Глава 3. Каналы связи

3.1. Общие сведения о каналах связи

В гл. 1 канал связи определен как совокупность средств, предназначенных для передачи сообщений (под "средством" понимают и технические устройства, и линию связи - физическую среду, в которой распространяется сигнал между пунктами связи). Канал можно представить как последовательное соединение устройств, выполняющих различные функции в общей системе связи. Такое объяснение применительно к дискретной системе радиосвязи показано на рис. 1.5 и при необходимости анализа отдельных ее блоков схему можно детализировать. Например, можно учесть ряд устройств, размещенных в промежуточных пунктах линии связи между передатчиком и приемником (усилительную аппаратуру вдоль линий дальней проводной связи или ретрансляторы радиорелейных линий связи).

В данном курсе не рассматриваются вопросы электрического сопряжения отдельных блоков, образующих канал связи. В первую

очередь изучается выбор функциональных блоков канала, при котором была бы обеспечена наибольшая эффективность передачи информации. В зависимости от решаемых задач под каналом связи можно понимать различную совокупность блоков, которая в Ходе решения считается заданной (см. § 1.2, рис. 1.3).

Классификация каналов связи возможна с использованием различных признаков. В зависимости от назначения систем каналы связи делят на телефонные, телевизионные, телеграфные, фототелеграфные, звукового вещания, телеметрические, смешанные и т. п. В зависимости от того, распространяется ли сигнал между пунктами связи в свободном пространстве или по направляющим линиях, выделяют каналы радио- и проводной связи (воздушные, кабельные, волоконно-оптические линии связи, волноводные СВЧ тракты и т. п.).

Более существенна классификация каналов электрической связи по диапазону используемых ими частот. Так, на современных симметричных кабельных линиях связи применяют сигналы, занимающие полосы частот в диапазоне, ограниченном сверху частотой в несколько сотен килогерц. Дополнительные мероприятия по увеличению симметрии кабельных пар позволяют увеличить верхний предел используемого диапазона частот до тысяч килогерц. Коаксиальные кабели, являющиеся основой сетей магистральной дальней связи, пропускают в настоящее время диапазон частот до сотен мегагерц. На воздушных проводных линиях используют частоты не выше 150 кГц, ибо на более высоких частотах в этих линиях сильно сказывается мешающее действие аддитивных помех и резко возрастает затухание в линии.

Радиосвязь осуществляется с помощью электромагнитных волн, распространяющихся в частично ограниченном (например, землей и ионосферой) пространстве. В настоящее время в радиосвязи применяют частоты примерно от 3×10³ до 3×10¹¹ Гц. Этот диапазон принято в соответствии с десятичной классификацией подразделять следующим образом:

Диапазон миллиметровых волн уже вплотную подходит к диапазону инфракрасных волн.

В настоящее время благодаря созданию и внедрению в практику квантовых генераторов (лазеров и мазеров) освоен и диапазон световых волн (оптический диапазон).

Для современного этапа развития техники связи характерна тенденция к переходу на все более высокие частоты. Это вызвано рядом причин, в частности, необходимостью повышать скорость передачи информации, возможностью получить остронаправленное излучение при небольших размерах излучателей, меньшей интенсивностью атмосферных и многих видов промышленных помех в более высокочастотных диапазонах, возможностью применения помехоустойчивых широкополосных систем модуляции и т. д.

Наибольший интерес для теории передачи сигналов представляет классификация каналов связи по характеру сигналов на входе и выходе канала. Различают каналы:

а) дискретные (по состояниям), на входе и выходе которых сигналы дискретны. Таковы каналы, заданные между точками а-ȧ или b-b̂ на схеме рис. 1.5;

б) непрерывные (по состояниям), на входе и выходе которых сигналы непрерывны. Примером может служить канал, заданный между выходом модулятора и входом демодулятора в любой системе связи;

в) дискретные со стороны входа и непрерывные со стороны выхода, или наоборот. Такие каналы называются дискретно-непрерывными, или полунепрерывными (например, каналы, заданные между точками а-z, b-z (см. рис. 1.5)).

Всякий дискретный, или полунепрерывный канал содержит внутри себя непрерывный канал. Следует помнить, что дискретность и непрерывность канала не связана с характером передаваемых сообщений. Можно передать дискретные сообщения по непрерывному каналу (см. гл. 6) и непрерывные сообщения по дискретному (см. гл. 8).