Es necesario hacer coincidir la señal con el canal de comunicación para aumentar la velocidad de transmisión de la información de medición sin pérdida ni distorsión en presencia de interferencia.
La selección de portadora es el primer paso para hacer coincidir la señal con el canal. Los portadores de información de medición pueden ser: corriente eléctrica, haz de luz, vibraciones sonoras, ondas de radio, etc.
Características generalizadas del canal de comunicación son:
¾ tiempo Tk, durante el cual se proporciona el canal para la transmisión de información de medición;
¾ ancho de banda Fal canal;
¾ rango dinámico Hk es la relación de la potencia permitida ( Rc + Rn) en el canal a la potencia de interferencia Rn en el canal, expresado en decibelios.
aquí Rdesde, Rn es la señal y la potencia de interferencia.
Composición Vk \u003d Ta * Fa * Hk - llamado capacidad del canal.
Características de la señal generalizada son:
¾ tiempo Ts, durante el cual ocurre la transmisión de información de medición;
¾ ancho del espectro Fdesde;
¾ rango dinámico Hc es la razón expresada en decibelios la mayor fuerza de la señal a eso el mas pequeño potencia, que debe distinguirse de cero para una determinada calidad de transmisión.
Composición Vc \u003d Tdesde * Fdesde * Hc - llamado capacidad de señal.
La condición para hacer coincidir la señal con el canal, lo que asegura la transmisión de la información de medición sin pérdida y distorsión en presencia de interferencia, es el cumplimiento de la desigualdad:
Vc £ Va
En el caso más simple, esta desigualdad es válida para:
Tc £ Ta
Fc £ Fa
Hc £ Ha,
aquellos. cuando el volumen de la señal "encaja" completamente en la capacidad del canal.
Sin embargo, la condición de hacer coincidir la señal con el canal también se puede cumplir cuando no se cumplen algunas (pero no todas) de las últimas desigualdades. En este caso, surge la necesidad de los llamados transacciones de cambio, en el que hay una especie de "intercambio" de la duración de la señal por el ancho de su espectro, o el ancho del espectro por el rango dinámico de la señal, etc.
67. Métodos para optimizar programas para comprobar el objeto de diagnóstico. Método de probabilidad de tiempo. Método de media división (dos implementaciones). Método combinado.
Método de probabilidad de tiempo:
- se utiliza si se conoce el tiempo necesario para verificar las unidades individuales del sistema y la probabilidad de que ocurran fallas en estas unidades se estima en la forma de la tasa relativa de fallas de estas unidades.
Para minimizar el tiempo para encontrar una falla, los nodos probados (y, de manera más general, las posibles causas de una falla) se clasifican en orden de proporción creciente Т i / P idónde Yo- tiempo de verificación de disponibilidad yo- la causa del mal funcionamiento del nodo o el mal funcionamiento del i - ésimo nodo; Pi- probabilidad yo - la causa del mal funcionamiento o falla del i - ésimo nodo;
Los cheques permiten en orden creciente de esta relación (grandes Piy pequeña Yo), es decir, comenzando con las causas más probables de fallas. (Por lo tanto, se reduce el número mínimo requerido de procedimientos de búsqueda, lo que significa que se reduce el tiempo de diagnóstico).
Desventajas del método "tiempo-probabilidad":
La necesidad de tener información a priori sobre la probabilidad de mal funcionamiento individual;
Solo las fallas más comunes se detectan rápidamente y se dedica mucho tiempo a encontrar las fallas poco probables;
La información obtenida en el proceso de verificación de cada nodo no se tiene en cuenta al verificar otros nodos, ya que se asume que todos los nodos funcionan independientemente unos de otros.
Método de media división”:
Se usa al verificar no ramificado (!) cadenas! Este método también se utiliza en los casos en que las probabilidades de falla de todos los nodos del sistema es el mismo, es decir Pi = constante , y en los casos en que esta condición no realizado, es decir P i const .
un) SucediendoPi = constante
La cadena secuencial de nodos del sistema se divide uno por uno en igual número de nodosAdemás, la primera verificación se realiza en el medio de toda la cadena, y cada verificación posterior se realiza en el medio de la parte restante de la cadena.
Si el número de nodos en el resto de la cadena impar, luego la verificación se realiza a una cierta distancia mínima posible del centro.
Por ejemplo, el sistema consta de 8 nodos:
1er control - se realiza entre el cuarto y quinto nudos, es decir el sistema se divide en partes y se verifica la primera parteque consta de los nodos 1-4.
Si, como resultado de la verificación, se revela que la primera parte del sistema (nodos 1-4) está en buen estado, proceda a la segunda verificación, que implica buscar un mal funcionamiento entre los nodos de la primera mitad de la segunda parte, es decir entre nodos 5.6.
Si la primera comprobación da el resultado " mal funcionamiento", Luego se marca primera mitad de la primera parte, es decir nodos 1,2, etc.
Este método da lo mismo número de comprobaciones, independientemente de la ubicación del elemento defectuoso. Por ejemplo, para el ejemplo considerado, el número de comprobaciones para calcular el único (último) nodo es siempre 3. si necesita comprobar el refinamiento y el último nodo, entonces el número de comprobaciones aquí es 3 + 1 \u003d 4.
Y si se utilizó el método de probabilidad de tiempo para las comprobaciones, en el mejor de los casos, una comprobación y en el peor, las ocho comprobaciones. Aquellos. el método de "mitad dividida" es más eficiente (cuando P i \u003d constante).
b) CasoPi constante .
La partición de la cadena de nodos del sistema no se realiza en el mismo número de nodos, e iguales probabilidades de fallas.
Para este ejemplo, el número de comprobaciones es, en el mejor de los casos, 2 (cuando el bloque 1 está defectuoso), y en el peor de los casos, 4 (cuando el bloque 6 está defectuoso). Y si se usara el método de "tiempo-probabilidad", en el mejor de los casos, la primera verificación sería suficiente y, en el peor de los casos, se requerirían las 8 verificaciones.
Entonces, el método de “media partición” resulta ser más eficiente en este caso también.
Método combinado:
En los casos en que se conozca el tiempo necesario para comprobar las unidades individuales del sistema y los valores de las probabilidades de avería de las unidades, pero sin suposiciones sobre el trabajo independiente todos los nodos, como se hizo en el método de probabilidad de tiempo, luego se utiliza una combinación de este método y el método de mitad de división.
Este método se llama " conjunto”. Se asume que se toma como base el método “half split”, y al mismo tiempo se tienen en cuenta las probabilidades de fallas P i const y la complejidad de los controles individuales Yo, es decir actitud T i / P i, y la partición de la cadena se realiza según la igualdad de valores esta actitud!
El método combinado reduce el número de controles necesarios.
Además de los 4 métodos enumerados para realizar verificaciones de sistemas diagnosticados, también se utilizan varios otros, por ejemplo, métodos que utilizan el aparato de la teoría de juegos, en particular, el método minimax (minimización de la pérdida máxima del operador, que consiste en aumentar el tiempo para encontrar una falla) y otros métodos.
La mayoría de estos métodos son difíciles de implementar, por lo tanto, los STD de objetos técnicos complejos se basan en el uso de computadoras con suficiente memoria y alta velocidad.
Todos los días la gente se enfrenta al uso de dispositivos electrónicos. La vida moderna es imposible sin ellos. Después de todo, estamos hablando de TV, radio, computadora, teléfono, multicocina y más. Anteriormente, hace unos años, nadie pensó en qué señal se usa en cada dispositivo en funcionamiento. Ahora las palabras "analógico", "digital", "discreto" se han escuchado durante mucho tiempo. Algunos de los tipos de señales enumerados son de alta calidad y confiables.
La transmisión digital se empezó a utilizar mucho más tarde que la analógica. Esto se debe al hecho de que dicha señal es mucho más fácil de mantener y el equipo en ese momento no se mejoró tanto.
Toda persona se encuentra constantemente con el concepto de "discreción". Si traduces esta palabra del latín, significará "discontinuidad". Profundizando en la ciencia, podemos decir que una señal discreta es un método de transmisión de información, lo que implica un cambio en el medio portador a lo largo del tiempo. Este último toma cualquiera de todos los valores posibles. La discreción ahora se está desvaneciendo después de que se tomó la decisión de producir sistemas en un chip. Son holísticos y todos los componentes interactúan estrechamente entre sí. En la discreción, todo es exactamente lo contrario: cada detalle se completa y se conecta con otros a través de líneas de comunicación especiales.
Señal
Una señal es un código especial que uno o más sistemas transmiten al espacio. Esta redacción es general.
En el campo de la información y la comunicación, una señal es un portador especial de cualquier dato, que se utiliza para transmitir mensajes. Se puede crear, pero no aceptar, la última condición es opcional. Si la señal es un mensaje, entonces se considera necesario captarlo.
El código descrito viene dado por una función matemática. Caracteriza todos los posibles cambios de parámetros. En la teoría de la ingeniería de radio, este modelo se considera básico. En él, el análogo de la señal se llama ruido. Es una función del tiempo que interactúa libremente con el código transmitido y lo distorsiona.
El artículo describe los tipos de señales: discretas, analógicas y digitales. También se da brevemente la teoría básica sobre el tema descrito.
Tipos de señales
Hay varias señales disponibles. Consideremos qué tipos son.
- Según el medio físico del soporte de datos, se separa una señal eléctrica, óptica, acústica y electromagnética. Hay varias especies más, pero son poco conocidas.
- Según el método de asignación, las señales se dividen en regulares e irregulares. Los primeros son métodos deterministas de transferencia de datos, que se especifican mediante una función analítica. Los aleatorios se formulan debido a la teoría de la probabilidad y también toman cualquier valor en diferentes intervalos.
- Dependiendo de las funciones que describen todos los parámetros de la señal, los métodos de transmisión de datos pueden ser analógicos, discretos, digitales (un método que está cuantificado por nivel). Se utilizan para alimentar muchos aparatos eléctricos.
El lector ahora está familiarizado con todos los tipos de transmisión de señales. No será difícil para nadie entenderlos, lo principal es pensar un poco y recordar el curso de física del colegio.
¿Para qué se procesa la señal?
La señal se procesa para poder transmitir y recibir información que está encriptada en ella. Una vez que se extrae, se puede utilizar de diversas formas. En algunas situaciones, se reformatea.
Hay otra razón para procesar todas las señales. Consiste en una ligera compresión de frecuencias (para no dañar la información). Después de eso, se formatea y se transmite a baja velocidad.
En señales analógicas y digitales, se utilizan técnicas especiales. En particular, filtrado, convolución, correlación. Son necesarios para restaurar la señal si está dañada o tiene ruido.
Creación y formación
A menudo, se necesita de analógico a digital (ADC) para generar señales y, en la mayoría de los casos, ambos se usan solo en una situación en la que se usan tecnologías DSP. En otros casos, solo es adecuado el uso de un DAC.
Al crear códigos analógicos físicos con el uso adicional de métodos digitales, se basan en la información recibida, que se transmite desde dispositivos especiales.
Gama dinámica
Se calcula como la diferencia entre los niveles de sonoridad más altos y más bajos, que se expresan en decibelios. Depende enteramente de la pieza y de las características de ejecución. Estamos hablando tanto de pistas musicales como de diálogos ordinarios entre personas. Si tomamos, por ejemplo, un locutor que lee las noticias, entonces su rango dinámico fluctúa alrededor de 25-30 dB. Y mientras lee una pieza, puede crecer hasta 50 dB.
Señal analoga
Una señal analógica es una forma continua de transmisión de datos. Su desventaja se puede llamar la presencia de ruido, que a veces conduce a una pérdida completa de información. Muy a menudo surgen situaciones en las que es imposible determinar dónde están los datos importantes en el código y dónde están las distorsiones habituales.
Es por esto que el procesamiento de señales digitales se ha vuelto muy popular y está reemplazando gradualmente al analógico.
Señal digital
La señal digital es especial, se describe mediante funciones discretas. Su amplitud puede tomar un cierto valor de los ya configurados. Si bien la señal analógica es capaz de llegar con una gran cantidad de ruido, la señal digital filtra la mayor parte del ruido recibido.
Además, este tipo de transferencia de datos transfiere información sin carga semántica innecesaria. Se pueden enviar varios códigos a través de un canal físico a la vez.
No existen tipos de señal digital, ya que se destaca como un método separado e independiente de transmisión de datos. Es una secuencia binaria. En nuestro tiempo, esta señal se considera la más popular. Esto se debe a la facilidad de uso.
Aplicación de señal digital
¿Qué diferencia a una señal eléctrica digital de otras? El hecho de que sea capaz de realizar una regeneración completa en el repetidor. Cuando una señal que tiene la menor interferencia ingresa al equipo de comunicación, inmediatamente cambia su forma a digital. Esto permite, por ejemplo, que una torre de televisión vuelva a generar una señal, pero sin efecto de ruido.
En el caso de que el código llegue con grandes distorsiones, desafortunadamente, no se puede restaurar. Si comparamos la comunicación analógica, en una situación similar, el repetidor puede extraer parte de los datos, gastando mucha energía.
Cuando se habla de comunicaciones celulares de diferentes formatos, es casi imposible hablar en una línea digital con fuerte distorsión, ya que no se escuchan palabras o frases completas. En este caso, la comunicación analógica es más efectiva porque puede continuar dialogando.
Es debido a estos problemas que la señal digital es generada por repetidores con mucha frecuencia para reducir la interrupción en la línea de comunicación.
Señal discreta
Ahora cada persona usa un teléfono móvil o algún tipo de "marcador" en su computadora. Una de las tareas de los instrumentos o software es transmitir una señal, en este caso un flujo de voz. Para transportar una onda continua, se necesita un canal que tenga una capacidad de nivel superior. Es por eso que se tomó la decisión de utilizar una señal discreta. No crea la onda en sí, sino su forma digital. ¿Porqué entonces? Porque la transmisión proviene de la tecnología (por ejemplo, un teléfono o una computadora). ¿Cuáles son las ventajas de este tipo de transferencia de información? Con su ayuda, la cantidad total de datos transmitidos se reduce y el envío por lotes también es más fácil de organizar.
El concepto de "discretización" se ha utilizado constantemente en la tecnología informática. Gracias a dicha señal, no se transmite información continua, que está completamente codificada con caracteres y letras especiales, sino datos recopilados en bloques especiales. Son partículas separadas y completas. Este método de codificación ha sido relegado a un segundo plano durante mucho tiempo, pero no ha desaparecido por completo. Con él, puede transferir fácilmente pequeños fragmentos de información.
Comparación de señales digitales y analógicas
A la hora de comprar equipos, casi nadie piensa en qué tipo de señales se utilizan en tal o cual dispositivo, y más aún en su entorno y naturaleza. Pero a veces todavía tienes que lidiar con conceptos.
Hace tiempo que está claro que las tecnologías analógicas están perdiendo demanda, porque su uso es irracional. En cambio, llega la comunicación digital. Debes comprender lo que está en juego y lo que rechaza la humanidad.
En definitiva, una señal analógica es una forma de transmitir información, lo que implica la descripción de datos mediante funciones continuas de tiempo. De hecho, hablando específicamente, la amplitud de las oscilaciones puede ser igual a cualquier valor dentro de ciertos límites.
El procesamiento de señales digitales se describe mediante funciones discretas de tiempo. En otras palabras, la amplitud de este método es igual a valores estrictamente especificados.
Pasando de la teoría a la práctica, hay que decir que la señal analógica se caracteriza por la interferencia. Con lo digital, no existen tales problemas, porque los "suaviza" con éxito. Debido a las nuevas tecnologías, este método de transmisión de datos es capaz de restaurar toda la información original por sí solo sin la intervención de un científico.
Hablando de televisión, ya podemos decir con confianza: la transmisión analógica ha dejado de ser útil durante mucho tiempo. La mayoría de los consumidores están cambiando a una señal digital. La desventaja de este último es que si algún dispositivo es capaz de recibir transmisión analógica, entonces un método más moderno es solo una técnica especial. Aunque la demanda del método obsoleto ha disminuido durante mucho tiempo, este tipo de señales aún no pueden desaparecer por completo de la vida cotidiana.
La señal se puede caracterizar por varios parámetros. En términos generales, existen muchos de estos parámetros, pero para los problemas que deben resolverse en la práctica, solo una pequeña cantidad de ellos son esenciales. Por ejemplo, al seleccionar un monitor de proceso, puede ser necesario conocer la variación de la señal; si la señal se usa para el control, su potencia es esencial, y así sucesivamente. Se consideran tres parámetros principales de la señal que son esenciales para la transmisión de información por el canal. El primer parámetro importante es el tiempo de transmisión de la señal. T con... La segunda característica que se debe tener en cuenta es la potencia P con señal transmitida a través de un canal con un cierto nivel de interferencia P z... Cuanto mayor sea el valor P concomparado con P z, es menos probable que reciba un error. Por tanto, de interés es la relación P c / P z.Es conveniente utilizar el logaritmo de esta relación, llamado exceso de señal sobre ruido:
El tercer parámetro importante es el espectro de frecuencias. F x... Estos tres parámetros le permiten representar cualquier señal en un espacio tridimensional con coordenadas L, T, F en forma de paralelepípedo con volumen T x F x L x... Este producto se llama volumen de señal y se denota por V x
El canal de información también se puede caracterizar por tres parámetros correspondientes: T a , ancho de banda de las frecuencias pasadas por el canal F ky el rango dinámico del canal D k caracterizando su capacidad para transmitir diferentes niveles de señal.
La cantidad
llamado capacidad del canal.
La transmisión de señales sin distorsiones sólo es posible a condición de que el volumen de la señal "encaje" en la capacidad del canal.
Por lo tanto, la condición general para hacer coincidir la señal con el canal de transmisión de información está determinada por la relación
Sin embargo, la relación expresa una condición necesaria pero insuficiente para hacer coincidir la señal con el canal. Una condición suficiente es el acuerdo sobre todos los parámetros:
Para un canal de información, utilizan los siguientes conceptos: velocidad de entrada de información, velocidad de transferencia de información y ancho de banda del canal.
Debajo velocidad de entrada de información (flujo de información) Yo (X) entiendo la cantidad promedio de información ingresada desde la fuente del mensaje al canal de información por unidad de tiempo. Esta característica de la fuente del mensaje está determinada únicamente por las propiedades estadísticas de los mensajes.
Tasa de transferencia de información I (Z, Y): la cantidad promedio de información transmitida a través del canal por unidad de tiempo. Depende de las propiedades estadísticas de la señal transmitida y de las propiedades del canal.
Banda ancha C: la tasa de transferencia de información más alta teóricamente alcanzable para un canal determinado. Esta es una respuesta de canal y es independiente de las estadísticas de la señal.
Para hacer el uso más eficiente del canal de información, es necesario tomar medidas para asegurar que la tasa de transferencia de información sea lo más cercana posible a la capacidad del canal. Al mismo tiempo, la velocidad de entrada de información no debe exceder el ancho de banda del canal; de lo contrario, no toda la información se transmitirá por el canal.
Ésta es la condición principal para la reconciliación dinámica de la fuente del mensaje y el canal de información.
Uno de los principales problemas de la teoría de la transmisión de información es determinar la dependencia de la tasa de transmisión de información y el ancho de banda de los parámetros del canal y las características de las señales y la interferencia. Estas preguntas fueron investigadas en profundidad por primera vez por K. Shannon.
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INSTITUTO TECNOLÓGICO ROSTOV
SERVICIO Y TURISMO
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Departamento de Radioelectrónica
Lazarenko S.V.
CONFERENCIA N ° 1
en la disciplina "Circuitos y señales de radio"
Rostov del Don
2010
CONFERENCIA 1
INTRODUCCIÓN CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LA SEÑAL
Por disciplina CIRCUITOS Y SEÑALES DE RADIO
Tiempo: 2 horas
Temas en estudio: 1. Asunto, finalidad y objetivos del curso
2. Resumen del curso, enlaces a otras disciplinas
3. Una breve historia del desarrollo de la disciplina.
4. Metodología general para trabajar el curso, tipos de clases,
formularios de informes, literatura educativa
5 Características de la energía de la señal
6 Características de correlación de señales deterministas
7 métodos geométricos en teoría de señales
8 Teoría de la señal ortogonal. Serie de Fourier generalizada
En esta conferencia, se implementan los siguientes elementos de la característica de calificación:
El estudiante debe conocer las leyes, los principios y los métodos básicos del análisis de circuitos eléctricos, así como los métodos para modelar circuitos, circuitos y dispositivos eléctricos.
El estudiante debe dominar las técnicas para realizar cálculos de circuitos en modo de estado estable y transitorio.
1. ASIGNATURA Y OBJETIVOS DEL CURSO
La asignatura de la disciplina CIRCUITOS Y SEÑALES DE INGENIERÍA DE RADIO es procesos electromagnéticos en circuitos de ingeniería de radio lineales y no lineales, métodos de cálculo de circuitos en estado estacionario y transitorio, señales continuas y discretas y sus características.
La disciplina toma los objetos de investigación de la práctica. - circuitos y señales típicos de la física - sus leyes del campo electromagnético, de las matemáticas - aparato de investigación.
El propósito de estudiar la disciplina es inculcar en los estudiantes la habilidad de calcular los circuitos de ingeniería de radio más simples y familiarizarlos con algoritmos modernos para el procesamiento óptimo de señales.
Como resultado del estudio de la disciplina, cada estudiante debe
TENGA UNA REPRESENTACIÓN:
Sobre algoritmos modernos para un procesamiento de señal óptimo;
Tendencias en el desarrollo de la teoría de circuitos y señales de radio,
SABER:
Clasificación de señales de radioingeniería;
Características temporales y espectrales de señales deterministas;
Señales aleatorias, sus características, correlación y análisis espectral de señales aleatorias;
Señales discretas y sus características;
Algoritmos de procesamiento de señales digitales,
PUEDE USAR:
Métodos para la solución analítica y numérica de problemas de transmisión de señales a través de circuitos lineales y no lineales;
Métodos de análisis espectral y de correlación de señales deterministas y aleatorias.
PROPIO:
Métodos para medir parámetros y características básicos de circuitos y señales radioeléctricos;
Técnicas para analizar el paso de señales a través de circuitos,
TENER EXPERIENCIA:
Investigación del paso de señales deterministas a través de circuitos lineales estacionarios, circuitos no lineales y paramétricos;
Cálculo de los circuitos de ingeniería de radio más simples.
La orientación operativa de la formación en la disciplina se asegura mediante la realización de un taller de laboratorio, durante el cual a cada alumno se le enseñan habilidades prácticas:
Trabajar con dispositivos de medición eléctricos y de radio;
Realización de un análisis expreso de situaciones de emergencia en la operación de fragmentos de circuitos de ingeniería radioeléctrica en base a los resultados de la medición.
2 BREVE RESUMEN DEL CURSO, RELACIÓN CON OTRAS DISCIPLINAS
La disciplina "Circuitos y señales de radio" se basa en el conocimientoy yakh "Matemáticas", "Física", "Informática", y proporciona el dominio del artea abolladuras de disciplinas científicas generales y especiales, "Metrología y radioismomi renio "," Dispositivos para generar y formar señales de radio "," Dispositivos para recibir y procesar señales "," Fundamentos de televisión y videoacerca de tecnología "," Teoría estadística de los sistemas de ingeniería de radio "," Ingeniería de radioy sistemas ", proyecto de curso y diplomatirovanie.
El estudio de la disciplina "Circuitos y señales de radio" desarrolla el pensamiento de ingeniería en los estudiantes, los prepara para dominar disciplinas especiales.
La docencia de la disciplina tiene como objetivo:
Para un estudio profundo por parte de los estudiantes de las leyes, principios y métodos básicos de análisis de circuitos eléctricos, la esencia física de los procesos electromagnéticos en dispositivos electrónicos;
Inculcar habilidades sólidas en el análisis de procesos en estado estacionario y transitorios en circuitos, así como en la realización de experimentos con el fin de determinar las características y parámetros de los circuitos eléctricos.
La disciplina consta de 5 secciones:
1 Señales;
2 Pasar señales a través de circuitos lineales;
3 Circuitos no lineales y paramétricos;
4 circuitos de retroalimentación y auto-oscilantes
5 Principios del filtrado de señales digitales
3. BREVE HISTORIA DEL DESARROLLO DISCIPLINARIO
La aparición de la teoría de los circuitos de ingeniería eléctrica y radioeléctrica está indisolublemente ligada a la práctica: con la formación de la ingeniería eléctrica, la ingeniería radioeléctrica y la radioelectrónica. Muchos científicos nacionales y extranjeros han contribuido al desarrollo de estas áreas y su teoría.
Los fenómenos de la electricidad y el magnetismo son conocidos por el hombre desde hace mucho tiempo. Sin embargo, en la segunda mitad del siglo XVIII, comenzaron a estudiarse seriamente, aureolas de misterio y sobrenaturalismo comenzaron a desprenderse de ellas.
Ya Mikhail Vasilievich Lomonosov (1711 - 1765) asumió que en la naturaleza hay una sola electricidad y que los fenómenos eléctricos y magnéticos están vinculados orgánicamente. El académico ruso Frans Epinus hizo una gran contribución a la ciencia de la electricidad (1724 - 1802).
El rápido desarrollo de la teoría de los fenómenos electromagnéticos se produjo en XIX siglo, causado por el desarrollo intensivo de la producción de máquinas. En este momento, la humanidad inventa para sus necesidades prácticas el TELEGRAFO, TELÉFONO, ILUMINACIÓN ELÉCTRICA, SOLDADURA DE METALES, GENERADORES DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS y MOTORES ELÉCTRICOS.
Indiquemos en orden cronológico las etapas más llamativas en el desarrollo de la teoría del electromagnetismo.
En 1785 año Físico francés Charles Colgante Respuesta (1736 - 1806) estableció la ley de interacción mecánica de cargas eléctricas (ley de Coulomb).
En 1819 año danés Oersted Hans Christian (1777 - 1851) descubrió la acción de una corriente eléctrica sobre una aguja magnética, y en 1820 año físico francés Ampere André Marie (1775 - 1836) estableció una medida cuantitativa (fuerza) que actúa desde el lado del campo magnético en la sección del conductor (ley de Ampere).
En 1827 año físico alemán Om Georg Simon (1787 - 1854) obtenido experimentalmente la relación entre tono y voltaje para una sección de un conductor metálico (ley de Ohm).
En 1831 año físico inglés Faraday Michael (1791 - 1867) estableció la ley de inducción electromagnética, y en 1832 El físico ruso Emiliy Khristianovich Lenz (1804 - 1865) Formuló el principio de generalidad y reversibilidad de los fenómenos eléctricos y magnéticos.
En 1873 año sobre la base de una generalización de datos experimentales sobre electricidad y magnetismo, el científico inglés J.C. Maxwell presentó una hipótesis sobre la existencia de ondas electromagnéticas y desarrolló una teoría para su descripción.
En 1888 año físico alemán Hertz Heinrich Rudolph (1857 - 1894) Probó experimentalmente la existencia de radiación de ondas electromagnéticas.
El uso práctico de las ondas de radio fue realizado por primera vez por el científico ruso Alexander Stepanovich Popov. (1859-1905), que el 7 de mayo de 1895 demostrado en la reunión de la física rusa - transmisor de la sociedad química (dispositivo de chispa) y receptor de ondas electromagnéticas (detector de rayos) .
Finales del XIX siglos, ingenieros y científicos famosos trabajaron en Rusia Lodygin Alexander Nikolaevich (1847 - 1923), quien creó la primera lámpara incandescente del mundo (1873); Yablochkov Pavel Nikolaevich (1847 - 1894), desarrolló la vela eléctrica (1876); Dolivo-Dobrovolsky Mikhail Osipovich (1861 - 1919), creó un sistema trifásico de corrientes (1889) y el fundador de la energía moderna.
En el XIX siglo, el análisis de circuitos eléctricos era una de las tareas de la ingeniería eléctrica. Los circuitos eléctricos se estudiaron y calcularon de acuerdo con leyes puramente físicas que describen su comportamiento bajo la influencia de cargas eléctricas, voltajes y corrientes. Estas leyes físicas formaron la base de la teoría de los circuitos de ingeniería eléctrica y radioeléctrica.
En 1893-1894 años, los trabajos de C. Steinmetz y A. Kennelly desarrollaron el llamado método simbólico, que primero se aplicó para vibraciones mecánicas en física, y luego se transfirió a la ingeniería eléctrica, donde se comenzaron a usar cantidades complejas para una presentación generalizada de la imagen de amplitud-fase de una oscilación sinusoidal constante.
Basado en el trabajo de Hertz (1888), y luego Pupina (1892) por resonancia y afinación Circuitos RLC y sistemas oscilatorios acoplados, han surgido problemas para determinar las características de transferencia de las cadenas.
En 1889 año A. Kennelly desarrollado formalmente - un método matemático para la transformación equivalente de circuitos eléctricos.
En la segunda mitad XIX Maxwell y Helmholtz desarrollaron métodos de corrientes de bucle y voltajes nodales (potenciales), que formaron la base de los métodos de análisis de matriz y topológicos en tiempos posteriores. Muy importante fue la definición de Helmholtz del principio de SUPERPOSICIÓN, es decir, consideración separada de varios procesos simples en el mismo circuito, seguida de la suma algebraica de estos procesos en un fenómeno eléctrico más complejo en el mismo circuito. El método de superposición hizo posible resolver teóricamente una amplia gama de problemas que antes se consideraban insolubles y susceptibles solo de consideración empírica.
El siguiente paso significativo en el desarrollo de la teoría de los circuitos de ingeniería eléctrica y radioeléctrica fue la introducción a 1899 año del concepto de resistencia compleja de un circuito eléctrico a la corriente alterna.
Una etapa importante en la formación de la teoría de los circuitos de ingeniería eléctrica y radioeléctrica fue el estudio de las características de frecuencia de los circuitos. Las primeras ideas en esta dirección también están asociadas con el nombre de Helmholtz, quien utilizó el principio de superposición y el método de análisis armónico para el análisis, es decir. aplicó la expansión de la función en una serie de Fourier.
Finales del XIX siglo, se introdujeron los conceptos de circuitos en forma de T y U (comenzaron a llamarse cuatro polos). Casi al mismo tiempo, surgió el concepto de filtros eléctricos.
Nuestros compatriotas M.B. Shuleikin, B.A. Vedensky, A.I. Berg, A.L. Mints, V.A.Kotelnikov, A.N. Mandel'shtamm, Dakota del Norte, sentaron las bases de la teoría moderna de los circuitos de ingeniería de radio y la ingeniería de radio en general. .Papaleksi y muchos otros.
4 MÉTODO GENERAL DE TRABAJO DEL CURSO, TIPOS DE LECCIONES, FORMULARIOS DE INFORMACIÓN, LITERATURA EDUCATIVA
El estudio de la disciplina se realiza en clases magistrales, de laboratorio y prácticas.
Las conferencias son uno de los tipos de formación más importantes y conacerca de proporcionar la base para el aprendizaje teórico. Proporcionan una base sistemática para el conocimiento científico en la disciplina, se centran en la enseñanza.mi en los temas más complejos y clave, estimular su actividad cognitiva activa, formar el pensamiento creativo.
En las conferencias, junto con lo fundamental, lo necesarioy mayo el grado de orientación de formación práctica. La presentación del material está vinculada a la práctica militar, objetos específicos de equipamiento especial, en los que se utilizan circuitos eléctricos.
Los ejercicios de laboratorio están destinados a enseñar a los estudiantes los métodos de ecdesde investigación experimental y científica, para inculcar las habilidades de análisis científico y generalización de los resultados obtenidos, habilidades en el trabajo con laboratorioacerca de minería, instrumentación y computaciónx nadie.
En preparación para las clases de laboratorio, los estudiantes de forma independiente o (si es necesario) en consultas específicas estudian elyu material teórico, el procedimiento general para realizar investigaciones, redactar formularios de informe (dibujar un diagrama de la instalación del laboratorio, las tablas necesarias).
El experimento es la parte principal del trabajo de laboratorio y realy la realiza cada alumno de forma independiente de acuerdo con el manual de trabajo de laboratorio. Antes del experimento, unnorte encuesta de trolls en forma de folleto, cuyo propósito es comprobar la calidad deacerca de formación de estudiantes para trabajos de laboratorio. En este caso, es necesario prestar atención al conocimiento del material teórico, el orden del trabajo, la naturaleza de los resultados esperados. Al aceptar informes, considerea exactitud del registro, cumplimiento del estudiante con los requisitos de ESKD, efectivoy chie y corrección de las conclusiones necesarias.
Los ejercicios prácticos se realizan con el objetivo de desarrollar habilidades en la resoluciónmi nii tareas, la producción de cálculos. Su contenido principal es correctoa el trabajo técnico de cada alumno. Volver a la formación prácticaun chi que tiene una naturaleza aplicada. Elevar el nivel de software informáticore la cocción se lleva a cabo en ejercicios prácticos realizando cálculos.mi con la ayuda de microcalculadoras programables o computadoras personales. Al comienzo de cada lección, se realiza un cuestionario, el propósito del gatoacerca de rogo: verificar la preparación de los estudiantes para la lección y también: activarun ción de su actividad cognitiva.
En el proceso de dominar el contenido de la disciplina entre los estudiantes, el sistemay se forman habilidades metodológicas y habilidades de trabajo independiente. A los estudiantes se les enseña la capacidad de hacer correctamente una pregunta, poner unacerca de la tarea más importante, informar sobre la esencia del trabajo realizado, utilizar antesdesde ayudas tímidas y visuales.
Para inculcar habilidades primarias en la preparación y realización de las sesiones de formación, se prevé atraer a los estudiantes como asistentes al jefe de las clases de laboratorio.
Entre las áreas más importantes para mejorar el desarrollo cognitivoyo el aprendizaje de problemas está relacionado con el alumnado. Para implementarlo conacerca de las situaciones problemáticas se dan para el curso en su conjunto, para temas individuales yacerca de solicitudes que se implementan:
Introduciendo nuevos conceptos de problemas que muestren cómo han aparecido históricamente y cómo se aplican;
Chocando al alumno con las contradicciones entre nuevos fenómenosmi niyas y conceptos antiguos;
Con la necesidad de elegir la información correcta;
Usando las contradicciones entre el conocimiento disponible en pmi resultados de decisión y requisitos de práctica;
Presentación de hechos y fenómenos inexplicables a primera vista con
utilizando leyes bien conocidas;
Identificando conexiones intersujetos y conexiones entre fenómenos.
En el proceso de estudio de la disciplina, el control del dominio del material se proporciona en todos los tipos prácticos de clases en forma de sesiones informativas y en los temas 1 y 2 en forma de una prueba de dos horas.
Para determinar la calidad de la educación en general para la disciplina, realizart examen Xia. Los estudiantes que hayan completado todos los requisitos del plan de estudios, que hayan informado sobre todo el trabajo de laboratorio, pueden presentarse al examen, obteneren shih notas positivas en el trabajo del curso. Los exámenes se llevan a cabo con bigotet formulario con las explicaciones escritas necesarias en la pizarra (fórmulas, gráficos, etc.). Cada estudiante no tiene más de 30 minutos para prepararse. Para prepararse para la respuesta, los estudiantes pueden usaracerca de materiales metódicos y de referencia permitidos por el jefe del departamentomi riales. La preparación de la respuesta se puede realizar por escrito. El jefe de departamento puede eximir de aprobar el examen a los estudiantes que hayan mostradot conocimiento personal basado en los resultados del control actual, con una evaluaciónn ki "excelente".
Así, la disciplina "Circuitos y señales de radio" esyo es un sistema de concentración y al mismo tiempo bastante completo yun conocimiento perfecto que permite al ingeniero de radio navegar libremente por los problemas más importantes de operación de dispositivos y sistemas de radio especiales.
LITERATURA EDUCATIVA BÁSICA:
1. S. I. Baskakov Circuitos y señales de radio. 3ª edición. M.: Escuela superior, 2000.
LITERATURA ADICIONAL
2. S. I. BASKAKOV Circuitos y señales de radio. Guía para la resolución de problemas: libro de texto. manual de ingeniería de radio. especialista. Universidades. - 2da edición. M.: Escuela superioro la, 2002.
3. Popov V.P. Fundamentos de la teoría de circuitos. Libro de texto. para universidades.-3a ed. M.: Escuela superiorsobre la, 2000.
5 CARACTERÍSTICAS ENERGÉTICAS DE LA SEÑAL
Las principales características energéticas de una señal real son:
1) potencia instantánea, definida como el cuadrado del valor instantáneo de una señal
Si - voltaje o corriente, entonces es la potencia instantánea liberada en la resistencia y 1 ohmio.
La potencia instantánea no es aditiva, es decir, la potencia instantánea de la suma de señales no es igual a la suma de sus potencias instantáneas:
2) la energía durante el intervalo de tiempo se expresa como una integral de la potencia instantánea
3) la potencia media en un intervalo está determinada por el valor de la energía de la señal en este intervalo, referido a una unidad de tiempo
dónde.
Si la señal se da por un intervalo de tiempo infinito, entonces la potencia promedio se determina de la siguiente manera:
Los sistemas de transmisión de información están diseñados para que la información se transmita con menos distorsiones que las especificadas con un mínimo de energía y potencia de señal.
La energía y la potencia de las señales determinadas en un intervalo de tiempo arbitrario pueden ser aditivas si las señales en este intervalo de tiempo son ortogonales. Considere dos señales y, que se establecen en el intervalo de tiempo. La energía y potencia de la suma de estas señales se expresan de la siguiente manera:
, (1)
. (2)
Aquí y, - energía y potencia de la primera y segunda señales, energía mutua y poder mutuo de estas señales (o la energía y el poder de su interacción). Si se cumplen las condiciones
entonces las señales y durante el intervalo de tiempo se llaman ortogonales, y las expresiones (1) y (2) toman la forma
El concepto de ortogonalidad de las señales está necesariamente asociado al intervalo de su determinación.
Los conceptos de potencia instantánea, energía y potencia media también se utilizan para señales complejas. Estos valores se introducen para que las características energéticas de la señal compleja sean valores reales.
1. La potencia instantánea está determinada por el producto de la señal compleja a una señal conjugada compleja
2. Energía de señal durante el intervalo de tiempo, por definición, es
3. Intensidad de señal en el intervalo se define como
Dos señales complejas y, dadas en un intervalo de tiempo, son ortogonales si su potencia (o energía) mutua es cero.
6 CARACTERÍSTICAS DE CORRELACIÓN DE SEÑALES DETERMINADAS
Una de las características temporales más importantes de una señal es la función de autocorrelación (ACF), que permite juzgar el grado de conexión (correlación) de una señal con su copia diferida en el tiempo.
Para una señal real especificada en el intervalo de tiempo y limitada en energía, la función de correlación está determinada por la siguiente expresión:
, (3)
dónde - la cantidad de tiempo de desplazamiento de la señal.
Para cada valor, la función de autocorrelación se expresa mediante algún valor numérico.
De (3) de ello se deduce que el ACF es una función uniforme del cambio de tiempo. De hecho, reemplazando en (3) variable en, obtenemos
Cuando la similitud de la señal con su copia no desplazada es mayor y la función alcanza un valor máximo igual a la energía total de la señal
Con un aumento, la función de todas las señales, excepto las periódicas, disminuye (no necesariamente de manera monótona) y con un desplazamiento relativo de las señales y en una cantidad que excede la duración de la señal, desaparece.
La función de autocorrelación de una señal periódica es en sí misma una función periódica con el mismo período.
Para evaluar el grado de similitud de las dos señales y, se utiliza la función de correlación cruzada (CCF), que está determinada por la expresión
Aquí y - señales dadas en un intervalo de tiempo infinito y poseer energía finita.
El valor no cambia si, en lugar de retrasar la señal, consideramos el avance de la primera señal.
La función de autocorrelación es un caso especial de la CCF, cuando las señales yson lo mismo.
A diferencia de la función, en el caso general, ni siquiera es relativa y puede alcanzar un máximo de tres.
El valor determina la energía mutua de las señales y
7 MÉTODOS GEOMÉTRICOS EN LA TEORÍA DE LAS SEÑALES
Al resolver muchos problemas teóricos y aplicados de la ingeniería de radio, surgen las siguientes preguntas: 1) en qué sentido podemos hablar de la magnitud de la señal, argumentando, por ejemplo, que una señal es significativamente superior a la otra; 2) ¿Es posible evaluar objetivamente qué tan similares son dos señales diferentes entre sí?
En XX en. se creó el análisis funcional una rama de las matemáticas que resume nuestras ideas intuitivas sobre la estructura geométrica del espacio. Resultó que las ideas del análisis funcional hacen posible crear una teoría de la señal coherente, que se basa en el concepto de una señal como vector en un espacio de dimensión infinita especialmente construido.
Espacio de señal lineal. Dejar -muchas señales. La razón para combinar estos objetos. la presencia de algunas propiedades comunes a todos los elementos del conjunto.
El estudio de las propiedades de las señales que forman tales conjuntos resulta especialmente fructífero cuando es posible expresar algunos elementos del conjunto a través de otros elementos. Se suele decir que muchas señales están dotadas de una determinada estructura. La elección de esta o aquella estructura debe estar determinada por consideraciones físicas. Entonces, aplicado a las vibraciones eléctricas, se sabe que se pueden sumar y también multiplicar por un factor de escala arbitrario. Esto hace posible introducir la estructura del espacio lineal en conjuntos de señales.
El conjunto de señales forma un espacio lineal real si los siguientes axiomas son verdaderos:
1. Cualquier señal toma solo valores reales para cualquier.
2. Para cualquiera y existe su suma, y \u200b\u200btambién está contenida en. La operación de suma es conmutativa: y asociativa :.
3. Para cualquier señal y cualquier número real, la señal está definida=.
4. El conjunto M contiene un elemento cero especial, de modo que es para todos.
Si los modelos matemáticos de señales toman valores complejos, entonces, asumiendo en el axioma 3 multiplicación por un número complejo, llegamos al concepto de espacio lineal complejo.
La introducción de la estructura del espacio lineal es el primer paso hacia una interpretación geométrica de señales. Los elementos de los espacios lineales a menudo se denominan vectores, enfatizando la analogía entre las propiedades de estos objetos y los vectores tridimensionales ordinarios.
Las restricciones impuestas por los axiomas del espacio lineal son muy estrictas. No todos los conjuntos de señales resultan ser un espacio lineal.
Concepto de base coordinada. Como en el espacio tridimensional ordinario, se puede distinguir un subconjunto especial en el espacio de señal lineal, que desempeña el papel de ejes de coordenadas.
Dicen que el conjunto de vectores (}, pertenencia, es linealmente independiente si la igualdad
sólo es posible si todos los coeficientes numéricos desaparecen simultáneamente.
El sistema de vectores linealmente independientes forma una base de coordenadas en el espacio lineal. Si la descomposición de alguna señal se da en la forma
luego números () son las proyecciones de la señal en relación con la base seleccionada.
En problemas de teoría de señales, el número de vectores base, por regla general, es infinitamente grande. Tales espacios lineales se denominan de dimensión infinita. Naturalmente, la teoría de estos espacios no se puede incrustar en el esquema formal del álgebra lineal, donde el número de vectores base es siempre finito.
Espacio lineal normalizado. Energía de señal. Para continuar y profundizar en la interpretación geométrica de la teoría de la señal, es necesario introducir un nuevo concepto, que en su significado corresponde a la longitud del vector. Esto permitirá no sólo dar un significado exacto al enunciado de la forma "la primera señal es mayor que la segunda", sino también indicar cuánto mayor es.
La longitud de un vector en matemáticas se llama norma. El espacio de la señal lineal se normaliza si cada vector está asociado de forma única con el número la norma de este vector, y se satisfacen los siguientes axiomas del espacio normado:
1. La norma no es negativa, es decir. Norma si y solo si .
2. Para cualquier número, la igualdad es verdadera.
3. Si y son dos vectores de , entonces la desigualdad del triángulo se cumple :.
Es posible sugerir diferentes formas de introducir la tasa de señal. En ingeniería de radio, se cree con mayor frecuencia que las señales analógicas reales tienen la norma
(4)
(de dos posibles valores de la raíz, se elige uno positivo). Para señales complejas, la norma
dónde * - símbolo de valor conjugado complejo. El cuadrado de la norma se llama energía de señal.
Es esta energía la que se libera en una resistencia con una resistencia 1 Ohm si hay voltaje en sus terminales.
Determine la tasa de señal usando la fórmula (4) aconsejable por las siguientes razones:
1. En ingeniería de radio, la magnitud de una señal a menudo se juzga sobre la base del efecto de energía total, por ejemplo, la cantidad de calor liberado en una resistencia.
2. La norma energética resulta ser "insensible" a los cambios en la forma de la señal, quizás significativos, pero que ocurren en cortos períodos de tiempo.
Espacio normado lineal con un valor finito de la norma de la forma (1.15) se llama espacio de funciones con un cuadrado integrable y se denota brevemente.
8 TEORÍA DE LAS SEÑALES ORTOGONALES. SERIE FOURIER GENERALIZADA
Habiendo introducido la estructura de un espacio lineal en el conjunto de señales, habiendo definido la norma y la métrica, sin embargo, nos vemos privados de la oportunidad de calcular una característica como el ángulo entre dos vectores. Esto se puede hacer formulando el importante concepto del producto escalar de elementos de un espacio lineal.
Producto escalar de señales. Recuerde que si dos vectores y se conocen en el espacio tridimensional ordinario, entonces el cuadrado del módulo de su suma
donde es el producto escalar de estos vectores, dependiendo del ángulo entre ellos.
Actuando por analogía, calculamos la energía de la suma de dos señales y:
. (5)
A diferencia de las señales en sí, sus energías no son aditivas: la energía de la señal total contiene la llamada energía mutua.
. (6)
Comparación de fórmulas (5) y (6), definir el producto escalar de señales reales y:
El producto escalar tiene las propiedades:
- , donde es un número real;
Un espacio lineal con tal producto escalar, completo en el sentido de que contiene todos los puntos límite de cualquier secuencia convergente de vectores de este espacio, se denomina espacio de Hilbert real.
La desigualdad fundamental de Cauchy - Bunyakovsky
Si las señales toman valores complejos, entonces puede definir el espacio de Hilbert complejo introduciendo el producto escalar en él mediante la fórmula
tal que.
Señales ortogonales y series de Fourier generalizadas. Dos señales se denominan ortogonales si su producto escalar y, por tanto, la energía mutua, es cero:
Dejar - Espacio de Hilbert de señales con un valor energético finito. Estas señales se definen durante un período de tiempo, finito o infinito. Suponga que se da un sistema infinito de funciones en el mismo segmento, ortogonales entre sí y con normas unitarias:
Se dice que en el espacio de la señal se especifica una base ortonormal.
Expandamos una señal arbitraria en una fila:
(7)
Rendimiento (7) se denomina serie de Fourier generalizada de la señal en la base seleccionada.
Los coeficientes de esta serie se encuentran como sigue. Tome una función básica con un número arbitrario, multiplique ambos lados de la igualdad (7) y luego integrar los resultados a lo largo del tiempo:
. (8)
Dado que la base en el lado derecho de la igualdad es ortonormal (8) solo quedará un miembro de la suma con un número, por lo tanto
La posibilidad de representar señales mediante series de Fourier generalizadas es un hecho de gran importancia fundamental. En lugar de estudiar la dependencia funcional en un conjunto incontable de puntos, tenemos la oportunidad de caracterizar estas señales con un sistema de coeficientes contables (pero, en general, infinito) de una serie de Fourier generalizada.
La energía de la señal presentada en forma de una serie de Fourier generalizada. Considere una cierta señal expandida en una serie en el sistema de base ortonormal:
y calcula su energía sustituyendo directamente esta serie en la integral correspondiente:
(9)
Dado que el sistema básico de funciones es ortonormal, la suma (9) solo los miembros numerados serán distintos de cero. Esto produce un resultado maravilloso:
El significado de esta fórmula es el siguiente: la energía de la señal es la suma de las energías de todos los componentes, a partir de los cuales se compone la serie de Fourier generalizada.
Profesor Titular del Departamento de Radioelectrónica S.Lazarenko
Como se señaló anteriormente, las señales transmitidas están asociadas de forma única con los mensajes transmitidos. La descripción matemática de una señal es una función del tiempo. s(t). Las señales de comunicación se pueden clasificar según varios criterios.
En la teoría de mensajes, las señales se dividen principalmente en deterministas (regulares) y aleatorias. La señal se llama determinista, si puede describirse mediante una función conocida del tiempo. Por tanto, una señal determinista se entiende como una señal que corresponde a un mensaje transmitido conocido y que puede predecirse con precisión de antemano durante un período de tiempo arbitrariamente largo. Las señales deterministas generalmente se subdividen en periódicas, casi periódicas y no periódicas.
En condiciones reales, la señal en el punto de recepción se desconoce de antemano y no puede describirse mediante una función definida del tiempo. Las señales recibidas son impredecibles, aleatorias debido a varias razones. Primero, porque una señal regular no puede transportar información. De hecho, si se supiera todo acerca de la señal transmitida, no habría necesidad de transmitirla. Por lo general, solo en el lado receptor algunos parámetros señal. En segundo lugar, las señales son aleatorias debido a diversos tipos de interferencias, tanto externas (espaciales, atmosféricas, industriales, etc.) como internas (ruido de lámparas, resistencias, etc.). La señal recibida también se distorsiona debido al paso a través de la línea de comunicación, cuyos parámetros a menudo son una función aleatoria del tiempo.
El modelo de señal de comunicación no es una función del tiempo s(t) y un conjunto de algunas funciones que representan un proceso aleatorio. Cada señal específica es una de realizaciones un proceso aleatorio que puede describirse mediante una función determinista del tiempo. A menudo, el destinatario conoce el conjunto de posibles mensajes (señales). La tarea consiste en determinar qué mensaje de un conjunto dado se transmitió a partir de la implementación adoptada de la mezcla de señales con interferencia.
Por tanto, la señal transmitida debe considerarse como un conjunto de funciones que son implementaciones de un proceso aleatorio. Las características estadísticas de este proceso describen completamente las propiedades de la señal. Sin embargo, en este caso resulta difícil resolver muchos problemas específicos. Por tanto, el estudio de las señales y su paso por varios circuitos es aconsejable comenzar con implementaciones individuales como funciones deterministas.
No siempre es necesaria una descripción completa de la señal. A veces, algunas características generalizadas son suficientes para el análisis, que reflejan más completamente las propiedades de la señal. Una de las características más importantes de una señal es su duraciónT, que determina el tiempo requerido del canal y está simplemente relacionado con la cantidad de información transmitida por esta señal. La segunda característica es ancho del espectro señal F, que caracteriza el comportamiento de la señal durante su duración, la tasa de su cambio. Como tercera característica, se podría introducir una que determinara la amplitud de la señal a lo largo de su existencia, por ejemplo, la potencia. Sin embargo, la intensidad de la señal Rdesde en sí mismo no determina las condiciones para su transmisión por canales de comunicación reales con interferencia. Por lo tanto, la señal generalmente se caracteriza por la relación entre la potencia de la señal y la interferencia:
que se llama relación señal-ruido o relación señal-ruido.
Una característica de señal llamada gama dinámica,
que determina el intervalo de cambios en los niveles de la señal (por ejemplo, el volumen cuando se transmite un mensaje telefónico) e impone los requisitos correspondientes sobre la linealidad de la ruta. Desde este lado, la señal se puede caracterizar por el llamado factor pico
que representa la relación entre el valor máximo de la señal y el valor efectivo. Cuanto mayor sea el factor de pico de la señal, peor será el rendimiento energético del dispositivo de radio.
Desde el punto de vista de las transformaciones realizadas sobre los mensajes, es habitual dividir las señales en señales de vídeo (no moduladas) y señales de radio (moduladas). Normalmente, el espectro de la señal de vídeo se concentra en la región de baja frecuencia. Cuando se usa modulación, la señal de video se llama modulante. El espectro de la señal de radio se concentra alrededor de una determinada frecuencia media en la región de alta frecuencia. Las señales de radio se pueden transmitir en forma de ondas electromagnéticas.
Como conclusión de la sección, describimos brevemente las señales utilizadas en varios tipos de comunicación. En la Fig. 1.2 muestra una señal de vídeo en forma de tren de pulsos continuo. Dicha señal se genera para trabajos telegráficos utilizando un código binario de cinco dígitos. El ancho de banda utilizado para la transmisión de tales señales depende de la velocidad de la telegrafía y es, por ejemplo, de 150-200 Hz cuando se utiliza el aparato de telégrafo ST-35 y se transmiten 50 caracteres por segundo. Al transmitir mensajes telefónicos, la señal es continua f 
tiempos de funcionamiento, como se muestra en la fig. 1.2 b.
EN 
telefonía comercial, la señal se transmite generalmente en el rango de frecuencia de 300 Hz a 3400 Hz. La transmisión requiere un ancho de banda de aproximadamente 40 Hz a 10 kHz para una transmisión de voz y música de alta calidad. Al transmitir imágenes fijas utilizando un fototelegrafo, la señal tiene la forma que se muestra en la Fig. 1.Z a.
Es una función escalonada. El número de niveles posibles es igual al número de volúmenes y semitonos transmitidos. Se utilizan uno o más canales telefónicos estándar para la transmisión. Cuando se transmiten imágenes en movimiento en televisión usando 625 líneas de descomposición, se requiere un ancho de banda de frecuencia de 50 Hz a 6 MHz. En este caso, la señal tiene una compleja estructura discreta - continua. Las señales moduladas tienen la forma que se muestra en la Figura 1.3 b (con modulación de amplitud).
