Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекция № 7
Тема лекции: Характеристики каналов передачи дискретных сообщений.
Цель: Изучить основные характеристики каналов связи и виды помех в системах ПДС.
Учебные вопросы:
1. Основные характеристики каналов связи.
2. Помехи в каналах связи.
1. Основные характеристики каналов связи.
1.1. Канал электросвязи.
Канал электросвязи — это совокупность технических средств и среды распространения сигналов, обеспечивающая при подключении абонентских устройств передачу сообщений от источника к получателю.
Сети ПДС, как и другие вторичные сети, организуются на базе каналов первичной сети ЕАСС. Для передачи дискретных сообщений используются каналы связи, образуемые в системах передачи с разделением по частоте и времени, а также физические цепи проводных линий связи (воздушных, кабельных, волоконно-оптических и т. д.). Рассмотрим только такие каналы, при поступлении на вход которых непрерывного сигнала на его выходе сигнал также будет непрерывным. Такие каналы, как было отмечено выше, называют непрерывными. Они всегда входят в состав дискретного канала. Непрерывными каналами являются, например, стандартные телефонные каналы связи (каналы тональной частоты — ТЧ) с полосой пропускания 0,3 ... 3,4 кГц, стандартные широкополосные каналы с полосой пропускания 60 ... 108 кГц, физические цепи и др.
Наиболее распространенным способом задания непрерывных каналов является описание их с помощью операторов преобразования входных сигналов и задание действующих в них помех. При малой мощности входных сигналов справедливо положение о линейности канала. Тогда модель канала может быть представлена в виде линейного четырехполюсника, для которого входной и выходной сигналы связаны дельта-функцией.
На небольших интервалах времени канал можно считать стационарным, т. е. зависящим лишь от разности временных аргументов сигнала.
Канал можно также задать комплексной частотной характеристикой, связанной с преобразованием Фурье учитывающим амплитудно-частотные (АЧХ) и фазочастотные (ФЧХ) характеристики канала, в общем случае АЧХ канала является функцией не только частоты, но и времени.
Для идеального канала имеем постоянную АЧХ и линейную фазо-частотную характеристику. Обычно измеряется не ФЧХ, а групповое время прохождения для идеального канала — канала с линейной фазо-частотной характеристикой групповое время =const.
1.2. Основные характеристики каналов связи
Каналы связи образуются в различных типах линий связи и с помощью разных систем передачи. Поэтому в общем случае их характеристики могут значительно отличаться друг от друга. Наиболее широко для передачи дискретной информации используются каналы тональной частоты, имеющие нормированные характеристики. Рассмотрим некоммутируемые каналы ТЧ.
Характеристики канала связи в значительной мере определяют основные показатели качества передачи дискретной информации: скорость, верность, время доставки, надежность, эффективность. Поэтому знание этих характеристик представляет первостепенный интерес для разработчика систем ПДИ. Прежде всего, необходимо определить перечень тех характеристик, которые существенно влияют на качество передачи дискретной информации по каналам связи. Этот перечень определяется, с одной стороны, ограничениями на сигналы SBХ(t), передачу которых канал обеспечивает, и, с другой стороны, характером преобразований SBX(t)SBЫХ(t), которые он осуществляет. Здесь SBX(t), SBЫХ(t)— соответственно сигналы на входе и выходе канала связи. Поскольку в реальных каналах идеальное соответствие SBX(t)= SBЫХ(t) не соблюдается, сигнал на выходе канала отличается от сигнала на его входе, причем различают детерминированные и случайные изменения сигнала.
Детерминированные (ивестные) изменения сигнала определяются структурой канала и заключаются в определенном изменении масштаба сигнала (усиление или затухание), смещении во времени (задержка) и изменении формы (искажения).
Случайные изменения сигнала определяются помехой, действующей в канале, и заключаются в случайном изменении тех же показателей — масштаба, задержки, искажений.
Из детерминированных изменений сигнала наибольший интерес для изучения представляют искажения, так как задержка во времени принципиально не может быть уменьшена, а изменение масштаба компенсируется усилением или ослаблением сигналов с помощью автоматического регулирования усиления систем передачи. Искажения можно разделить на линейные и нелинейные. К первым относятся искажения, вызываемые наличием отклонений АЧХ и ФЧХ от идеальных характеристик. Амплитудно-частотную характеристику канала ТЧ принято задавать частотной характеристикой остаточного затухания.
Остаточным затуханием называется разность между уровнями сигнала на входе и выходе канала связи. Как следует из практики, эффективно используемая полоса частот ограничена частотами 300—3400 Гц, остаточное затухание при которых превышает остаточное затухание при частоте 800 Гц на 8,7 дБ. Фазочастотная характеристика канала ТЧ в настоящее время задается неравномерностью группового времени замедления (ГВЗ).
Нелинейные искажения возникают в канале ТЧ и вследствие зависимости его остаточного затухания от уровня входного сигнала и за счет нелинейности амплитудной характеристики группового тракта, в состав которого входит канал ТЧ. Собственные нелинейности канала характеризуются постоянством остаточного затухания с точностью ±0,3 дБ при изменении уровня входного сигнала в пределах от —17,5 до +3,5 дБ и тем самым определяют допустимый диапазон уровней передачи. Для оценки поведения амплитудной характеристики за порогом перегрузки (как, впрочем, и до него), нормируется коэффициент нелинейных искажений: на одном переприемном участке при нормальном входном уровне на частоте 800 Гц он должен быть не более 1,5%, в том числе не более 1% по третьей гармонике. При N переприемных участках норма увеличивается в N раз. Операция нормирования важна при передаче по каналам ТЧ сигналов ПД или тонального телеграфирования.
Нелинейность группового тракта систем с частотным разделением может привести к тому, что при перегрузке групповых усилителей продукты нелинейности одного канала ТЧ попадут в полосу пропускания другого канала ТЧ. Для каждого отдельного канала ТЧ такие продукты нелинейности являются не искажениями, а помехами, так как зависят от случайной величины — общей загрузки группового тракта. Это вызывает необходимость нормирования суммарной мощности группового сигнала во избежание перегрузки линейных (групповых) усилителей. Соответственно ограничивается допустимое количество каналов ТЧ, занятых ПерДачиИнф, и в последнее время ведутся работы в направлении снижения уровня передачи в этих каналах. В настоящее время уровень передачи аппаратуры передачи данных составляет 50 мкВт (—13 дБ), тонального телеграфа — 135 мкВт (—8,7 дБ), а телефонной передачи — 32 мкВт (—14 дБ).
Такое нормирование характеристик позволяет ограничить искажения передаваемых сигналов в определенных пределах. Если это оказывается недостаточным, применяют коррекцию АЧХ и ФЧХ.
2. Помехи в каналах связи.
Под помехой будем понимать всякое случайное воздействие на сигнал в канале связи, препятствующее правильному приему сигналов. При этом следует подчеркнуть случайный характер воздействия, так как борьба с регулярными помехами не представляет затруднений (во всяком случае, теоретически). Так например, фон переменного тока или помеха от определенной радиостанции могут быть устранены компенсацией или фильтрацией. В каналах связи действуют как аддитивные помехи, т. е. случайные процессы, налагающиеся на передаваемые сигналы, так и мультипликативные помехи, выражающиеся в случайных изменениях характеристик канала.
На выходе непрерывного канала всегда действуют гауссовские помехи. К таким помехам, в частности, относится тепловой шум. Эти помехи неустранимы. Модель непрерывного канала, включающая в себя закон композиции сигнала s(t), четырёхполюсник с импульсной характеристикой g(t,) и источник аддитивных гауссовских помех (t).
Более полная модель должна учитывать другие типы аддитивных (аддитивные – суммарные) помех, нелинейные искажения сигнала, а также мультипликативные помехи.
Перейдем к краткой характеристике перечисленных выше помех.
Сосредоточенные по спектру, или гармонические, помехи представляют собой узкополосный модулированный сигнал. Причинами возникновения таких помех являются снижение переходного затухания между цепями кабеля, влияние радиостанций и т. п.
Импульсные помехи — это помехи, сосредоточенные по времени. Они представляют собой случайную последовательность импульсов, имеющих случайные амплитуды и следующих друг за другом через случайные интервалы времени, причем вызванные ими переходные процессы не перекрываются во времени. Причины появления этих помех: коммутационные шумы, наводки с высоковольтных линий, грозовые разряды и т. п. Нормирование импульсных помех в канале ТЧ производится путем ограничения времени превышения ими заданных порогов анализа.
Флуктуационная (случайная) помеха характеризуется широким спектром и максимальной энтропией, и поэтому с ней труднее всего бороться. Однако в проводных каналах связи уровень флуктуационных помех достаточно мал и они при малой удельной скорости передачи информации практически не влияют на коэффициент ошибок.
Мультипликативные (умножения на сигнал) помехи обусловлены случайными изменениями параметров канала связи. В частности, эти помехи проявляются в изменении уровня сигнала на выходе демодулятора. Различают плавные и скачкообразные изменения уровня. Плавные изменения происходят за время, которое намного больше, чем 0 – длительность единичного элемента; скачкообразные — за время, меньшее 0 . Причиной плавных изменений уровня могут быть колебания затухания линии связи, вызванные, например, изменением состояния погоды, а в радиоканалах — замирания. Причиной скачкообразных изменений уровня могут быть плохие контакты в аппаратуре, несовершенство эксплуатации аппаратуры связи, технологии измерений и др.
Снижение уровня более, чем 17,4 дБ ниже номинального, называется перерывом. При перерыве уровень падает ниже порога чувствительности приемника и прием сигналов фактически прекращается. Перерывы длительностью меньше 300 мс принято называть кратковременными, больше 300 мс — длительными.
Импульсные помехи и перерывы являются основной причиной появления ошибок при передаче дискретных сообщений по проводным каналам связи.
К искажениям формы сигнала на выходе непрерывного канала приводят также сдвиг его спектральных составляющих по частоте, фазовые скачки и фазовое дрожание несущего колебания. В результате частотного сдвига, фазовых скачков и фазового дрожания и появляется паразитная угловая модуляция сигнала.
Аддитивные помехи содержат три составляющие: сосредоточенную по частоте (гармоническую), сосредоточенную во времени (импульсную) и флуктуационную. Помеха, сосредоточенная по частоте, имеет спектр значительно уже полосы пропускания канала. Импульсная помеха представляет собой последовательность кратковременных импульсов, разделенных интервалами, превышающими время переходных процессов в канале. Флуктуационную помеху можно представить как последовательность непрерывно следующих один за другим импульсов, имеющую широкий спектр, выходящий за пределы полосы пропускания канала. Импульсную помеху можно рассматривать как крайний случай флуктуационной, когда её энергия сосредоточена в отдельных точках временной оси, а гармоническую помеху — как другой крайний случай, когда вся энергия сосредоточена в отдельных точках частотной оси.
Характеристиками аддитивных помех в каналах ТЧ являются псофометрическая мощность шума и уровень не взвешенного шума. Первая величина измеряется прибором с квадратичным детектором и специальным контуром, учитывающим чувствительность человеческого уха, микрофона и телефона к напряжениям различных частот. Средняя величина псофометрической мощности составляет 2*10-15 Вт/м. Не взвешенный шум измеряют прибором с квадратичным детектором, имеющим время интегрирования 200 мс. Эта величина в точке с относительным нулевым уровнем не должна превышать —49 дБ на одном участке переприёма. Указанные характеристики не охватывают импульсные шумы, которые измеряют отдельно и специальными приборами. Мультипликативные помехи в каналах связи выражаются в основном в изменении остаточного затухания, приводящего к изменениям уровня сигнала. Изменения уровня сигнала в реальных каналах связи весьма разнообразны по своему характеру. Так, например, различают плавные и скачкообразные изменения уровня сигнала (иногда их называют изменениями остаточного затухания), кратковременные занижения уровня, кратковременные и длительные перерывы.
Плавными изменениями уровня называют такие, при которых отклонение уровня от своего номинального значения до максимального (минимального) происходит за время, несоизмеримо большее длительности единичных элементов передаваемого сигнала т0. К скачкообразным изменениям уровня относятся те, при которых изменение уровня от значения рН0М до рМАКС происходит за время, соизмеримое с временем единичного интервала 0.
Исследования показали, что за длительный промежуток времени отклонения уровня от номинального значения происходят как в сторону повышения, так и в сторону понижения, при этом оба направления изменения имеют примерно равную вероятность. Изменения такого рода могут быть отнесены к числу медленных изменений остаточного затухания. Наряду с ними имеют место быстрые, сравнительно кратковременные изменения остаточного затухания, в основном приводящие к уменьшению уровня приема. Значительные занижения уровня сигнала приводят к искажениям принимаемых сигналов и, как следствие, к ошибкам. Занижения уровня сигнала уменьшают его помехозащищенность, что также вызывает рост числа ошибок. И, наконец, в синхронных системах снижение уровня сигнала приводит к нарушению работы синхронизации и затрате определенного времени на вхождение, в режим синхронизации при восстановлении нормального уровня. Поэтому в современных системах ПДИ имеются специальные устройства, которые блокируют приемник и его систему синхронизации при уменьшении уровня сигнала ниже заданного значения - П. По этой причине занижение уровня на величину, большую или равную П, получило название перерыва. При передаче данных согласно рекомендациям ЕАСС перерывом считают П= 17,4 дБ. Перерывы делят на кратковременные и длительные
Для коммутируемых каналов ТЧ существует следующая норма: t КР.ПЕРЗОО мс. Это время выбрано из принятых в аппаратуре телефонной коммутации схемных решений, которые в случае перерыва длительностью более 300 мс обеспечивают разъединение ранее установленного соединения, т. е. приводят к отказу связи. Указанная величина рекомендуется МСЭ в качестве критерия отказа для передачи по коммутируемым каналам ТЧ. Рекомендуемая доля кратковременных перерывов на одном переприемном участке не должна превышать 1,5*10-5 за 90% часовых отрезков времени.
Плавные изменения уровня до некоторой степени характеризуются величиной стабильности остаточного затухания. Согласно рекомендациям МСЭ остаточное затухание для двухпроводного канала ТЧ должно составлять 7,0, для четырёхпроводного — 17,4 дБ, а его нестабильность во времени на одном участке переприёма — не превышать 1,75 дБ.
В каналах связи возникают также своеобразные мультипликативные помехи, связанные с нестабильностью генераторов поднесущих частот аппаратуры передачи. В результате затрудняется выделение на приёме когерентного колебания при ФМ или возникают искажения сигнала ЧМ. По существующим нормам расхождение поднесущих частот на участке переприёма ограничивается величиной 1 Гц. Кроме того, наряду со скачкообразными изменениями уровня сигнала в каналах связи имеют место скачки фазы, однако последние пока не нормированы.
Аддитивные помехи
Причинами флуктуационных помех являются в основном дробовой эффект и тепловой шум. Дробовым эффектом, как известно, называют случайные отклонения тока от его среднего значения в полупроводниковых элементах и электронных лампах, обусловленные дискретнюй природой носителей зарядов. Случайное тепловое движение носителей зарядов в любом проводнике вызывает появление разности потенциалов случайной величины на его концах — теплового шума. Следовательно, причины флуктуационных помех заложены в самой природе проводников, поэтому они принципиально неустранимы и можно лишь рассматривать способы их ограничения.
Наряду с вышеуказанными к флуктуационным помехам принято относить помехи, вызванные взаимным влиянием цепей в линиях связи (линейные переходы), нелинейными искажениями (нелинейные переходы) и попутным потоком. Хотя эти помехи по своему происхождению не являются строго флуктуационными, они обладают схожими признаками: равномерным спектром в полосе частот канала связи; нормальным распределением мгновенных значений с математическим ожиданием, близким к нулю; сходным по характеру мешающим воздействием на передачу информации. Причинами импульсных помех являются: влияние грозовых разрядов на линии связи; влияние радиостанций, работающих в импульсном режиме, на линии связи; влияние линий электропередачи на линии связи; перегрузки линейных усилителей; плохие контакты в оборудовании передачи и питания; кратковременные перерывы в линейном тракте; недостатки разработки и изготовления оборудования; причины эксплуатационного характера. Недостатки разработки и изготовления оборудования приводят к тому, что импульсные помехи возникают при толчках напряжения в питающей сети, переключениях с основных элементов на резервные, проведении электрических измерений.
К числу причин эксплуатационного характера относятся работы по ремонту и реконструкции линейных и станционных сооружений, профилактическое обслуживание (переключение АРУ, генераторного оборудования, дистанционного или местного питания и т. п.), а также несанкционированные действия техперсонала, такие, например, как подключение измерительных приборов к действующему каналу, ошибочная коммутация и т. п. Анализ причин импульсных помех позволяет предположить, что их источники находятся в линейном тракте. На это же указывают и результаты исследования степени совпадения импульсных помех в разных каналах ТЧ одной системы передачи. Оказалось, что коэффициент совпадения составляет 0,8—0,9.
Причинами селективных помех являются недостатки разработки и изготовления аппаратуры систем передачи, приводящие к попаданию в каналы связи остатков несущих и контрольных частот, гармоник переменного тока промышленной частоты, а также влияние радиостанций на линии связи и линейные переходы. Исследования показали, что остатки несущих и контрольных частот расположены обычно вне нормируемого в каналах ТЧ диапазона частот, однако они попадают в широкополосные каналы.
При оценке влияния флуктуационных помех на качество передачи информации по каналам проводных линий связи учитывают три основные составляющие: тепловые помехи от резисторов, электронных ламп и транзисторов, помехи от нелинейных переходов и помехи от линейных переходов. Величина тепловых помех в каналах связи определяется уровнем помех, приведенных ко входу усилителя, величиной усиления и числом усилителей. Общая мощность тепловых помех равна сумме мощностей, вносимых всеми усилителями, причем в качестве расчетной точки принята точка с нулевым измерительным уровнем.
Величина помех за счёт нелинейных переходов определяется в основном нелинейностью амплитудной характеристики групповых и линейных усилителей и загрузкой систем передачи. Исследования показали, что достаточно учитывать только продукты нелинейности второго и третьего порядков.
Уровень линейных переходов определяется величинами защищённости между всеми влияющими цепями и рассматриваемой цепью, а также загрузкой влияющих цепей.
Мощность флуктуационных помех определяют как сумму мощностей тепловых, линейных и нелинейных помех. Поскольку основные источники импульсных помех сосредоточены в линейном тракте систем передачи и спектр этих помех значительно шире полосы канала ТЧ, можно полагать, что спектральная плотность импульсного воздействия в полосе пропускания канала равномерна, т. е. реакция канала аналогична реакции на дельта-функцию.
Исследования показали, что в реальных каналах ТЧ форма импульсной помехи зависит и от числа участков переприёма на магистрали.
Одним из основных параметров импульсной помехи является её амплитуда, т. е. величина максимального выброса напряжения. Эта величина случайная, так как она зависит от многих факторов: типа и мощности источника помех, места проникновения помехи в канал связи, частотных характеристик канала. В настоящее время используют две формы оценок распределения амплитуд импульсных помех: в виде вероятности суммарного времени превышения импульсной помехой определенного значения (порога) и в виде вероятности превышения амплитудой помехи определённого значения. Первая из этих оценок используется для определения качества связи, а вторая рекомендуется МСЭ (Рекомендации V.53, V.55) для определения интенсивности потока импульсных помех в канале. Исследования распределений вероятности (р) суммарного времени превышения импульсной помехой в каналах ТЧ определённого порога V показали, что характер этого распределения изменяется в широких пределах.
Многочисленные измерения показали, что интенсивность импульсных помех (число помех в единицу времени) в каналах связи — величина переменная и зависит от типа канала, загрузки системы, качества обслуживания. Поэтому поток импульсных помех является случайным процессом, а его интенсивность — случайной величиной. Результаты экспериментальных исследований вероятности интенсивности импульсных помех для часовых отрезков времени показывают, что изменяется в широких пределах: до 12% часовых отрезков не удовлетворяют этой норме.
Наряду с двумя рассмотренными выше характеристиками потока импульсных помех — распределениями по амплитуде и длительности — важное значение имеет распределение интервалов между импульсными помехами. Результаты экспериментальных исследований показывают, что наибольшую вероятность имеют малые интервалы (например, число интервалов до 0,1 с составляет около 95%), т. е. импульсные помехи имеют тенденцию к группированию (пакетированию). В результате исследований было установлено, что распределение числа импульсных помех в пакете и длительность пакетов меняются в значительных пределах: при среднем числе помех в пакете около 4,4 и его длительности около 5,4 с 50% пакетов содержат менее трёх помех и длятся менее 1 с. Б то же время 20% всех пакетов содержат более восьми импульсных помех и длятся более 10 с.
Нормирование импульсных помех производится путем ограничения времени превышения ими заданных порогов анализа. При этом на одном участке перприёма в точке с относительным уровнем 4,34 дБ (на выходе канала ТЧ) доля времени, в течение которой импульсные шумы превышают 200, 400 и 600 мВ, должна быть не более соответственно 5, 2, 1*10-5, а для 90% часовых сеансов измерений — 20, 8, 5*10-6.
Мультипликационные помехи
Основными причинами нестабильности остаточного затухания каналов являются следующие: изменения электрических свойств каналов связи и аппаратуры систем передачи, которые недостаточно компенсируются системами АРУ; нарушения правильной работы АРУ; замена неисправных блоков оборудования на резервные; самопроизвольные нарушения контактов в местах паяных и не паяных соединений; ремонт и профилактика оборудования систем передачи; ошибочные действия технического персонала, приводящие к изменению коэффициента усиления тракта или полному разрыву электрических цепей.
Причиной непостоянства коэффициента фазы канала является неполная компенсация изменений ФЧХ корректорами. Скачкообразные изменения фазы передаваемого сигнала возникают в моменты переключения оборудования с основного на резервное и обратно. Исследования показали, что коэффициент совпадения моментов изменения остаточного затухания в разных каналах одной системы передачи составляет около 0,9, что указывает на сосредоточение источников изменений остаточного затухания в линейных трактах систем передачи.
Остаточное затухание в процессе передачи изменяется в сторону как увеличения, так и уменьшения. Поскольку вероятность появления завышения остаточного затухания значительно больше, чем его занижения, и завышения, связанные с понижением уровня принимаемого сигнала, значительно больше влияют на качество передачи информации, обычно рассматривают только завышения остаточного затухания. Величина, длительность и структура этих завышений носят случайный характер, так как даже одна и та же причина может вызвать совершенно разные изменения остаточного затухания. Так, например, плохой контакт в зависимости от силы, продолжительности и частоты внешнего воздействия может привести как к незначительному повышению остаточного затухания, так и перерыву или целой серии перерывов (вибрация контакта).
Обычно недостатки работы АРУ приводят к плавным уменьшениям уровня сигнала глубиной до 8,7 дБ. Переключения при резервировании оборудования могут приводить к кратковременным перерывам. Ремонтные работы и ошибочные действия техперсонала могут вызывать занижения уровня разной величины и длительности. Представленные на рис. 3.13 функции распределения занижений уровня в каналах ТЧ показывают широкий диапазон интенсивностей появления занижений и различие в наклоне кривых, что связано с разнообразием причин занижений. Характерным для большинства кривых является наличие перегиба на участке 10—15 дБ, после которого кривая приближается к горизонтальной прямой. Поэтому и принято определять перерыв как занижение глубиной более 17,4 дБ (так как, если регистрируется занижение такой величины, велика вероятность полного пропадания сигнала).
Наличие перерывов приводит к ошибкам при передаче дискретной информации, причём величина частоты появления ошибок пропорциональна суммарной длительности перерывов. Экспериментально полученные функции распределения перерывов по длительности показывают значительный удельный вес кратковременных перерывов. Исследования показали, что перерывы группируются в пакеты.
В канал ТЧ протяженностью 12 500 км допускается следующая частота появления кратковременных изменений уровня сигнала длительностью более 0,5 мс в течение часа: не более одного повышения в пределах 2,2—6,0 дБ; не более десяти понижений в пределах 2,2—6,0 дБ; не более одного понижения в пределах 6,0— 17,4 дБ. Относительное время понижения сигнала более чем на 17,4 дБ не должно превышать 8-Ю"5 ч. Скачкообразные изменения уровня сигнала на одном участке переприёма не должны превышать ±0,43 дБ, а скорость плавных изменений уровня должна быть не более 0,43 дБ/с.
Импульсы постоянного тока. Типичным примером импульсов прямоугольной формы служат первичные телеграфные сигналы и сигналы передачи данных, называемые также импульсами постоянного тока. Они имеют вид последовательностей двух- или однополярных прямоугольных импульсов (рис.1,а).Спектр периодической последовательности импульсов и одиночного импульса содержит составляющие с частотой от 0 до бесконечности, т. е. является бесконечным. Если последовательность прямоугольных импульсов передается по каналу связи, который всегда пропускает только ограниченный спектр, то форма сигнала на выходе канала изменяется.
На практике под шириной спектра сигнала обычно понимают ту область частот, в которой сосредоточена основная энергия сигнала. При этом вводится понятие эффективной ширины спектра сигнала. На рис. 1,б — это диапазон частот от 0 до 1/0, в котором сосредоточено около 90% энергии сигнала. Значит, чем меньше длительность импульса (выше скорость телеграфирования В=1/0), тем шире спектр. В частности, бесконечно короткий импульс имеет бесконечно протяжённый спектр с равномерной плотностью.
При заданной длительности единичного элемента о на спектр передаваемого сигнала оказывают влияние два фактора. Один из них — форма импульса, которую следует тщательно выбирать для получения хорошего (компактного) спектра сигнала. Другой фактор — характер передаваемой цифровой последовательности, т. е. спектр зависит от статистических характеристик передаваемой последовательности, и ее перекодированием спектр можно изменить.
Интересно отметить связь полученной формулы с так называемым условием Найквиста, ограничивающим скорость передачи двоичных сигналов сверху: ВМАХ=2FГР, Бод. Следовательно, длительность единичного элемента в соответствии с условием Найквиста должна быть не менее, чем время нарастания переходного процесса, т.е. оtн .
Таким образом, например для ФНЧ, время нарастания фронта сигнала обратно пропорционально граничной частоте идеального ФНЧ. Вид сигнала на выходе ФНЧ зависит от его АЧХ и ФЧХ. Так, чем плавнее переход АЧХ фильтра от полосы пропускания к полосе задержания, тем меньше колебательные выбросы переходного процесса.
u
U0
t
T= 2
а)
ak S(t)
0,64U0
U0/2 --
0,21U0
0,13U0
f
1/20 1/0 3/20 2/0 5/20 3/0
Рис. 1. Последовательность импульсов (а) и ее спектр (б)
Отклонение ФЧХ от идеальной приводит к удлинению переходного процесса и, как следствие, к взаимному влиянию импульсов или своеобразной помехе, называемой в литературе межсимвольной или интерференционной.