Практично з самого моменту зародження людські племена зіткнулося з необхідністю не тільки накопичувати інформацію, але і обмінюватися нею один з одним. Проте якщо з ближніми зробити це було не так вже й складно (мова і писемність), то з тими, хто перебував на далеких відстанях, цей процес викликав деякі проблеми. З часом вони були вирішені за допомогою винаходу сигналу. Види сигналів спочатку були досить примітивними (димові, звукові тощо), але поступово людство відкривало нові закони природи, що сприяло винайдення нових способів 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 здатність біологічних організмів або навіть окремих клітин взаємодіяти між собою (сигналізуючи про наявність поживних речовин або небезпеки) стала основною рушійною силою еволюції. В якості сигналу може виступати кожен фізичний процес, параметри якого адаптуються під тип переданих даних. Приміром, у системі телефонного зв'язку передавач перетворює слова мовця абонента в електричний сигнал напруги, який передається по проводах до приймаючого апарату, біля якого знаходиться людина слухає.

Сигнал повідомлення

Ці два поняття досить близькі за значенням – вони містять у собі певні дані, що передаються від відправника до одержувача. Однак між ними існує відчутна відмінність. Для реалізації поставленої мети повідомлення обов'язково повинно бути прийнято адресатом. 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

В природі існує чимало різновидів сигналів, 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 (регулярне/нерегулярне).

За типом фізичної природи.

За типом функції, яка описує параметри.

Сигнали за типом фізичної природи

Залежно від способу утворення, види сигналів бувають такими.

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 найпростішими 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 різновиди використовуються в якості координуючих для налагодженої роботи автоматизованого обладнання. Так деякі види сигналів управління (команди) є стимулюючими для системи, щоб почати діяти.
Приміром, у протипожежних сигналізаціях при виявленні слідів диму датчиками вони видають пронизливий звук. Той, у свою чергу, сприймається системою як керуючий сигнал для гасіння вогнища загоряння. Ще одним прикладом того, як сигнал (види сигналів за типом фізичної природи перераховані вище) активізує роботу системи в разі небезпеки, є терморегуляція людського організму. Так, якщо внаслідок різних факторів температура тіла підвищується, клітини «інформують мозок про це, і він містить «систему охолодження організму», більш відому всім як потовиділення.

За типом функції

По даному параметру виділяється різні категорії.

Аналогові (безперервні).

Квантові.

Дискретні (імпульсні).

Цифровий сигнал.

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

Що таке аналоговий сигнал та його види

Таку назву носять сигнали природного походження, що безперервно змінюються у часі (континуальние) і здатні приймати різні значення на деякому інтервалі. Завдяки своїм властивостям, вони чудово підходять для передачі даних телефонного зв'язку, радіомовлення, а також телебаченні. Фактично, всі інші види сигналів (цифрові, квантові і дискретні) за своєю природі – це перетворені аналогові. У залежності від безперервних просторів і відповідних фізичних величин, виділяються різні види аналогових сигналів.

Пряма.

Відрізок.

Окружність.

Простору, який характеризується багатомірністю.

Квантованний сигнал

Як вже було сказано в попередньому пункті, це все той ж аналоговий вигляд, проте його відмінність полягає в тому, що він піддався квантованию. При цьому вся область значень його піддалася розбивці на рівні. Їх кількість подається у числах заданої розрядності.
Зазвичай цей процес на практиці використовується при стисненні звукових або оптичних сигналів. Чим більше рівнів квантування, тим більш точною стає трансформація аналогового виду в квантовий. Розглянута різновид також відноситься до тих, які виникли штучним шляхом. У багатьох класифікаціях видів сигналів сигнал 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 аналогового способів передачі сигналів можна проілюструвати, порівнявши запис звуку на вініловій платівці, компакт-диску. На першій інформація подана у вигляді безперервної звукової доріжки. А ось на другому – у вигляді випалених лазером точок з різною відбивною здатністю. Цей вид передачі даних виникає шляхом перетворення безперервного аналогового сигналу в набір дискретних значень у формі двійкових кодів. Згаданий процес називається дискретизацією. У залежності від кількості символів в кодових комбінаціях (рівномірне/нерівномірне) його ділять на два види.

Цифрові сигнали

Сьогодні цей спосіб передачі інформації наполегливо витісняє аналоговий. Як і два попередні, він також є штучним. На практиці він представлений у вигляді послідовності числових значень. На відміну від аналогового, розглянутий набагато швидше і якісніше передає дані, паралельно очищаючи їх від шумових завад. Одночасно в цьому полягає слабкість цифрового сигналу (види сигналів решта - у трьох попередніх 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 пропозиції. Фактично, будь-який аналоговий сигнал може бути модулирован в цифровий. Для цього він піддається одночасно двом процесам: дискретизації і квантованию. Будучи окремим способом передачі інформації, цифровий сигнал не ділиться на види. Його популярність сприяє тому, що в останні роки телевізори нового покоління створюються спеціально для цифрового, а не аналогового способу передачі зображення і звуку. Однак їх можна підключати до звичайних телевізійних кабелів з 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 (з допомогою яких 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 завадостійкість 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 (безинформационний, зате здатний передаватися на довгі дистанції). У цьому пристрої вони перетворюються в один, який одночасно поєднує в собі переваги обох. Види вихідних сигналів залежать від зміненого параметру вхідного високочастотного несучого коливання. Якщо воно гармонійне – такий процес модуляції називається аналоговим. Якщо періодичне – імпульсним. Якщо несучим сигналом є просто постійний струм – така різновид називається шумоподобной. Перших два види модуляції сигналів, в свою чергу, поділяються на підвиди. Аналогова модуляція буває такою.

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 (ЧІМ).

Широтно-испульсная (ШІМ).

Фазо-імпульсна (ФІМ).

Розглянувши, які існують способи передачі даних, можна зробити висновок, що, незалежно від їх виду, усі вони відіграють важливу роль у житті людини, допомагаючи йому всебічно розвиватися і захищаючи від можливих небезпек. Що стосується аналогового і цифрового сигналів (з допомогою яких передається інформація в сучасному світі) то, найімовірніше, у найближчі двадцять років у розвинених країнах перший буде практично повністю витіснено другим.