аппарата.
Иногда сигнал можно рассматривать как периодическую функцию времени. К таким сигналам относится, к примеру, длительная передача точек кодом Морзе или передача одной и той же буквы в телеграфном сообщении.
Как известно, любую периодическую функцию можно разложить на гармонический ряд, т. е. представить в виде постоянной составляющей и суммы синусоидальных колебаний (гармоник) с определенными амплитудами и фазами и с частотами, кратными основной частоте периодической функции. Отсюда следует, что периодический сигнал можно рассматривать как совокупность синусоидальных колебаний — гармонических составляющих, каждая из которых имеет определенную амплитуду. Совокупность синусоидальных колебаний — гармонических составляющих называется спектром сигнала.
На рис. 71, а показана форма электрического сигнала и его гармонических составляющих при длительной передаче точек кодом Морзе. Из рис. 71,6 видно, что форма сигнала будет достаточно точно соответствовать исходному; если передавать постоянную составляющую, первую, третью и пятую гармоники, т.е. при устранении всех гармонических составляющих выше пятой
(четные гармоники — вторая, четвертая, шестая и т. д. в этом сигнале отсутствуют). Допустим, точки кода Морзе следуют с частотой 25 Hi (период следования равен 0,04 с, что соответствует скорости передачи 50 Бод). При этом ширина спектра такого сигнала при передаче пяти гармонических составляющих будет равна 125 Гц, т. е. от 0 до 125 Гц.
Следует отметить, что ширина спектра зависит от вида передаваемых сигналов. Если прямоугольные импульсы заменить треугольными, то ширина спектра уменьшится почти вдвое.
Непериодический сигнал также может быть представлен в виде суммы гармонических составляющих, однако их частоты будут отличаться друг от друга на бесконечно малую величину. Такой спектр называют сплошным в отличие от спектра периодического сигнала, который называется линейчатым (дискретным).
Линия связи пропускает определенную, ограниченную полосу частот. Полоса частот канала связи ограничивается входящими в него устройствами (фильтрами, усилителями и другими элементами). Для передачи сигнала связи без искажений необходимо, чтобы ширина спектра сигнала была не больше полосы частот канала, или, как говорят, «согласована» с ней. Таким образом, ширина спектра частот сигнала является очень важным параметром при передаче различных электрических сигналов по каналам связи.
Вторым параметром любого электрического сигнала является его динамический диапазон, т. е. отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала к его наименьшей мощности. Обычно динамический диапазон сигнала определяется в логарифмических единицах как разность его максимального и минимального уровней мощности. Канал связи также имеет вполне определенный динамический диапазон, который определяется как разность между максимально возможным и минимально допустимым уровнями мощности в канале. Максимально возможный уровень в канале ограничивается максимальной неискаженной мощностью лампы или транзисторов усилителей и других узлов аппаратуры. Чем больше уровень сигнала, тем (при неизменной величине неискаженной мощности, пропускаемой транзисторами или лампами усилителя) больше мощность создаваемых им нелинейных искажений. Кроме того, чем выше уровень сигнала в канале, тем больше создаваемое сигналом электромагнитное поле и, следовательно, тем больше влияние данного канала на каналы параллельных цепей. |