Стандартная полоса частот в традиционной телефонии. Качество звука и влияние сетей на него

Обеспечивающая передачу электрических сигналов связи в эффективно передаваемой полосе частот (ЭППЧ) 0,3 - 3,4 кГц. В телефонии и связи часто используется аббревиатура КТЧ. Канал тональной частоты является единицей измерения ёмкости (уплотнения) аналоговых систем передачи (например, K-24, K-60, K-120). В то же время для цифровых систем передачи (например, ИКМ-30, ИКМ-480, ИКМ-1920) единицей измерения ёмкости является основной цифровой канал .

Эффективно передаваемая полоса частот - полоса частот , остаточное затухание на крайних частотах которой отличается от остаточного затухания на частоте 800 Гц не более чем на 1 Нп при максимальной дальности связи, свойственной данной системе.

Ширина ЭППЧ определяет качество телефонной передачи, и возможности использования телефонного канала для передачи других видов связи. В соответствии с международным стандартом для телефонных каналов многоканальной аппаратуры установлена ЭППЧ от 300 до 3400 Гц. При такой полосе обеспечивается высокая степень разборчивости речи, хорошая естественность её звучания и создаются большие возможности для вторичного уплотнения телефонных каналов.

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

✪ Теория: радиоволны, модуляция и спектр.

✪ Звуковой генератор своими руками Инструмент электромонтажника. Схема звукового генератора

✪ Цифровой сигнал

Субтитры

Режимы работы канала ТЧ

Назначение режимов

• 2 ПР. ОК - для открытой телефонной связи при отсутствии на телефонном коммутаторе транзитных удлинителей;
• 2 ПР. ТР - для временных транзитных соединений открытых телефонных каналов, а также для оконечной связи при наличии на телефонном коммутаторе транзитных удлинителей;
• 4 ПР ОК - для использования в сетях многоканального тонального телеграфа, закрытой телефонной связи, передачи данных и т. п., а также для транзитных соединений при значительных длинах соединительных линий;
• 4 ПР ТР - для долговременных транзитных соединений.

Обычно нам нет дела до того, как работает телефонная линия (но только не тогда, когда приходится кричать изо всех сил в телефонную трубку: "Повторите пожалуйста, ничего не слышно!").

Телефонные компании предоставляют клиенту множество самых разных услуг. В прейскурантах этих услуг разобраться не так просто - что, собственно, предлагается, и сколько за какую услугу следует платить. В этой статье мы ни словом не обмолвимся о ценах, однако попытаемся выяснить, в чем различие между наиболее часто предлагаемыми продуктами и услугами в области телефонной связи.

АНАЛОГОВЫЕ ЛИНИИ, ЦИФРОВЫЕ ЛИНИИ

Во-первых, линии бывают аналоговые и цифровые. Аналоговый сигнал меняется непрерывным образом; он всегда имеет определенное значение, представляющее, например, громкость и высоту передаваемого голоса или цвет и яркость определенного участка изображения. Цифровые сигналы имеют только дискретные значения. Как правило, сигнал либо включен, либо выключен, либо он есть, либо его нет. Иными словами, его значение равно или 1 или 0.

Аналоговые телефонные линии используются в телефонии с незапамятных времен. Даже телефоны пятидесятилетней давности, скорее всего, удастся подключить к абонентскому шлейфу - линии между домашней телефонной розеткой и центральной телефонной станцией. (Центральная телефонная станция - это не сверкающий небоскреб в центре города; длина абонентского шлейфа в среднем не превышает 2,5 миль (четырех километров), так что "центральная телефонная станция", как правило, помещается в каком-нибудь невзрачном здании неподалеку.)

Во время телефонного разговора встроенный в телефонную трубку микрофон преобразует речь в аналоговый сигнал, передаваемый на центральную телефонную станцию, откуда он попадает либо на другой абонентский шлейф, либо на другие коммутационные устройства, если вызываемый номер находится вне зоны действия данной станции. При наборе номера телефонный аппарат генерирует передаваемые по тому же основному каналу сигналы (in-band signals), указывающие, кому предназначен данный вызов.

За время своего существования телефонные компании накопили большой опыт в передаче речи. Установлено, что для выполнения этой задачи в основном достаточен диапазон частот от 300 до 3100 Гц. Напомним, что аудиосистемы класса hi-fi способны воспроизводить звук без искажений в частотном диапазоне 20-20000 Гц, а значит, телефонного диапазона хватает обычно только для того, чтобы абонент мог узнать звонящего по голосу (для других применений этот диапазон с большой вероятностью окажется чересчур узок - для передачи музыки, например, телефонная связь совершенно не годится). Плавный спад амплитудно-частотной характеристики на высоких и низких частотах телефонные компании обеспечивают с помощью аналогового телефонного канала 4000 Гц.

Центральная телефонная станция, как правило, оцифровывает сигнал, предназначенный для дальнейшей передачи по телефонной сети. За исключением Джилбет Каунти (шт. Арканзас) и Рэт Форк (шт. Вайоминг), во всех американских телефонных сетях сигнал между центральными станциями передается в цифровом виде. Хотя во многих компаниях используются цифровые учрежденческие АТС и средства передачи данных, а все средства ISDN основаны на цифровой кодировке, абонентские шлейфы по-прежнему остаются "последним оплотом" аналоговой связи. Объясняется это тем, что большинство телефонов в частных домах не имеют средств оцифровки сигнала и не могут работать с линиями пропускной способностью свыше 4000 Гц.

НА ЧТО ХВАТАЕТ 4000 ГЦ?

Модем - это устройство, преобразующее цифровые сигналы компьютера в аналоговые сигналы с частотами, в пределах полосы пропускания телефонной линии. Максимальная пропускная способность канала напрямую связана с полосой пропускания. Точнее, величина пропускной способности (в битах/сек) определяется полосой пропускания и допуском на отношение сигнал/шум. В настоящее время максимальная пропускная способность модемов - 33,6 Кбит/с - уже близка к этому пределу. Пользователи модемов с пропускной способностью 28,8 Кбит/с хорошо знают, что зашумленные аналоговые линии редко обеспечивают их полную пропускную способность, которая часто оказывается куда ниже. Сжатие, кэширование и прочие увертки помогают несколько выправить ситуацию, и тем не менее мы скорее доживем до изобретения вечного двигателя, чем до появления модемов с пропускной способностью 50 или хотя бы 40 Кбит/с на обычных аналоговых линиях.

Телефонные компании решают обратную задачу - оцифровывают аналоговый сигнал. Для передачи получающегося цифрового сигнала используются каналы пропускной способностью 64 Кбит/с (это - мировой стандарт). Такой канал, именуемый DS0 (digital signal, нулевой уровень), является базовым кирпичиком, из которого строятся все прочие телефонные линии. Например, можно объединить (правильный термин - уплотнить) 24 канала DS0 в канал DS1. Арендуя линию T-1, пользователь фактически получает канал DS1. Подсчитывая суммарную пропускную способность DS1, надо помнить, что после каждых 192 информационных бит (то есть 8000 раз в секунду) передается один бит синхронизации: всего получается 1,544 Мбит/с (64000 умножить на 24 плюс 8000).

ВЫДЕЛЕННЫЕ ЛИНИИ, КОММУТИРУЕМЫЕ ЛИНИИ

Помимо линии Т-1 клиент может арендовать выделенные линии или пользоваться обычными коммутирующими линиями. Арендуя у телефонной компании канал T-1 или низкоскоростную линию передачи данных, например цифровую линию dataphone (dataphone digital service, DDS), абонент фактически берет напрокат прямое соединение и в результате становится единственным пользователем канала с пропускной способностью 1,544 Мбит/с (T-1) или 56 Кбит/с (низкоскоростная линия).

Хотя технология frame relay и предполагает коммутацию индивидуальных кадров, соответствующие услуги предлагаются пользователю в виде виртуальных каналов связи между фиксированными конечными точками. С точки зрения архитектуры сети, frame relay следует рассматривать, скорее, как выделенную, нежели как коммутируемую линию; немаловажен тот факт, что цена такой услуги при той же пропускной способности существенно ниже.

Коммутационные услуги (примером их может служить обслуживание обычного квартирного телефона) - это услуги, приобретаемые у телефонной компании. Абоненту по требованию предоставляется осуществляемое с помощью сети коммутаторов общего пользования соединение с любым узлом телефонной сети. В отличие от ситуации с выделенными линиями, плата в этом случае взимается за время соединения или реальный объем трафика и зависит большей частью от частоты и объема пользования сетью. Коммутационные услуги цифровой связи могут предоставляться на основе протоколов X.25, Switched 56, ISDN Basic Rate Interface (BRI), ISDN Primary Rate Interface (PRI), Switched Multimegabit Data Service (SMDS) и ATM. Некоторые организации, например университеты, железные дороги или муниципальные организации, создают частные сети с использованием собственных коммутаторов и арендованных, а порой даже своих собственных линий.

Если линия, полученная от телефонной компании, цифровая, то для обмена данными между телефонной сетью и оконечным оборудованием (этим термином телефонные компании обозначают такое оборудование, как компьютеры, факсимильные аппараты, видеотелефоны и цифровые телефонные аппараты) не требуется выполнять преобразование цифровых сигналов в аналоговые, а следовательно, необходимость в модеме отпадает. Тем не менее и в этом случае пользование телефонной сетью накладывает определенные требования на абонента. В частности, следует обеспечивать корректную концевую заделку абонентского шлейфа, правильную передачу трафика и поддержку диагностики, выполняемой телефонной компанией.

Линия, поддерживающая протокол ISDN BRI, должна быть подсоединена к устройству под названием NT1 (network termination 1). Помимо концевой заделки линии и поддержки диагностических процедур устройство NT1 осуществляет согласование двухпроводного абонентского шлейфа с четырехпроводной системой цифрового оконечного оборудования. При использовании арендованных цифровых линий T-1 или DDS, а также услуг цифровой связи в качестве нагрузки линии следует использовать модуль обслуживания канала (channel service unit, CSU). CSU работает как терминатор, обеспечивает корректную нагрузку линии и отрабатывает команды диагностики. Оконечное оборудование, имеющееся у клиента, взаимодействует с модулем обслуживания данных (data service unit, DSU), который преобразует цифровые сигналы к стандартному виду и передает их на CSU. Конструктивно CSU и DSU часто объединяются в один модуль под названием CSU/DSU. DSU можно встроить в маршрутизатор или мультиплексор. Таким образом, и в этом случае (хотя модемы здесь не нужны) потребуется установка определенных интерфейсных устройств.

НОСИТЕЛИ ДЛЯ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ

Большинство аналоговых абонентских шлейфов лишь при очень благоприятных условиях могут обеспечить пропускную способность в 33,6 Кбит/с. С другой стороны, та же самая витая пара, соединяющая офис с центральной телефонной станцией, вполне может использоваться для работы с ISDN BRI, что дает пропускную способность по данным 128 Кбит/с и еще 16 Кбит/с для управления и настройки. В чем тут дело? Сигнал, передаваемый по аналоговым телефонным лииниям, подвергается фильтрации для подавления всех частот свыше 4 КГц. При использовании цифровых линий такой фильтрации не требуется, поэтому полоса пропускания витой пары оказывается существенно шире, а следовательно, повышается и пропускная способность.

Арендуемые линии с пропускной способностью 56 и 64 Кбит/с представляют собой двухпроводные или четырехпроводные цифровые линии (в последнем случае одна пара используется для передачи, а другая - для приема). Эти же линии пригодны в качестве носителя для предоставления услуг цифровой связи, например frame relay или Switched 56. В качестве носителя для T-1, а также ISDN PRI и frame relay часто применяются четырехпроводные линии или даже оптические кабели. Линии T-3 иногда представляют собой коаксиальный кабель, но чаще они все-таки выполняются на основе оптического.

Хотя ISDN по-прежнему и привлекает самое широкое внимание как средство высокоскоростной передачи сигнала на большие расстояния, в последнее время появились более новые средства связи для "последней мили" (т.е. абонентского шлейфа). Компании PairGain и AT&T Paradyne предлагают продукты на базе разработанной компанией Bellcore технологии высокоскоростного цифрового абонентского шлейфа (high bit-rate digital subscriber loop, HDSL). Данные продукты позволяют уравнять возможности всех имеющихся абонентских шлейфов; установив устройства HDSL на обоих концах линии, можно получить пропускную способность DS1 (1,544 Мбит/с) практически на всех существующих абонентских шлейфах. (HDSL длиной до 3,7 км может использоваться на абонентских шлейфах без повторителей в случае стандартных проводов 24 калибра. Для работы обычных линий T-1 необходимо ставить повторители через каждые километр-полтора). Альтернативой HDSL в достижении пропускной способности DS1 на "последней миле" является либо использование оптического кабеля (что весьма накладно), либо установка нескольких повторителей на каждой линии (это не так дорого, как оптоволоконная техника, но все равно недешево). Кроме того, в данном случае существенно возрастают расходы телефонной компании, а следовательно и клиента, на поддержание линии в рабочем состоянии.

Но даже и HDSL - не последнее слово техники в области увеличения пропускной способности на "последней миле". Ожидается, что наследник HDSL, технология асимметричного цифрового абонентского шлейфа (asymmetrical digital subscriber line, ASDL), сможет обеспечить пропускную способность 6 Мбит/с в одном направлении; пропускная способность другого существенно ниже - что-нибудь около 64 Кбит/с. В идеале или, как минимум, при отсутствии чьей-либо монополии - если считать, что стоимость услуги для клиента примерно соответствует ее себестоимости для телефонной компании - большая доля клиентов могла бы пользоваться ISDN PRI (или другими услугами на базе T-1) по цене, сравнимой с теперешней ценой ISDN BRI.

Однако сегодня сторонникам ISDN, скорее всего, беспокоиться не о чем; в большинстве случаев телефонные компании предпочтут увеличить пропускную способность линий и положить всю прибыль себе в карман без снижения стоимости услуг для клиента. Вовсе не очевидно, что тарифы на услуги должны быть основаны на здравом смысле.

Таблица 1. Типы телефонных услуг

Тип линии	Услуга	Вид коммутации	Носитель абонентского шлейфа
Аналоговая линия		Коммутация линий	Двухпроводная витая пара
DS0 (64 Кбит/с)	DDS (арендуемая линия)	Выделенная линия
		PVC с коммутацией	Двух- или четырехпроводная витая пара
		Коммутация	Двух- или четырехпроводная витая пара
		Коммутация линий	Двух- или четырехпроводная витая пара
		Коммутация линий	Двух- или четырехпроводная витая пара
		Коммутация линий	Двухпроводная витая пара
Несколько DS0 (от 64 Кбит/с до 1536 Мбит/с с Шагом 64 Кбит/с)		Выделенная линия	Двух- или четырехпроводная витая пара
		PVC с коммутацией	Двух- или четырехпроводная витая пара
(1544 Мбит/с) (24 линии DS0)	Арендуемая линия T-1	Выделенная линия
		PVC с коммутацией	Четырехпроводная витая пара или оптоволокно
		Коммутация пакетов	Четырехпроводная витая пара или оптоволокно
		Коммутация линий	Четырехпроводная витая пара или оптоволокно
(44736 Мбит/с) (28 линий DS1, 672 линии DS0)		Сотовая коммутация
		Коммутация пакетов	Коаксиальный кабель или оптоволокно

Со Стивом Штайнке можно связаться через Internet по адресу:

Удаленные встречи с некачественным звуком часто раздражают. Недопонимания становятся более вероятными, потому что в разговоре трудно услышать важные нюансы и другие тонкости. Поэтому необходимо стремиться к улучшению качества звука во время телеконференций. Ниже приводится краткое описание различных технических требований к качеству звука.

• Мобильные решения дают вам большую гибкость и мобильность, но иногда страдает качество звука. Многие мобильные операторы теперь предлагают технологию HD Voice в своих сетях, которая обеспечивает HD-звук, если телефон поддерживает такую технологию.
• Традиционная аналоговая телефония обеспечивает приемлемое качество звука, но с ограничениями в частотном диапазоне. Иногда такой звук называют телефонным или узкополосным.
• VoIP, т.е. цифровая телефония через сеть передачи данных (Voice over IP), позволяет использовать расширенный частотный диапазон, но с некоторым сжатием. IP позволяет добиться превосходного качества звука, также называемого HD-аудио или широкополосный звук.
• Помните, что все локальные сети и оборудование, например, Wi-Fi, DECT (беспроводная телефония) или Bluetooth®, влияют на пропускную способность и могут оказать негативное влияние на качество звука.
• Все конференц-телефоны Konftel поддерживают HD-аудио.

Звук и его восприятие

Человек способен воспринимать звуки между 20 и 20 000 Гц (20 Гц - 20 кГц). Этот диапазон изменяется по мере взросления человека и из-за физических факторов. Взрослый человек обычно отличает звуки на частотах в диапазоне между 20 и 12 кГц.

Раньше использовалось понятие «телефонное качество» - интервал, в котором диапазон частот из-за технических недостатков был ограничен между 200 Гц и 3,4 кГц. Сегодня это называется узкополосной связью. Для аналоговой телефонии это означает потерю значительной части частотного диапазона речи. Это делает речь менее естественной и трудной для понимания, чем если бы диапазон частот был больше. Сравните это с FM-радио, которое имеет частотный диапазон до 15 кГц, что позволяет воспроизводить как голоса, так и музыку гораздо более естественно.

Аналоговая телефония

Аналоговая телефония имеет чрезвычайно ограниченную частотную характеристику (около 3,2 кГц). Аналоговый сигнал воспринимается некоторыми как более естественный, хотя цифровой сигнал в целом имеет более широкий частотный диапазон. Это потому, что человеческое ухо очень хорошо воспринимает искусственный звук.

Пропускная способность данных и диапазон частот

Термин «пропускная способность» обозначает количество информации в секунду, которая передается в сети. А понятие «диапазон частот» относится к звуковым частотам. Герц (Гц) - единица для обоих понятий, поэтому, к сожалению, иногда это приводит к недопониманиям, поскольку диапазон частот и пропускная способность данных - это не одно и то же. Более того, пропускная способность может быть выражена и как в Герцах, и как бит в секунду (в сети обычно вы можете видеть обозначение Мбит/с). Звук преобразуется в цифровые сети. Звуковой сигнал измеряется в тысячах раз в секунду и преобразуется в цифровой сигнал.

Мобильная телефония

В зависимости от того, какой объем данных имеют мобильные сети разных операторов, аудиосигнал всегда более или менее ограничен по диапазону для экономии пропускной способности. Звук в сетях 2G разрешает узкополосную передачу (3,2 кГц), а сети 3G и 4G - широкополосную (7 кГц). Совсем недавно ряд операторов начал использовать широкополосные стандарты и запустили так называемую технологию HD Voice. Однако чтобы эта технология работала, телефон также должен поддерживать этот стандарт. Плохие условия передачи и приема могут также влиять на качество звука. В этом случае система автоматически уменьшает скорость передачи в сети. Это оказывает негативное влияние на качество звука.

VOIP, широкополосный звук и кодек

Телефония по сети передачи данных называется VoIP (Voice over IP). Звук в цифровых сетях был первоначально того же качества, как и в старой аналоговой технологии, т.е. полоса пропускания аудиосигнала была 3,2 кГц (узкополосная связь). Это было необходимо в первых цифровых сетях, поскольку пропускная способность данных была явно ограничена.

В цифровых сетях качество звука ограничено в первую очередь кодеком, который был выбран. Кодек представляет собой часть программного обеспечения в телефоне, которое сжимает исходящий аналоговый звук в пакеты данных и преобразует входящие пакеты данных в аналоговый звук. Таким образом, современные телефоны, поддерживающие широкополосные кодеки, способны обеспечить наилучший звук. В последние 10-15 лет произошли фантастические достижения в области VoIP.

Общие обозначения для различных кодеков: широкополосный кодек (7 кГц), суперширокополосный кодек (14 кГц) и кодек с полной пропускной способностью (20 кГц). Существует также широкий спектр технических решений и стандартов: G.718, G.722.2, G.729.1 и т.д.

Беспроводные решения

Разумеется, пропускная способность широкополосной сети и / или мобильной сети в офисе определяется тем, насколько хорош может быть звук. Также важно учитывать внутреннюю структуру офиса, поскольку все, что установлено за пределами телефонной сети, может уменьшать пропускную способность аудиоканала. Это могут быть беспроводные системы, такие как DECT и Bluetooth®, или старые сетевые продукты.

Bluetooth®

Bluetooth® - это стандарт, который был первоначально разработан, чтобы позволить различным аксессуарам подключаться по беспроводной сети к мобильному телефону или компьютеру. Bluetooth® работает только на коротких расстояниях между мобильным телефоном и аксессуарами. Существует дополнительное сжатие данных звукового сигнала, что может негативно повлиять на качество звука. Тенденция все больше распространяется на современную технологию Bluetooth®, поддерживающую звук HD.

DECT и CAT-IQ

Решения DECT для беспроводной телефонии в офисах и производственных помещениях были первоначально разработаны для использования с аналоговой телефонией. В сети DECT невозможно получить качество звука лучше, чем стандартное телефонное качество (3,2 кГц). Это вряд ли имеет значение для обычных телефонных звонков, но если вы хотите проводить встречи, где качество звука особенно важно, хорошей идеей может быть использование прямых подключений (кабелей) к сети VoIP.

Проще говоря, CAT-iq является цифровой оптимизацией DECT. Система CAT-iq имеет широкополосные кодеки и, таким образом, позволяет использовать полосу пропускания звука 7 кГц.

Решения Konftel

Продукты Konftel всегда обеспечивают оптимальное качество звука. Если сеть распределяет HD-аудио, вы получите HD-звук на конференц-телефонах Konftel.

Это показывает, что есть основания анализировать коммуникационные потребности вашего бизнеса и организации, прежде чем выбирать сеть и обновлять вашу телефонию и инфраструктуру данных. Например, сеть VoIP с широкополосными кодеками (7 кГц) лучше оснащена для обеспечения превосходного звука, чем аналоговая или старая мобильная сеть. Это может быть очевидным, но, с другой стороны, мобильность и простота могут быть ключевым фактором в определенных контекстах.

Многие продукты Konftel предлагают более одного варианта подключения. Технология HD Voice может дать вам как оптимальное качество звука, так и мобильность.

Беспроводной Konftel 300Wx является одним из примеров того, насколько гибки наши продукты. Благодаря аналоговому соединению DECT он может передавать полосу пропускания 3,2 кГц, в то время как USB-соединение для компьютера может использовать широкополосные кодеки (7 кГц). Также можно подключить его к мобильному телефону с помощью кабеля.

Это же устройство также обеспечивает беспроводное HD-аудио (широкополосное) в IP-телефонии, когда базовая станция DECT 10 от Konftel подключается через SIP. Он может иметь до 5 зарегистрированных звонков Konftel 300Wx. Можно настроить Konftel 300Wx с базовыми станциями IP DECT, предоставляемыми сторонними производителями, поддерживаемыми Konftel. Однако Konftel IP DECT 10 предлагает уникальные преимущества и упрощает работу.

Независимо от ваших потребностей, в ассортименте Konftel есть продукты, которые упрощают и ускоряют проведение телеконференций за вашим рабочим столом и большие встречи в конференц-залах.

Термин полоса частот в отношении сигнала связан с понятиями об эффективной ширине спектра сигнала , в которой сосредоточено 90% энергии сигнала (по соглашению), а также о нижней и верхней границах полосы частот сигнала. Эти важнейшие характеристики источника сигнала непосредственно связаны с физикой данного источника сигнала. Например, для индукционного вибродатчика полоса частот выходного сигнала реально ограничена сверху единицами килогерц из-за инерционности массы металлического намагниченного сердечника внутри катушки индуктивности датчика, а снизу – величиной, связанной с индуктивностью катушки. Верхняя граница полосы частот сигнала, как правило, связана с физическими ограничениями скорости нарастания сигнала, а нижняя граница полосы частот связана с наличием низкочастотной составляющей сигнала, включая постоянную составляющую .

Термин полоса частот пропускания употребляется в отношении преобразователей и трактов (интерфейсов) передачи сигналов. Речь идёт об амплитудно-частотной характеристике (АЧХ) этих устройств и о характеристиках полосы пропускания этой АЧХ, которые традиционно измеряются по уровню -3 дБ , как это показано она рисунке выше. За нуль децибел принимается максимальное (или среднее, по соглашению) значение амплитуды сигнала в полосе пропускания. На рисунке частоты F 1 и F 2 – это нижняя и верхняя частота полосы пропускания соответственно. Нижняя граница F 1 = 0, если данный преобразователь или тракт пропускает постоянную составляющую сигнала. Чем больше ширина полосы частот пропускания ∆F= F 2 - F 1 преобразователя или тракта передачи данных, тем выше разрешение (детализация) сигнала по времени , тем выше скорость передачи информации в соответствующем интерфейсе , но в то же время тем больше помех и шумов попадает в полосу пропускания.

Если полоса частот сигнала частично или полностью не попадает в полосу частот пропускания преобразователя или тракта, то это приводит к искажению или полному подавлению сигнала в тракте.

С другой стороны, если эффективная полоса частот сигнала многократно у́же полосы частот пропускания преобразователя или тракта, то такой случай нельзя считать оптимальным, поскольку в этой физически реализованной системе всегда присутствуют шум и помехи различной природы, которые в общем случае рассредоточены по всей ширине полосы частот пропускания. Области частот пропускания, в которых нет полезных составляющих сигнала, будут добавлять шум, ухудшая соотношение сигнал/шум в данном канале преобразования или передачи сигнала. Исходя из этих посылок, мы вплотную подошли к термину: оптимальная полоса частот пропускания сигнала – это полоса частот пропускания, границы которой согласованы с эффективной полосой частот сигнала .

В случае АЦП верхняя граница полосы частот пропускания может быть обеспечена антиалайзинговым фильтром , а нижняя граница может быть обеспечена фильтром высокой частоты .

Как видите, общий термин полоса частот , употреблённый в любом контексте, сильно связан с вопросом выбора оборудования по его частотным характеристикам, а также связан с вопросом оптимального согласования преобразователей и трактов передачи с источниками сигналов.

С термином полоса частот связаны следующие статьи:

Практически все электрические сигналы, отображающие реальные сообщения содержат бесконечный спектр частот. Для неискажённой передачи таких сигналов потребовался бы канал с бесконечной полосой пропускания. С другой стороны, потеря на приёме хотя бы одной составляющей спектра приводит к искажению временной формы сигнала. Поэтому ставится задача передавать сигнал в ограниченной полосе пропускания канала таким образом, чтобы искажения сигнала удовлетворяли требованиям и качеству передачи информации. Таким образом, полоса частот - это ограниченный (исходя из технико-экономический соображений и требований к качеству передачи) спектр сигнала.

Ширина полосы частот ΔF определяется разностью между верхней FВ и нижней FН частотами в спектре сообщения, с учётом его ограничения. Так, для периодической последовательности прямоугольных импульсов полоса сигнала ориентировочно может быть найдена из выражения:

где tn - длительность импульса.

Первичный телефонный сигнал (речевое сообщение), называемый также абонентским, является нестационарным случайным процессом с полосой частот от 80 до 12 000 Гц. Разборчивость речи определяется формантами (усиленные области спектра частот), большинство которых расположено в полосе 300 … 3400 Гц. Поэтому по рекомендации Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ) для телефонной передачи принята эффективно передаваемая полоса частот 300 … 3400 Гц. Такой сигнал называется сигналом тональной частоты (ТЧ). При этом качество передаваемых сигналов получается достаточно высоким - слоговая разборчивость составляет около 90%, а разборчивость фраз - 99% .

Сигналы звукового вещания. Источниками звука при передаче программ вещания являются музыкальные инструменты или голос человека. Спектр звукового сигнала занимает полосу частот 20…20000 Гц.

Для достаточно высокого качества (каналы вещания первого класса) полоса частот ∆FC должна составлять 50…10000 Гц, для безукоризненного воспроизводства программ вещания (каналы высшего класса) - 30…15000 Гц., второго класса - 100…6800 Гц .

В вещательном телевидении принят метод поочередного преобразования каждого элемента изображения в электрический сигнал с последующей передачей этого сигнала по одному каналу связи. Для реализации такого принципа на передающей стороне применяются специальные электронно-лучевые трубки, преобразующие оптическое изображение передаваемого объекта в развернутый во времени электрический видеосигнал.

Рисунок 2.2.1 - Конструкция передающей трубки

В качестве примера на рисунке 2.2.1 представлен в упрощенном виде один из вариантов передающей трубки. Внутри стеклянной колбы, находящейся под высоким вакуумом, расположены полупрозрачный фотокатод (мишень) и электронный прожектор (ЭП). Снаружи на горловину трубки надета отклоняющая система (ОС). Прожектор формирует тонкий электронный луч, который под воздействием ускоряющего поля направляется к мишени. При помощи отклоняющей системы луч перемещается слева направо (по строкам) и сверху вниз (по кадру), обегая всю поверхность мишени. Совокупность всех (N) строк называется растром. На мишень трубки, покрытую светочувствительным слоем, проецируется изображение. В результате каждый элементарный участок мишени приобретает электрический заряд. Образуется так называемый потенциальный рельеф. Электронный луч, взаимодействуя с каждым участком (точкой) потенциального рельефа, как бы стирает (нейтрализует) ее потенциал. Ток, который течет через сопротивление нагрузки Rн, будет зависеть от освещенности участка мишени, на который попадает электронный луч, и на нагрузке выделится видеосигнал Uс (рисунок 2.2.2). Напряжение видеосигнала будет изменяться от уровня «черного», соответствующего наиболее темным участкам передаваемого изображения, до уровня «белого», соответствующего наиболее светлым участкам изображения .

Еще статьи по теме

Разработка предложения по объединению вычислительных сетей ВУЗов в интрасеть
Вопрос о том, что дает использование сетей, естественным образом порождает другие вопросы: в каких случаях развертывание вычислительных сетей предпочтительнее использования автономных компьютеров или многомашинных систем? Как...

Разработка узла привода спектральных фильтров
Целью моей работы является разработка узла привода спектральных фильтров. Основной функцией этого прибора является установка требуемого фильтра в фильмовой канал. Разрабатываемый узел будет использоваться в оптическом стенде, ...