 |
Импульсный переносчик информации
|
|
|
|
В измерительной аппаратуре ИИС и ИУС в качестве переносчика информации широко используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов (ПППИ) (рис. 2.11, а), частотный спектр которой из разложения в ряд Фурье имеет вид [2, 5]
, (2.11)
где 
– амплитуда импульсов;
– длительность импульсов;
– период следования импульсов;
– смещение (сдвиг) середины импульса относительно начала отсчета времени. (Если 
, то такую ПППИ называют несмещенной).
Спектр ПППИ был приведен ранее на рис. 2.5, а. Он является дискретным, неограниченным и убывающим. В реальных условиях спектр импульсной последовательности ограничивают полосой частот [2]
, (2.12)
где коэффициент 
выбирается исходя из допустимых искажений импульсов. Минимальное значение, используемое при импульсной передаче цифровой информации, когда требования к форме импульсов не жесткие, 
. Если требования к допустимым искажениям импульсов повышаются, то коэффициент увеличивается до нескольких десятков.
При изменении любого из перечисленных параметров ПППИ по закону модулирующего сигнала можно реализовать несколько видов импульсной модуляции, из которых в ИИС и ИУС наиболее распространена амплитудно-импульсная модуляция первого рода (АИМ1). При АИМ1 вершины импульсов (рис. 2.11, в) повторяют модулирующий сигнал 
(рис. 2.11, б). В этом случае амплитуды импульсов определяются как
. (2.13)
Рис. 2.11. Импульсный переносчик информации
Заменяя в выражении (2.11) немодулированные амплитуды импульсов модулированными (2.13), нетрудно получить для тональной АИМ1 (
):
, (2.14)
где 
– частота модулирующего сигнала,
– коэффициент АИМ1 (
).
|
|
|
На рис. 2.12, а показан спектр ПППИ, полученный из (2.11), а на рис. 2.12, б показан спектр сигнала 
, полученный из выражения (2.14).
Одним из способов демодуляции сигналов с АИМ1 является фильтрационный. При фильтрационном способе с помощью ФНЧ из спектра, показанного на рис. 2.12, б, выделяется полезная составляющая с амплитудой 
, пропорциональная исходному аналоговому сигналу . На рис. 2.12 показаны амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) идеального (пунктир) и реального (сплошная линия) ФНЧ. Постоянная составляющая спектра 
на выходе ФНЧ всегда может быть учтена или скомпенсирована.
 |
Рис. 2.12. Спектры импульсных сигналов
С помощью идеального ФНЧ можно выделять полезную составляющую при снижении частоты дискретизации 
до значения, при котором произойдет перекрытие составляющих спектра с частотами и 
. Из условия равенства этих частот находим предельное значение периода импульсов 
. Однако АЧХ реальных ФНЧ имеет коэффициент передачи, отличный от нуля, в полосе подавления, расположенной правее полосы пропускания идеального ФНЧ. С целью снижения погрешности из-за попадания в полосу ФНЧ дополнительных составляющих спектра (в первую очередь, составляющей с частотой ) необходимо увеличивать частоту дискретизации 
. Тогда период следования импульсов будем выбирать из условия:
, (2.15)
где 
– коэффициент избыточности, показывающий, во сколько раз требуется увеличивать частоту следования импульсов при реальном восстановлении сигнала по сравнению с ее нижним предельным значением.
ПРОХОЖДЕНИЕ СИГНАЛА И ШУМА ЧЕРЕЗ НЕКОТОРЫЕ УСТРОЙСТВА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Модель помехи
В информационных системах (ИС) наряду с полезным сигналом имеют место различного рода помехи. Достаточно распространенными являются помехи в виде случайных процессов с нормальным законом распределения. К таким помехам относятся так называемые внутренние шумы ИС, обусловленные дискретной природой электрического тока, представляющего перемещение элементарных зарядов (к примеру, электронов) в электрических цепях и приборах. Термин «шумы» применительно к помехам впервые появился в телефонии и в дальнейшем стал общепринятым. Из-за дискретной природы электрического тока шум принципиально неустраним.
|
|
|
В качестве модели помехи широко используют белый шум, для которого частотный спектр является сплошным и равномерным на всех частотах 
(односторонний спектр, используемый в технических расчетах).
Даже в отдельных узлах ИС имеет место несколько источников помех. Обычно их объединяют в один эквивалентный источник помех, включаемый на вход того или иного узла.
Будем рассматривать аддитивную смесь (сумму) помехи (шума) и полезного сигнала, включаемую на вход рассматриваемого узла, принимая его характеристики линейными как для помехи, так и для сигнала.
|
|
|
