На тему: ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ДЛИННЫХ ЛИНИЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СОБСТВЕННОЙ
ПЕРЕХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕЗАЗЕМЛЕННОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЕТЛИ
Студента 3 курса дневного отделения НФ-3
Разработал студент:
Александрович С. В.
Проверил преподаватель:
Долбещенков В. В.
Г.
ВВЕДЕНИЕ
Информация и сигнал. Общая схема передачи информации
Имеется множество определений понятия информации от наиболее общего философского (информация есть отражение реального мира) до практического (информация есть все сведения (данные), являющиеся объектом хранения, передачи, преобразования).
Передается информация в виде сигналов. Сигнал есть физический процесс, несущий в себе информацию. Сигнал может быть звуковым, световым, в виде почтового отправления и др. Наиболее распространен сигнал в электрической форме в виде зависимости напряжения от времени U(t).
Рассмотрим общую схему передачи информации:
ИИ - источник информации (сообщение)
ПС - преобразование в электрический сигнал
Кд - кодирование
М - модулятор
ГН - генератор несущей
РУ - регистрирующее устройство
ДО - декодирование, обработка, выделение из помех
УНЧ - усилитель низкой частоты
Д - детектор (демодулятор)
УВЧ - усилитель высокой частоты
ИВЦ - избирательная входная цепь
Канал передачи информации - комплекс устройств, используемых для передачи информации от источника до получателя, а также разделяющая их среда.
Рассмотрим каждый этап канала.
1. Сообщениеможет быть в виде знаков (печать), звуковых сигналов (речь, музыка), светового изображения или сигнала и др.
2. Преобразование речи и музыки в электрический сигнал осуществляется с помощью микрофона, преобразование изображений - с помощью телевизионных передающих трубок. Письменное сообщение сначала кодируется, когда каждая буква текста заменяется комбинацией стандартных символов (точки - тире, ноль - единица), которые затем преобразуются в стандартные электрические сигналы (например, импульсы разной длительности, полярности и т. д.). Кодированию могут подвергаться все сообщения, причем одновременно может производиться их шифровка.
В радиолокации информация вносится при распространении сигнала в свободном пространстве.
3. Генерация высокочастотных колебаний. Основные требования: диапазон частот, стабильность частоты, мощность (до миллионов ватт). Общепринято следующее разделение электромагнитных волн по частотам.
Длинные: l = 10 км ¸ 1 км, f = 30 кгц ¸ 300 кгц.
Средние: l = 1000 м ¸ 100 м, f = 300 кгц ¸ 3 Мгц.
Короткие: l = 100 м ¸ 10 м, f = 3 Мгц ¸ 30 Мгц.
Ультракороткие (СВЧ):
метровые: l = 10 м ¸ 1 м, f = 30 Мгц ¸ 300 Мгц;
дециметровые: l = 1,0 м ¸ 0,1 м, f = 300 Мгц ¸ 3 Ггц;
сантиметровые: l = 10 см ¸ 1 см, f = 3 Ггц ¸ 30 Ггц;
миллиметровые: l = 10 мм ¸ 1 мм, f = 30 Ггц ¸ 300 Ггц.
На выбор того или иного диапазона волн для каждой конкретной системы связи оказывают влияние следующие факторы:
а) Особенности распространения электромагнитных волн данного диапазона, состояние пространства, в котором распространяется волна. Длинные волны сильно поглощаются землей, короткие и ультракороткие не огибают препятствия. Длинные, средние и короткие могут отражаться от верхних слоев атмосферы.
б) Технические условия: направленность излучения, применение антенной системы соответствующих размеров, генерирование мощных колебаний и управление ими, схема приемного устройства.
Направленность излучения можно обеспечить, если антенное устройство по размерам существенно превышает длину волны. Направленность имеет большое значение в радиолокации, радионавигации. Большая мощность колебаний требуется на длинных волнах вследствие поглощения землей, а на других диапазонах - при сверхдальней космической связи. Освоение новых диапазонов требует новых технических средств, вследствие чего переход в коротковолновую область происходил постепенно по мере освоения генерирующих устройств.
в) Характер шумов и помех в данном диапазоне. Регулярно проводятся исследования прохождения радиоволн различных диапазонов.
г) Характер сообщения (количество информации и связанная с этим ширина спектра (диапазон частот)).
Так, телевидение ввиду большой передаваемой информации должно иметь широкий спектр частот, поэтому оно возможно только на УКВ.
4. Модуляция - изменение одного или нескольких параметров высокочастотного колебания по закону передаваемого сообщения. Частоты модулирующего сигнала должны быть малы по сравнению с частотой несущей.
5. Выделение нужного сигнала в приемнике из всех колебаний в эфире осуществляется входной избирательной цепью с помощью резонансных колебательных систем Df/f до 10-5¸10-6.
6. Усиление слабых сигналов в приемнике. Антенна принимает сигнал мощностью 10-10¸10-14 Вт ( ~ 10-6 В). На выходе приемника для надежной регистрации сигнала требуется мощность порядка единиц ватт, т. о. необходимо усиление по мощности до 1010¸1014, по напряжению - до 107. Это достигается с помощью многокаскадных усилителей высокой, промежуточной и низкой частот.
7. Детектирование (демодуляция) - выделение низкочастотного сообщения (информационного электрического сигнала) из модулированного высокочастотного сигнала. Осуществляется с помощью различного рода детекторов (синхронных, амплитудных, квадратичных).
8. Декодирование - восстановление исходной формы информационного сообщения из электрических сигналов стандартной формы после детектирования. Для зашифрованных сигналов производится расшифровка. В простейшей системе связи кодирующее и декодирующее устройства могут отсутствовать. При передаче сообщения по проводам (телеграф) могут отсутствовать радиопередающее и радиоприемное устройства.
При многоканальной связи одно передающее и приемное устройства используются для параллельной (одновременной) передачи сигналов от нескольких источников информации с устройствами их смешения до передачи, выделения и разделения после приема.
Основными разделами в теории сигналов и передачи информациивначале были разделы по структуре сигналов, их анализ и синтез, включая вопросы оценки переносимого ими количества информации и помехоустойчивости. Неотъемлемой частью является теория цепей и прохождение в них сигналов, синтез цепей и оптимальная обработка сигналов на фоне помех. В дальнейшем развивались такие направления, как математическое описание каналов передачи информации, создание методов помехоустойчивого и эффективного кодирования, разделение линий связи, распределение, накопление и передача информации в сетях, системный оптимальный синтез объектов информационной техники.
