1.2.3. Структура импульсных сигналов

Для сокращения написания сигналы импульсных устройств будут называться импульсными. Случаи, когда это может привести к смещению понятий, будут отмечены особо.

Ранее подчеркивалось, что информация запечатлеется в изменениях электрического колебания. Импульсная последовательность становится сигналом, когда в соответствии с передаваемой информацией изменяются ее параметры: амплитуда импульсов, их длительность или фаза. В частном случае информация может выражаться появлением импульса, изменением его длительности или временного положения относительно опорного импульса.

Различают амплитудно-импульсную (АИМ), широтно-импульсную (ШИМ) и фазоимпульсную (ФИМ) модуляции. При каждом виде модуляции один из параметров импульсной последовательности принимает значение, пропорциональное величине непрерывного модулирующего сигнала в момент присутствия импульса.

Рис. 1.14 иллюстрирует амплитудную модуляцию импульсной последовательности непрерывным сигналом (на рис. 1.14 его форма показана пунктиром).

Импульсный сигнал (см. рис. 1.14) называют дискретным, так как он составляется элементами – импульсами, действую­щими в отдельные (дискретные) моменты времени. Эти им­пульсы являются выборками (отсчетами) непрерывного сигнала. Процесс взятия отсчетов называется дискретизацией непрерывного сигнала, а их период – периодом дискретизации.

Вместо передачи непрерывного сигнала можно передавать соответствующий ему дискретный сигнал. В основе этого утверждения лежит теорема отсчетов, сформулированная и доказанная советским академиком В.А. Котельниковым и ставшая фундаментальным положением теории связи. Суть ее состоит в том, что сигнал, спектр которого не имеет частот выше fm, однозначно определяется своими мгновенными значениями (выборками, отсчетами), разделенными одинаковыми интервалами времени, не превышающими 1/(2fm). Это означает, что на каждый период наивысшей частотной составляющей сигнала должно быть, по меньшей мере, два отсчета. Иными словами, частота отсчетов должна, по меньшей мере, вдвое превышать высшую частоту спектра fm.

Так как амплитуды гармоник сложного колебания уменьшаются с увеличением их частоты, то с некоторой погрешностью всякий спектр можно считать ограниченным, а не бесконечным.

Передачу непрерывного сигнала его выборками можно вести потому, что на приемной стороне канала связи по этим выборкам непрерывный сигнал однозначно восстанавливается фильтром нижних частот, подавляющим все составляющие с частотами выше fm.