5.1.2. Частотное уплотнение (селекция).

Сущность его состоит в том, что сигнал от каждого датчика передается по своему частотному каналу. Ширина этого канала зависит от того, каков сигнал датчиков.

Поднесущие частоты нужны, чтобы датчики были на разных частотах.

Рис 33

Оценим наибольшую скорость передачи информации, которую можно достичь при комплексном датчике (комплексный датчик – вся совокупность датчиков) с частотным уплотнением канала.

Пусть есть полосы:

Они равны спектральным полосам сигнала, подлежащим передаче.

Пусть сумма полос всех сигналов равна .

Определим возможную скорость при условии, что соотношение сигнал/шум – константа:

– суммарная мощность сигналов

– суммарная мощность шумов во всех каналах

Одинаковое соотношение сигнал/шум во всех каналах означает одинаковые условия приема информации, поступающей по различным частотным каналам.

Предположим, что спектр плотности шума во всех каналах , тогда . Можем написать, что:

Такая скорость достигается при условиях рассмотренных в пункте 5.1.1. (*).

Если информация в каналах статистически независима, то суммарная скорость равна:

Если одинаково у всех, то

Таким образом, если общая полоса всех каналов при частотном уплотнении равна полосе при временном, а суммарная средняя мощность сигнала при частотном уплотнении равно тому же при временном, то равны (при подавлении одной боковой составляющей спектра).

Недостатки:

- несовершенство фильтров селектирующих частоты отдельных датчиков поднесущих. (Конечная крутизна скатов фильтра и другие несовершенства). Это приводит к необходимости увеличивания полосы пропускания.

- отклонение законов распределения от нормальных, что снижает скорость передачи информации.

5.2. Согласование скорости выдачи информации комплексным датчиком с пропускной способностью канала.

Эта задача решается в несколько этапов.

5.2.1. Определение энтропии источника информации.

В измерительных приборах обычно количество на одном диапазоне составляет . Если требуется наибольшая величина энтропии и ограничения на передаточные состояния отсутствуют, то:

5.2.2. определение скорости опроса датчиков.

Если величина, регистрирующая датчики задается функцией времени, то ее спектр может быть определен с помощью преобразования Фурье:

Ширина спектра может быть оценена из следующих соображений:

- мощность.

Реальная ширина спектра

– энергия в диапазоне до

Формула 1:

Используя теорему Котельникова, находим интервалы , тогда количество отсчетов в секунду.

5.2.3. Определение скорости выдачи информации.

Если энтропия сообщения (информация, содержащаяся в 1 отсчете) есть , а количество отсчетов в секунду есть , то количество информации поступающей в секунду от датчика равно:

5.2.4. Определение необходимой полосы пропускания.

Формула 2:

Знак равенства возможен только в пределе, когда есть статистическое согласование передаваемых сигналов с каналом связи.

При равномерном распределении:

Формула 3:

Из этого следует, что полоса пропускания канала должна быть тем шире, чем шире спектр передаваемого сигнала, иначе говоря, чем быстрее изменяется сигнал от датчика, чем больше количество состояний датчика, чем меньше отношение сигнал/шум.

Малое отношение сигнал/шум бывает непригодно по соображениям низкой достоверности приема информации.

Знак равенства в Формуле 3 достигается лишь в предельном случае, когда число передаваемых состояний бесконечно велико, а закон распределения их нормален.