Электрический сигнал – некоторое электрическое возмущение отображающее передаваемое сообщение.
Таким образом, под сигналом будем понимать функцию времени, в которую тем или иным образом «вложено» передаваемое сообщение.
В радиотехнике (и радиотехнических системах) сообщения передаются посредством радиоволн, т. е. электромагнитного поля. Его мы и будем называть сигналом (радиосигналом).
Информация → сообщение → сигнал
U(t) S(t)
Рисунок 2.1. Сущность преобразования информации в сигнал
2.2. Классификация сигналов и их основные свойства
С информационной точки зрения сигналы могут быть:
1) детерминированными;
2) случайными.
Критерием такой классификации является возможность или невозможность предсказания их мгновенных значений в любые моменты времени.
Детерминированные – такие сигналы, для которых математическим описанием является заранее известная (определенная) функция времени, т. е. позволяющая предсказать мгновенное значение в любой момент времени с вероятностью 1.
Примеры :
1) ,
– амплитуда,
– начальная фаза,
– частота,
– полная фаза.
2)
Рисунок 2.2. Последовательность однополярных прямоугольных импульсов
Случайные сигналы – такие сигналы, математическое описание которых является случайной функцией времени, т. е. мгновенные значения этих сигналов заранее неизвестны и могут бить предсказаны лишь с некоторой вероятностью .
Примеры: сигналы речи, музыки, параметры последовательности принимаемых радиоимпульсов на входе радиолокационного приемника ( ,
,
).
Строго говоря, детерминированных сигналов в природе не существую, т.к. полностью известные сигналы не содержат в себе информации.
Реальные сигналы являются случайными по двум основным причинам:
а) случайной природой сообщений;
б) случайным характером помех, воздействующих на сигнал при его передаче. Математическое описание сигналов базируется на аппарате теории вероятностей, теории случайных процессов и математической статистике.
Значение детерминированных сигналов – при определенных условиях модель детерминированного сигнала может быть применена как более простая, например, при . Кроме того, часть параметров сигнала являются детерминированными.
По виду временной функции
а) непрерывные;
б) дискретные;
в) цифровые;
г) импульсные.
Рисунок 2.3. Варианты структуры сигналов
Рисунок 2.4. Четыре класса сигналов
Особой разновидностью дискретных сигналов являются цифровые сигналы – у них отсчетные значения представляются в форме чисел (обычно в двоичной системе счисления по соображениям простоты аппаратурной реализации и обработки). Двоичная система счисления идеально подходит для описания импульсных последовательностей.
Рассмотренные виды сигналов используются в реальных системах связи.
В частности, дискретизация непрерывного сигнала по времени производится по теореме Котельникова, а квантование сигналов по уровню использует ИКМ (импульсно кодовая модуляция). Сигнал ИКМ – цифровой сигнал.
Пример:
Для речевого сигнала длина кодовой комбинации , тогда число уровней
, и в разные моменты времени
;
.
Импульсные сигналы – важный для техники связи класс сигналов (например, рис. 2.5).
Рисунок 2.5. а) видеоимпульсы;
б) радиоимпульсы