Моя/лнрующиЙ сигаап Несущм

ЧМ-сигнм

АМ-огнал

о о о о о

н щ * f Ц

а ооооо о о

н f * f ц * t ft г f f ни г t

Импульсная модуляция

Рис. 2.2. примеры модуляции (рисунок предоставлен AMP Incorporated)

1. Амплитудная модуляция (AM). Используется в среднеюлноюм радиодиапазоне. При этом амплитуда несущей юлны варьируется в соответствии с амплитудой информационного сигнала.

2. Частотная модуляция (ЧМ). В данном случае модулируется частота несущей волны в зависимости от изменения амплитуды передаваемого сигнала. Таким образом, сигнал модулирует частоту несущей, а не ее амплитуду. В коротковолновом радиодиапазоне применяется именно этот способ модуляции.

3. Импульсная модуляция (ИМ). Технология импульсной модуляции основана на переюде аналогового сигнала (такого, например, как голос) в цифровые импульсы. Голос может быть представлен серией чисел. При этом величина каждого числа находится в строгом соответствии с амплитудой голоса. Импульсная модуляция в основном используется для передачи голосового сигнала вдоль волоконно-оптических телефонных линий. Ниже ИМ будет рассмотрена более подробно.

44144

Аналоговый и цифровой сигналы

Мы живем в мире аналоговых сигналов. Аналоговый сигнал подразумевает непрерывное изменение своих параметров, подобное движению конца секундной стрелки вдоль окружности циферблата часов. Голос является аналоговым сигналом, поскольку голосовые колебания могут иметь различную амплитуду в любой точке звукового диапазона. Звук также является аналоговым сигналом, поскольку может изменяться в широком диапазоне. Электронное оборудование типа передаюпщх и принимаюш;их устройств использует аналоговые цепи для обеспечения непрерывного изменения параметров. Аналоговое электронное оборудование бьшо распространено до появления компьютеров.

Рассмотрим электрический свет, яркость которого регулируется с помо-ш>ю реостата. Враш;ение ручки реостата для установления необходимой яркости света является аналоговой операцией, причем яркость изменяется непрерывно. У системы отсутствуют какие-либо дискретные состояния, так что можно легко регулировать яркость, резко прибавляя или убавляя ее.

Напротив, цифровой сигнала подразумевает дискретность значений параметров системы, проявляющуюся, например, в высвечивании значений времени на электронных часах. В цифровых системах вся информация существует в виде цифровых импульсов.

В отличие от ламп с реостатными регуляторами яркости, лампы с трехкно-почным переключателем яркости являются цифровыми устройствами. 1ждому положению переключателя этих ламп соответствует определенный уровень яркости. Никаких других промежуточных уровней яркости не существует. На рис.2.3 представлены примеры аналогоюго и цифроюго сигналов.

В электронных коммуникациях фундаментальной является возможность преобразования аналогового сигнала в цифроюй и наоборот. Цифровые стереосистемы используют запись музыкальных произведений в цифровой форме в виде серии чисел, представляющих собой кодировку информации об аналоговом музыкальном сигнале. Электронные проигрывающие устрой-

Анапоговый сигнал Цифровой сигнал

0 1 о 10 0 1

Рис. 2.3. Аналоговая и цифровая информация

ства цифровых стереосистем преобразуют цифроюй сигнал в аналоговый, соответствующий звзанию музыки.

Основы цифрового сигнала: биты и байты

в основе любой цифроюй системы лежит понятие бита (сокращение от английского binary digit - дюичный разряд). Бит является основной единицей цифровой информации, принимающей одно из двух значений: 1 или 0.

Существует много способов представления бита. В электронике достаточно общим является наличие или отсутствие некоторого уровня напряжения: наличие напряжения соответствует 1, а его отсутствие - 0. Значение одного бита 1 или О может представлять только одно состояние системы - такое как включено или выключено . Например, состояние лампы может быть представлено О, если она выключена, и 1 во включенном состоянии:

Выключена=О

Включена = 1

Один бит информации, таким образом, имеет достаточно ограниченную емкость. Для описания состояний лампы с переключателем на три уровня яркости мы можем использовать 2 бита:

Выключена=00

Включена=01

Средний уровень яркости =10 Максимальный уровень яркости =11

Два бита позволяют воспроизводить больший объем информации, чем Один бит. В примере с лампой 2 бита позюляют различать четыре различных состояния лампы. Чем больше битов используется в одном блоке, тем больше его информационная емкость. В компьютерах обычно применяют блоки из 8 битов (либо с числами, кратными 8, такими как 16 или 32).

Восьмибитовый блок называется байтом. В одном байте можно с запасом хранить цифровую информацию о всех буквах, числах и других символах печатной машинки или клавиатуры компьютера. Использование 8 битов допускает 256 различных вариантов цепочек из 1 и 0. сло различных комбинаций или значений цепочек длиной в п бит равно 2 . Например, 16 битов дают 65536 комбинаций. При добавлении одного бита число юзможньк комбинаций удваивается.

Схематическое изображение цепочки импульсов представлено на рис. 2.4. Переход из одного состояния в другое вдоль цепочки импульсов происходит мгновенно. Подобного рода упрощенные диаграммы отражают характеристики цепочек импульсов и дают инженерам и техникам юзможность сравнивать их между собой.

Цепочка импульсов соответствует последовательности 1 и О цифровой информации и может представлять собой чередование интервалов высокого и низкого уровней напряжения, либо его наличие и отсутствие. На языке

Максимальное значение

Минимальное значение

Напряжение или ток

(включено] / 1 1 /

Наличие или отсутствие импульса отображает состояние одного бита Имтульс

(вымечено) / одного бита i

V 12 битов

Рис. 2.4. Идеальная последовательность импульсов (рисунок предоставлен AMP 1псофога1ес1).

2 Зак. 684