В XIX веке радиосигналом почти никого нельзя было удивить. На радиоволны теперь можно настроить мобильный телефон, магнитолы, колонки и прочее. Радиосвязь настолько уже вошла в повседневную жизнь, что человек даже перестал задумываться о всей сложности процесса передачи сигнала.
Постараемся объяснить как происходит этот процесс.
Основные понятия и термины радиосигнала
Если человек не знает самых простых понятий, связанных с радиосигналом, то он вряд ли сможет понять, как работает даже самая простая система. Для начала следует познакомиться с определением радиосигнала.
Итак, под радиосигналом понимается, прежде всего, беспроводная передача информации. В этом процессе носителем сигнала выступают радиоволны, которые свободно распространятся в окружающем пространстве. В основном используют высокочастотные гармонические колебания.
Часто сигнал модулируют, то есть меняют одну из его характеристик: амплитуду, частоту или фазу. В таких случаях модуляция называется амплитудной (АМ), частотной (ЧМ) или фазовой (ФМ) соответственно. От того, какой параметр будет выбран, будет зависеть помехоустойчивость сигнала и затраты полосы частот. Косвенно от модуляции зависит и размер антенны.
Рассматривая систему передачи радиосигнала, следует сказать о первичном сигнале. Он представляет собой возмущение электромагнитного поля, то есть изменение характеристик этого поля: тока, напряжения, электрической и магнитной напряжённости. В процессе передачи сигнал из первичного становится несущим, самым простым из которых является гармонический. При этом значения его могут быть не только положительными, но и отрицательными, в зависимости от информационного параметра.
Нужно знать и такое понятие, как частота. Эта физическая величина характеризует периодичность процесса, равняется количеству его повторений.
Принцип устройства
С одной стороны передача сигнала осуществляется достаточно просто. Он генерируется, передается через пространство и поступает к потребителю. Однако сложности есть везде, от них никуда не деться. Они возникают при более детальном изучении радиотехники.
В общих чертах схема установки для передачи сигнала имеет следующий вид:
1) Источник генерирует сигнал и передаёт его на электрофизический преобразователь.
2) Затем тот поступает на кодер, в котором представляется в цифровой форме.
3) Представленный в цифровой форме сигнал далее попадает на модулятор, к которому подключён генератор несущего сигнала.
4) С помощью двух антенн осуществляется передача сигнала от модулятора к демодулятору через электромагнитное поле.
5) После его поступления в демодулятор, передаётся на преобразователь нужной формы.
6) В самом конце сигнал доходит до потребителя.
Процесс передачи информации
Информация обычно генерируется одной системой и используется другой. Процесс может носить как естественный, так и искусственный характер.
Из-за того, что органы восприятия человека ограничены, первичный сигнал представляют в дискретной цифровой форме. Сама процедура состоит из следующих шагов:
1) Временная дискретизация. На данном этапе происходит замена непрерывного первичного сигнала на множество дискретных значений. Она осуществляется через постоянный интервал времени.
2) Квантование по уровню. Сущность этой процедуры состоит в представлении дискретных значений в виде цифровых по уровню аналогов. В процессе динамический диапазон (Di) разделят на определённое количество зон (L), а затем выбирают шаг квантования (iкв). Количество зон определяется как отношение динамического диапазона к шагу квантования.
В результате непрерывный процесс заменяется ступенчатой кривой, а дискретные значения — номером зоны, в которую попали. В самом конце номер зоны из десятеричной системы счисления переводят в двоичную.
Помехи и шумы
Передача информации часто сопровождается помехами и шумами различного рода. Их разделят на неорганизованные (непреднамеренные) и организованные. Помехи также могут быть интенсивными, то есть не только ухудшать точность передачи информации, но и разрушать её саму. Стоит помнить, что помехи и шумы — это не одно и то же. Их отличие заключается в том, что первые поступают в устройство извне. Шумы же возникают внутри этого устройства.