Естественные науки

Обьясните свойства электромагнитного сигнала?

Читал тут про способы кодирования сигнала в сетях и наткнулся на описание интересных эффектов. 1) При передаче дискретных данных по каналам связи применяются два основных типа физического кодирования, на основе синусоидального несущего сигнала и на основе последовательности прямоугольных импульсов. При использовании прямоугольных импульсов спектр результирующего сигнала получается весьма широким. При использовании синусоидального несущего сигнала спектр сигнала уже. Мне не понятно почему спектр сигнала для двух разных способов кодирования отличается (имеется ввиду физическая причина такого эффекта)? Что можно почитать по этому поводу, желательно без углубления в дебри математики? 2) Спектр сигнала постоянно меняется в зависимости от того, какие данные передаются по линии связи. Например, передача длинной последовательности нулей или единиц сдвигает спектр в сторону низких частот, а в крайнем случае когда передаваемые данные состоят только из единиц (или только из нулей), спектр состоит из гармоники нулевой частоты. При передаче чередующихся единиц и нулей постоянная составляющая отсутствует. Не понятно, почему спектр сигнала постоянно меняется? Почему передача длинной последовательности нулей или единиц сдвигает спектр в сторону низких частот? На каких физических законах базируется такой эффект? 3) Кроме того не понятно как из разных гармоник складывается результирующий сигнал? 4) Также не понятно, что понимают под результирующим сигналом? Например, предположим, что есть некоторая линия передачи. Мы можем модулировать сигнал на этой линии в диапазоне частот от 1 до 100Гц. Мы взяли и модулировали сигнал на частоте 50Гц. При этом сигнал имеет составляющие и на другой частоте, то есть мы можем считать с линии сигнал и другой частоты, например 25Гц. Если я правильно понимаю, то считывая сигнал с этой линии с каким то шагом, например 1, 10, 20, 30, 40, 60, 70, 80, 90, 100 Гц, мы можем восстановить сигнал, на частоте 50Гц. Так каким же таким свойством обладает сигнал, что ему придумали специальный термин "результирующий сигнал"? И вообще правильно, ли я понимаю физику процесса?
Владимир Шишов
Владимир Шишов
207
Читать надо математику, разложение функций в ряд Фурье и преобразование Фурье. Всё это базируется не на физике, а на чистой математике, и для не разбирающихся хотя бы немного в высшей математике сложно.
Без математики: спектром считается представление кривой сигнала набором разных синусоид. Им можно представить любую кривую, и с прямыми углами тоже, хотя синусоид будет тогда бесконечно много. При изменении формы сигнала - частоты и амплитуды синусоид, наложение которых дает кривую, соответствующую форме сигнала, меняются. Из чего состоит сигнал на самом деле, из набора синусоид или набора функций другого вида, или просто из исходной кривой, говорить бессмысленно - так же, как спрашивать, состоит ли число шесть из шести единиц или из двух и четырех, или из одного числа шесть ;)
В электро- и радиотехнике все сигналы, любой формы, представляют обычно набором синусоид, поскольку для них законы прохождения через элементы электрических цепей описываются наиболее просто, затем рассчитывают, как все эти синусоиды проходят через цепь, а затем получают форму результирующего (прошедшего) сигнала сложением всех этих по-разному изменившихся синусоид. С этим легко справляется высшая математика.
Alina Shevchenko
Alina Shevchenko
32 266
Лучший ответ
1) Потому что спекр приняо сроить ПО СИНУСОИДАМ (разной частоты) . Ясен пень, что "спектр синусоиды" - это сама синусоида и есть (то есть на оси частот - НЕ ВРЕМЕНИ! - это одна палка) . А вот чтоб из синусоид получить прямоугольник - надо взяь МНОГО РАЗНЫХ синусоид. Если б можно было раскладывать с игналы в прямоугольники - всё было бы наоборот: "спеткр" прямоугольника на оси "прямоугольных попугаев" был бы одлной палкой, а синус раскладывался бы в бесконечный набор прямоугольников. Ксати, это не стёб - разлождение по ПРЯМОУГОЛЬНЫМ функциям (Уолша или Хаара) таки существует.
2) А просто нарисуйте такой сигнал. Сигнал, состоящий ТОЛЬКО из единиц (или только из нулей) , - это же постоянное напряжение. То есть нулевая частота. Чем сложнее сигнал (чем чаще там переходы с 0 в 1 или обрано) - тем шире спектр.
3) Ну как, как.. . Это уже матемаика, разложение функций в ряд. ПРимерно как любой текс можно написать всего 33 буквами, ровно ак же любой сигнал (почти любой) можно предсавить в виде суммы (суперпозиции) некоторых базисных функций - синусоид, полиномов Лежандра или Чебышёва, функций Уолша или Хаара.. . там до фига разных "алфавитов"
4) Модулированный синусом сигнал для синусоидальой же несущей имее ТОЛЬКО ТРИ составляющих, на частотах f, f+F, f-F.Так что если это 25 и 50, то в результате получася 25, 50 и 75. ВСЁ.
АВ
Андрей Васильевич
90 206
1) Разложи дискретный сигнал (прямоугольный импульс) в ряд Фурье и увидишь, что спектр бесконечный (хоть и линейчатый) (ну реально не бесконечный, но очень широкий) поэтому современные системы цифровой связи для передачи сигнала используют не прямоугольный сигнал, а меандр, плюс обрезают лишние верхние-нижние частоты.
А читать надо ряды Фурье, а если сильно не углубляться в математику, то любой сигнал можно разложить в сумму синусоид. Так вот, синусоида - она и есть одна синусоида, а прямоугольник разлагается в бесконечное множество синусоид.
2) То же самое
3) СУММА (в школе проходят)
4) Вы определитесь, ваши 50 Гц - это частота несущей или частота информационного сигнала, и какой способ модуляции.
Могу пояснить на примере амплитудной модуляции: пусть sin (wt) - несущая, амплитуда сигнала определяется информационным сигналом, т. е. результирующий сигнал получается sin(vt)*sin(wt).
Вспоминаем школьную тригонометрию и получаем sin(vt) * sin (wt) = (cos((v-w)t) - cos((v+w)t)) / 2, т. е. результирующий сигнал ЯВЛЯЕТСЯ СУММОЙ (разностью, неважно... ) сигнала частоты v-w и сигнала частоты v+w.
Павел Шауберт
Павел Шауберт
54 366

Похожие вопросы