Энергетические и мощностные сигналы

Производительность системы связи зависит от энергии принятого сигнала; сигналы с более высокой энергией детектируются более достоверно (с меньшим числом оши­бок) — работу по детектированию выполняет принятая энергия. Мощность — это скорость поступления энергии. Этот момент важен по нескольким причинам. Мощность определяет напряжение, которое необходимо подать на пере­датчик, и интенсивность электромагнитных полей, которые должны взаимодейство­вать с радиосистемами (т.е. поля в волноводах, соединяющих передатчик с антенной, и поля вокруг излучающих элементов антенны).

Электрический сигнал можно представить как изменение напряжения v(t) или силы тока i(t) с мгновенной мощностью р(t) на сопротивлении R:

(1.2,а)
или

(1.2,б)

В системах связи мощность часто нормируется (предполагается, что сопротивление R равно 1 Ом, хотя в реальном канале оно может быть любым). Если требуется определить действительное значение мощности, оно получается путем "денормирования" нормиро­ванного значения. В нормированном случае уравнения (1.2,а) и (1.2,б) имеют одинако­вый вид. Следовательно, вне зависимости от того, представлен сигнал через напряжение или силу тока, нормированная форма позволяет выразить мгновенную мощность как

(1.3)

где х(t) — это либо напряжение, либо сила тока. Рассеиваемая энергия в течение про­межутка времени (-T/2, T/2) для реального сигнала с мгновенной мощностью, полу­ченной с помощью уравнения (1.3), может быть записана следующим образом:

(1.4)

Средняя мощность, рассеиваемая сигналом в течение этого интервала, равна

(1.5)

Определенный сигнал можно отнести либо к энергетическому, либо к мощностному.

Сигнал х(t) относят к энергетическому сигналу тогда и только тогда, когда он в любой мо­мент времени имеет ненулевую конечную энергию , где

(1.6)

Сигнал является мощностным только, если он в любой момент времени имеет ненулевую конечную мощность , где

(1.7)

Энергетический сигнал имеет конечную энергию, но нулевую среднюю мощность, тогда как мощностной сигнал имеет нулевую среднюю мощность, но бесконечную энергию. Сигнал в системе может выражаться либо через значения его мощности или энергии. Общее правило: периодические и случайные сигналы выражаются через мощность, а сиг­налы, являющиеся детерминированными и непериодическими, — через энергию.