Основні поняття теорії сигналів
1. Роль сигналів у процесах обміну інформацією
Життєдіяльність людини проявляється у керуванні виробничими процесами, технічними засобами, в управлінні окремими галузями господарства і державою загалом, у творчій діяльності, в суспільних явищах.
При цьому відбувається інтенсивний обмін інформацією між окремими людьми, між людиною та природою, між людиною та технічними засобами, між окремими підсистемами складних систем різного призначення тощо.
Під інформацією розуміють відомості про різноманітні процеси (фізичні, суспільні тощо), про характеристики та параметри досліджуваних об'єктів, що їх використовують у практичній діяльності.
Отже, серед численних технічних систем особливе місце займають так звані інформаційні системи, призначені для передавання (приймання), перетворення та зберігання інформації.
Ha відміну від систем передавання енергії, для яких основним показником якості є коефіцієнт корисної дії, показники якості інформаційних систем характеризують здатність передавати, накопичувати та перетворювати потрібну кількість інформації за одиницю часу при допустимих спотвореннях та затратах. Очевидно, що поняття затрат при передаванні інформації охоплює енергетичні, апаратні, малогабаритні та інші затрати.
Одна й та ж інформація може бути представлена в різних формах. Конкретну форму представлення інформації називають повідомленням. Наприклад, повідомлення про прогноз погоди може бути звуковим сигналом, письмовим текстом, графічним зображенням тощо.
Для того, щоб повідомлення передати до адресата, треба використати певний матеріальний носій, здатний поширюватися у навколишньому середовищі й одночасно певним чином відтворювати повідомлення. Такий матеріальний носій повідомлення прийнято називати сигналом.
Як сигнали можуть бути використані електричні, механічні, звукові, ультразвукові, електромагнітні та світлові коливання. Найбільш поширеним способом подання інформації є її перетворення в електричні сигнали у кодуючому пристрої. Після цього виконується перетворення, що називається модуляцією сигналу.
Останнє перетворення означає процес змінювання параметра сигналу у відповідності з переданим повідомленням. Відзначимо, що одне й те ж повідомлення може бути відображене в сигнал за допомогою різних видів кодування та модуляції.
Передавання сигналів від передавального пункту до приймального здійснюється через певне фізичне середовище, яке називають каналом зв'язку. Як правило, при цьому сигнали спотворюються завадами, що носять випадковий характер.
Залежно від віддалі між передавальним та приймальним пунктами та від характеру інформації вибирають таке фізичне середовище та параметри сигналів, які забезпечують ефективне передавання інформації в лінії чи каналі зв’язку.
Наприклад, при незначній віддалі між передавачем і приймачем та при низькочастотному характері сигналу доцільно використовувати лінію дротового зв'язку, в якій ефективно поширюються постійний струм та струми низької частоти (нижче декількох десятків кГц.).
Використання електромагнітних хвиль високих частот (0,1... 10 МГц), які ефективно поширюються у вільному просторі, в лініях кабельного зв'язку, хвилеводах, світловодах, дає змогу збільшити відстань між передавачем та приймачем, усунути обмеження на їх параметри.
Більшість радіоелектронних систем функціонує на основі використання електромагнітних коливань та радіохвиль для передавання та приймання інформації, поданої у вигляді електричних сигналів (широкомовні, телемеханічні, навігаційні, локаційні, телевізійні, інформаційно-вимірювальні системи тощо).
Виділяють чотири основні діапазони електромагнітних коливань:
• радіохвилі;
• оптичне випромінювання (інфрачервоне, видиме, ультрафіолетове);
• рентгенівське випромінювання;
• гамма-випромінювання.
Основні їх характеристики наведені в табл. ............
