Сигнал

Сигнал (франц. signal, нем. Signal, от лат. signum — знак), знак, физический процесс или явление, несущие сообщение о каком-либо событии, состоянии объекта либо передающие команды управления, оповещения и т. д. Посредством совокупности С. можно с той или иной степенью полноты представить любое, сколь угодно сложное событие. По своей природе С. может быть механическим (например, деформация, изменение давления), тепловым (изменение температуры), световым (вспышка света, зрительный образ), электрическим (изменение силы тока, напряжения), электромагнитным (радиоволны), звуковым (акустические колебания) и др.

Информация, содержащаяся в сообщении, обычно представляется изменением одного или нескольких параметров С. — его амплитуды (интенсивности), длительности, частоты, ширины спектра, фазы, времени запаздывания, поляризации и др. (см. Модуляция колебаний, Модуляция света). С. могут преобразовываться (без изменения несомой ими информации) из одного вида в другой, более удобный для последующей передачи, восприятия, хранения, переработки либо целенаправленного изменения информации, содержащейся в сообщении; преобразование непрерывных С. в дискретные называется квантованием сигнала (при этом неизбежна некоторая потеря информации).

Примером преобразования С. может служить магнитная звукозапись музыкальной пьесы, исполняемой на рояле. Пианист воспринимает нотные знаки зрительно (как световые С.) и воспроизводит их посредством нажатия на клавиши рояля (механические С.), что вызывает колебания струн, сопровождающиеся акустическими колебаниями различных частот (звуковые С.), которые преобразуются микрофоном в изменения силы тока в цепи (электрические С.); этот ток индуцирует в сердечнике магнитной головки переменное магнитное поле (электромагнитные С.), которое вызывает перемагничивание участков магнитной ленты — собственно запись.

Применение того или иного С. зависит от особенностей конкретной задачи по передаче сообщения (от требований по объёму информации и скорости её передачи или переработки, по надёжности, качеству и достоверности передачи, помехоустойчивости канала связи и т. д.), от уровня и характера помех, возможности реализации приёмной и передающей систем. Так, например, в системах радиосвязи и радиовещания в качестве С. используются, как правило, электрические гармонические колебания с амплитудной или частотной модуляцией; в системах сигнализации на транспорте — преимущественно световые С. (изменение цвета, вспышки света) и звуковые С. (гудок, сирена). При передаче информации на большие расстояния, обработке её на ЭВМ, а также в радиолокационных системах и системах навигации судов и летательных аппаратов используют преимущественно электрические и электромагнитные и, в меньшей степени, световые С. Такие С. характеризуются т. н. базой — произведением ширины спектра С. на его длительность. Если база С. ~1, то его называют простым, а если >>1 — то сложным. Для некоторых областей применения (например, радиолокации) важным параметром С. является его корреляционная (или автокорреляционная) функция (см. Корреляционный анализ, Корреляция), характеризующая скорость изменения С. на выходе оптимального (т. е. согласованного с С.) приёмника при изменении частоты или времени запаздывания входного С.; по этой функции С. судят прежде всего о точности и разрешающей способности радиолокационной станции по скорости и дальности цели. Для импульсных С. (см. Импульсная техника) важным параметром является скважность. В технике звукозаписи и измерительной технике С. неэлектрического происхождения, как правило, преобразуются в электрические С. как наиболее удобные для трансформации, усиления, коррекции и т. п. операций.

Понятие "С." впервые было чётко сформулировано в кибернетике — как единство четырёх компонентов, непременно присутствующих в С., несущем информацию о конкретном событии: физического носителя С.; формы выражения С. (синтаксиса); смысла интерпретации С. (семантики); правил приписывания различного смысла одному и тому же С. (прагматики). Задача установления общих закономерностей и взаимосвязи синтаксиса, семантики и прагматики решается семиотикой. Общие закономерности преобразования и передачи С. вне зависимости от их физической природы изучаются в теории информации (см. Информации теория).

Лит.: Полетаев И. А., Сигнал, М., 1958; Назаров М. В., Кувшинов Б. И., Попов О. В., Теория передачи сигналов, М., 1970.

А. Ф. Богомолов, Л. Н. Столяров.