3. Первичные электрические сигналы и их характеристики

• Выдачу сертификатов на оборудование систем связи
с
проверкой
на
соответствие
международным
(международного союза электросвязи МСЭ ) и Российским
стандартам.
В) Государственная комиссия по радио частотам при МС
обеспечивает:
•
Выделение диапазонов частот.
Г) ФАПСИ при Президенте РФ обеспечивает:
• Лицензирование и сертификацию в области защиты
информации с целью обеспечения информационной
безопасности РФ.
3. Первичные электрические сигналы и их характеристики
В соответствии с определением, принятым в теории информации, сигнал
есть материальный носитель информации. В системах связи сигнал представляет
собой процесс изменения во времени и в пространстве некоторой физической
величины, характеризующей передаваемое сообщение. Так, например, при
разговоре (акустическая связь) переносчиком информации служит звуковое поле;
изменение звукового давления, характеризующее передаваемое сообщение,
является в этом случае сигналом. В системах электрической связи сигналы
представляют собой электромагнитные процессы, параметры которых изменяются
в соответствии с передаваемым сообщением. Например, мгновенное значение тока
в цепи микрофона пропорционально звуковому давлению; микрофон преобразует
акустические сигналы в электрические и, таким образом, дает возможность
передавать звуковые сообщения по кабелям электрической связи.
В процессе передачи сигнал подвергается ряду преобразований,
важнейшими из которых являются модуляция и кодирование и обратно –
демодуляция и декодирование. В импульсных и цифровых системах связи
сигналы подвергаются дискретизации. При передаче по каналу связи сигналы
претерпевают искажения, связанные с несовершенством устройств, входящих в
канал, и маскируются помехами. Система связи должна быть построена так,
чтобы, несмотря на искажения и помехи, возникающие при передаче сигналов,
было бы возможно восстановление исходного сообщения с необходимой степенью
точности. Чтобы выполнить это условие, при построении систем связи
необходимо знать основные характеристики сигналов, соответствующие
различным сообщениям.
9
В системе электрической связи важную роль играют первичные
преобразователи, превращающие сообщения источника в электрические сигналы.
При передаче телефонных сообщений и звуковом вещании первичными
преобразователями служат микрофоны, в телеграфии – телеграфные аппараты,
при передаче изображений в факсимильной связи и телевидении – устройства
электрооптического
анализа.
Сигналы,
формируемые
первичными
преобразователями, называются первичными сигналами.
Ясно, что свойства первичных сигналов в значительной мере определяют
требования к системам связи. Подходящей математической моделью для описания
сигналов связи являются случайные процессы; свойства случайных процессов
характеризуются n-мерной функцией распределения и тем точнее, чем больше n.
Однако, практическое определение многомерных функций распределения связано
с чрезвычайными трудностями, поэтому в большинстве случаев для описания
сигналов пользуются понятием энергетического спектра и некоторыми числовыми
характеристиками. К ним относятся:
Полоса частот, необходимая для передачи сигнала с
допустимыми искажениями, Δf (часто ее называют эффективной полосой)
Мощности сигнала – пиковая или максимальная Pмакс,, средняя
Pср и минимальная Pмин.
В качестве энергетических характеристик сигналов часто используют
понятия динамического диапазона
Pмакс
, дБ
Pмин
(3.1)
Pмакс
, дБ.
Pср
(3.2)
D = 10 lg
и пикфактора
ν = 10lg
Рассмотрим характеристики первичных сигналов.
Телефонные (речевые) сигналы
Звуки речи представляют собой сложные звуковые колебания,
следовательно, первичные сигналы, формируемые микрофоном, также очень
сложны.
Спектр звуков речи содержит колебания с частотами от 70-80 до 8000-20000
Гц. Однако основная мощность речевых сигналов сосредоточена в полосе частот
от 150 до 1500-2000 Гц. В результате действия резонирующих полостей
речеобразующего тракта человека (полости рта и носа) в спектре звуков создаются
области повышенной интенсивности, называемые формантами. Большая часть
формантных областей расположена в диапазоне частот от 300 до 3000 Гц.
Ограничение спектра речевых сигналов приводит к ухудшению качества
принимаемой речи – искажается тембр, теряется естественность и узнаваемость,
снижается разборчивость. Экспериментальные исследования показали, что вполне
удовлетворительное качество речи получается при передаче в полосе частот от
250-300 до 3300-3500 Гц. Поэтому полоса эффективно передаваемых частот
стандартного канала тональной частоты находится в пределах от 300 до 3400 Гц.
10