Що таке сигнал. види сигналів

Практично з самого моменту зародженнялюдські племена зіткнулося з необхідністю не тільки накопичувати інформацію, а й обмінюватися нею між собою. Однак якщо з ближніми зробити це було не так вже й складно (мова і писемність), то з тими, хто перебував на далеких відстанях, даний процес викликав деякі проблеми.

Згодом вони були вирішені за допомогою винаходусигналу. Види сигналів спочатку були досить примітивними (димові, звукові і т. П.), Але поступово людство відкривало нові закони природи, що сприяло винайдення новітніх способів для передачі інформації. Давайте дізнаємося, які види сигналів бувають, а також розглянемо, якими з них найчастіше користуються в сучасному суспільстві.

Що називається сигналом

Під цим словом мається на увазі закодована однією системою інформація, яка передається по спеціальному каналу і може бути декодована іншою системою.

Багато вчених вважають, що здатністьбіологічних організмів або навіть окремих клітин взаємодіяти між собою (сигналізуючи про наявність поживних речовин або небезпеки) стала основною рушійною силою еволюції.

Як сигнал може виступати коженфізичний процес, параметри якого адаптуються під тип переданих даних. Наприклад, в системі телефонного зв'язку передавач перетворює слова говорить абонента в електричний сигнал напруги, який по дротах передається до приймаючого апарату, біля якого знаходиться слухає людина.

Сигнал і повідомлення

Ці два поняття дуже близькі за значенням - вони містять в собі певні дані, що передаються від відправника до одержувача. Однак між ними є відчутна відмінність.

Для реалізації поставленої мети повідомлення обов'язково повинно бути було доставлене адресату. Тобто його життєвий цикл складається з трьох етапів: кодування інформації - передача - декодування повідомлення.

У випадку з сигналом його прийняття не є обов'язковою умовою його існування. Тобто зашифровану в ньому інформацію можливо декодувати, але чи буде це зроблено кимось - невідомо.

Класифікація за різними критеріями сигналів: основні види

У природі існує чимало різновидівсигналів, що володіють різними особливостями. У зв'язку з цим для їх класифікації використовують різні критерії цих явищ. Таким чином, виділяють три категорії:

• За способом подачі (регулярний / нерегулярний).
• За типом фізичної природи.
• За типом функції, яка описує параметри.

Сигнали по типу фізичної природи

Залежно від способу утворення, види сигналів бувають наступними.

• Електричні (носій інформації - змінюються в часі струм або напруга в електричному ланцюзі).
• Магнітні.
• Електромагнітні.
• Теплові.
• Сигнали іонізуючих випромінювань.
• Оптичні / світлові.
• Акустичні (звукові).

Види сигналів останні два також є простими прикладами комунікаційних технічних операцій, мета яких - оповіщення про особливості ситуації, що склалася.

Найчастіше їх використовують для попередження про небезпеку або несправності системи.

Нерідко звукові та оптичні різновидивикористовуються в якості координуючих для налагодженої роботи автоматизованого обладнання. Так деякі види сигналів управління (команди) є стимулюючими для системи, щоб почати діяти.

Наприклад, в протипожежних сигнализациях привиявленні слідів диму датчиками вони видають пронизливий звук. Той, в свою чергу, сприймається системою як керуючий сигнал для гасіння вогнища загоряння.

Ще одним прикладом того, як сигнал (видисигналів за типом фізичної природи перераховані вище) активізує роботу системи в разі небезпеки, є терморегуляція людського організму. Так, якщо внаслідок різних чинників температура тіла підвищується, клітини «інформують» мозок про це, і він включає «систему охолодження організму», більш відому всім як потовиділення.

За типом функції

За даним параметру виділяється різні категорії.

• Аналогові (безперервні).
• Квантові.
• Дискретні (імпульсні).
• Цифровий сигнал.

Всі ці види сигналів - електричні. Обумовлено це тим, що їх не тільки легше обробляти, але і вони без праці передаються на довгі дистанції.

Що таке аналоговий сигнал і його види

Таку назву носять сигнали природного походження, що змінюються безперервно в часі (контінуальниє) і здатні приймати різні значення на деякому інтервалі.

Завдяки своїм властивостям, вони прекрасно підходять для передачі даних в телефонному зв'язку, радіомовлення, а також телебаченні.

Фактично, всі інші види сигналів (цифрові, квантові і дискретні) за своєю природою - це перетворені аналогові.

Залежно від безперервних просторів і відповідних фізичних величин, виділяються різні види аналогових сигналів.

• Пряма.
• Відрізок.
• Окружність.
• Простору, що характеризуються багатомірністю.

квантований сигнал

Як вже було сказано в попередньому пункті, це всетой же аналоговий вид, проте його відмінність полягає в тому, що він піддався квантованию. При цьому вся область значень його піддалася розбивці на рівні. Їх кількість представляється в числах заданої розрядності.

Зазвичай цей процес на практиці використовується при стисненні звукових або оптичних сигналів. Чим більше рівнів квантування, тим точнішою стає трансформація аналогового вигляду в квантовий.

Вже згадана різновид також відноситься до тих, які виникли штучним шляхом.

У багатьох класифікаціях видів сигналів сигнал цей не виділяється. Однак він існує.

дискретний вигляд

Цей сигнал також відноситься до штучних і має кінцеве число рівнів (значень). Як правило, їх два або три.

На практиці відмінність дискретного і аналоговогоспособів передачі сигналів можна проілюструвати, порівнявши запис звуку на вініловій платівці і компакт-диску. На першій інформація подана у вигляді безперервної звукової доріжки. А ось на другому - у вигляді випалених лазером точок з різною здатністю, що відображає.

Цей вид передачі даних виникає шляхом перетворення безперервного аналогового сигналу в набір дискретних значень у формі двійкових кодів.

Згаданий процес називається дискретизацією. Залежно від кількості символів в кодових комбінаціях (рівномірний / нерівномірне) його ділять на два види.

цифрові сигнали

Сьогодні цей спосіб передачі інформації наполегливо витісняє аналоговий. Як і два попередніх, він також є штучним. На практиці він представлений у вигляді послідовності цифрових значень.

На відміну від аналогового, розглянутий набагатошвидше і якісніше передає дані, паралельно очищаючи їх від шумових перешкод. Одночасно в цьому полягає і слабкість цифрового сигналу (види сигналів інші - в попередніх трьох пунктах). Справа в тому, що фільтрована таким способом інформація втрачає «зашумлені» частинки з даними.

На практиці це означає, що з переданого зображення зникають цілі шматки. А якщо мова йде про звук - слова або навіть цілі речення.

Фактично, будь-який аналоговий сигнал може бутимодулирован в цифровий. Для цього він піддається одночасно двом процесам: дискретизації і квантування. Будучи окремим способом передачі інформації, цифровий сигнал не ділиться на види.

Його популярність сприяє тому, що вОстанніми роками телевізори нового покоління створюються спеціально для цифрового, а не аналогового способу передачі зображення і звуку. Однак їх можна підключати до звичайних телевізійних кабелів за допомогою адаптерів.

модуляція сигналів

Всі перераховані вище способи передачі даних пов'язані з таким явищем, як модуляція (для цифрових сигналів - маніпуляція). Навіщо вона потрібна?

Як відомо, електромагнітні хвилі (за допомогоюяких переносяться різні види сигналів) схильні до загасання, а це суттєво зменшує дальність їх передачі. Щоб цього не сталося, низькочастотні коливання переносяться в область довгих високочастотних хвиль. Це явище і називається модуляцією (маніпуляцією).

Крім збільшення відстані передачі даних,завдяки їй підвищується стійкість сигналів. А також з'являється можливість одночасно організовувати відразу кілька незалежних каналів передачі інформації.

Сам процес виглядає наступним чином. У прилад, іменований модулятором, надходять одночасно два сигнали: низькочастотний (несе певну інформацію) і високочастотний (безінформаціонний, зате здатний передаватися на довгі дистанції). У цьому пристрої вони перетворюються в один, який одночасно поєднує в собі переваги їх обох.

Види вихідних сигналів залежать від зміненого параметра вхідного несе високочастотного коливання.

Якщо воно гармонійне - такий процес модуляції іменується аналоговим.

Якщо періодичне - імпульсним.

Якщо несучим сигналом є просто постійний струм - такий різновид називається шумоподобного.

Перших два види модуляції сигналів, в свою чергу, діляться на підвиди.

Аналогова модуляція буває такий.

• Амплітудна (АМ) - зміна амплітуди несучого сигналу.
• Фазова (ФМ) - змінюється фаза.
• Частотна - впливу піддається тільки частота.

Види модуляції сигналів імпульсних (дискретних).

• Амплітудно-імпульсна (АІМ).
• Частотно-імпульсна (ЧИМ).
• Широтно-іспульсная (ШІМ).
• Фазо-імпульсна (ФІМ).

Розглянувши, які існують способи передачіданих, можна зробити висновок, що, незалежно від їх виду, всі вони грають важливу роль в житті людини, допомагаючи йому всебічно розвиватися і захищаючи від можливих небезпек.

Що стосується аналогового і цифрового сигналів (здопомогою яких передається інформація в сучасному світі) то, найімовірніше, в найближчі двадцять років в розвинених країнах перший буде практично повністю витіснений другим.