Информация, сообщение, сигнал. Прямое преобразование сообщения в электрический сигнал и соответствующее обратное преобразование

Информация - это совокупность сведений или данных о каких-либо событиях, явлениях или предметах, то есть это совокупность знаний об окружающем нас мире.

Передача и хранение информации осуществляется с помощью различных знаков (символов), которые позволяют представить её в некоторой форме.

Сообщение – это совокупность знаков, отображающих ту или иную информацию.

Сообщения могут иметь различный характер происхождения

- при телефонной связи – звучание речи со всеми ее особенностями;

- при телеграфной связи – бланк с текстом;

- при факсимильной связи – чередование светлых и черных изображений (неподвижные изображения) и т.д.

Передача сообщений (а, следовательно, и информации) на расстояние осуществляется с помощью какого-либо материального носителя, например, бумаги или магнитной ленты или физического процесса, например, звуковых или электромагнитных волн, тока и т.д.

Наиболее часто для передачи получателю информации, сообщения преобразуют в сигнал, который является материальным объектом или физическим процессом, отражающий (несущий) передаваемое сообщение. В системах и сетях инфокоммуникаций носителями сообщений являются электрические, электромагнитные и оптические сигналы.

Особый интерес представляют электрические сигналы, называемые сигналами электросвязи и представляющие электрические напряжения или токи, изменение параметров которых во времени отражает передаваемое сообщение.

Особенность электрического сигнала:

- высокая скорость распространения (близка к скорости света);

- легко манипулировать данными сигналами (изменять, передавать).

Инфокоммуникации– область техники, которая занимается вопросами передачи сообщения от нескольких источников к получателям сообщений, находящихся на некотором расстоянии.

Функционирование системы инфокоммуникаиций можно представить в виде этапов преобразования сообщений в сигналы.

В общем случае для без искажённого варианта передачи выделяют прямое и обратное преобразования сообщения в сигнал.

Канал – совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающих передачу сообщения любого вида от источника к получателю. Если осуществляется передача одного сообщения по одному каналу, то такую систему передачи называют одноканальной. Если несколько – многоканальная.

Примером реализации прямого и обратного преобразователя сообщения в сигнал в телефонной связи (канале) могут служить микрофон и телефон соответственно.

Рис. 1. Схема включения микрофона (а), эпюры процессов в цепи (б), условное обозначение микрофона на схемах электрических(в).

В простейшей конструкции микрофона (Рис. 1а) между двумя электродами, одним из которых является мембрана, находится графитовый порошок. Под воздействием аку­стического колебания (p) мембрана колеблется, сжимая и разжимая порошок, изменяя тем самым его сопротивление и ток (i) в электрической цепи. Таким образом, в качестве датчика и преобразователя акустических колебаний в электрические выступает переменное сопротивление микрофона.

Принципи­альным для электрической цепи микрофона является наличие источника питания и сопротивления R_H, которое представляет собой, как правило, входное сопротивление микрофонного усилителя.

На приемной стороне канала телефонной связи обратное преобразование электрического тока в звуковое давление производится посредством телефона.

Телефон со­стоит из постоянного магнита, обмотки, которая намотана на кон­цы стержней этого магнита, и стальной мембраны(Рис.2). Постоянный магнит создает постоянную напряженность магнитного поля, которое притягивает мембрану, стоящую на опорах, и она прогиба­ется. При пропускании тока через обмотки меняется магнитный поток, который суммируется или вычитается из постоянного магнитного поля.

Мембрана колеблется в такт электрическому току i, создавая акустическое колебание p.

Первичный электрический сигнал (ПЭС) как случайный процесс, статистические, временные, спектральные и энергетические параметры сигналов. Уровни передачи: абсолютный, относительный, измерительный, диаграмма уровней.

Электрический сигнал, получаемый на выходе первичного преобразователя сообщения называется первичным электрическим сигналом (ПЭС).

Параметр первичного сигнала , изменение величины которого однозначно отображает передаваемое сообщение, называется информационным параметром.

В общем случае ПЭС – нестационарный, неэргодический случайный процесс. Это усложняет методы их описания, поэтому при моделировании ПЭС принято рассматривать как стационарный эргодический случайный процесс.

Основные параметры сигналов рассматриваются как числовые характеристики моделированного случайного процесса при усреднении на интервале рассмотрения (-Т/2;Т/2) при Т→∞.

Для реального сигнала измерения параметров проводится в конечных временных интервалах, что приводит к погрешности, которая тем больше, чем меньше интервал измерений. Отсюда следует, что нормируются параметры по-разному на интервалах 1с, 1 мин, 1 час.