Передавання інформації за допомогою електромагнітних хвиль » mozok.click
 

mozok.click » Фізика » Передавання інформації за допомогою електромагнітних хвиль
Інформація про новину
  • Переглядів: 314
  • Автор: admin
  • Дата: 12-02-2018, 21:38
12-02-2018, 21:38

Передавання інформації за допомогою електромагнітних хвиль

Категорія: Фізика

Властивість електромагнітних хвиль поширюватись на великі відстані як у повітрі, так і у вакуумі стала підґрунтям для створення засобів зв’язку, які ще називають безпровідними засобами комунікацій. Основною функцією засобів комунікацій є передавання інформації на відстань. Проте сама електромагнітна хвиля зі сталими параметрами, поширюючись у просторі, може нести інформацію лише про свою наявність. Для передавання різноманітної інформації за допомогою електромагнітних хвиль застосовують різні способи кодування сигналу.

Принцип радіозв’язку. Під час радіотелефонного зв’язку коливання тиску повітря у звуковій хвилі за допомогою мікрофона перетворюються в електричні коливання тієї самої форми. Отримані коливання є низькочастотними і практично не випромінюються, тому їх використовують для модулювання хвиль високої частоти. Будь-який із параметрів електромагнітної хвилі -частоту, амплітуду, фазу - можна використовувати для кодування інформації (модуляції). Найчастіше використовують амплітудну модуляцію, за якої амплітуда високочастотних електромагнітних коливань змінюється за законом електричних коливань низької частоти. Утворений змінний струм високої частоти підсилюється і збуджує в передавальній антені електромагнітні хвилі, які поширюються до приймальної антени (мал. 196).

Отримані приймальною антеною хвилі збуджують у ній змінний струм тієї самої частоти, на якій працює передавач. Отриманий сигнал підсилюють, потім демодулюють - виділяють низькочастотні коливання з високочастотних (мал. 197). Цей процес здійснюють за допомогою детектора, тому його ще називають детектуванням.

Мал. 196. Принцип дії радіопередавача 1 - мікрофон, 2 - генератор високої частоти, 3- підсилювач звукової частоти, 4- підсилювач високої частоти, 5 - модулятор, 6 - підсилювач модульованих коливань, 7-передавальна антена



Основною частиною кожного радіоприймача є антена, з’єднана з коливальним контуром. За умов, коли одночасно працює багато радіостанцій, на антенну діють хвилі різних довжин і частот. В антені і в зв’язаному з нею коливальному контурі збуджуються складні електромагнітні коливання. Якщо частота одного з них дорівнює частоті власних коливань контуру, то їх амплітуда різко зростає завдяки резонансу. У найпростішому радіоприй-

мачеві для настроювання на частоту потрібної станції його контур обладнують конденсатором змінної ємності або котушкою, індуктивність якої можна змінювати. У більш сучасних приймачів для настроювання коливального контуру застосовують спеціальні електронні пристрої.

Мал. 197. Принцип дії радіоприймача 1 - антена, 2 - коливальний контур, 3 - підсилювач високої частоти, 4 - демодулятор, 5- підсилювач звукової частоти, 6 - гучномовець

Радіозв’язок має тривалу історію розвитку, що охоплює понад 100 років. Перші придатні для практичного застосування радіопередавачі і приймачі були побудовані майже одночасно російським інженером О. С. Поповим та італійським винахідником і промисловцем Г. Марконі (1895 р.).

Одним з найбільш успішних та дуже динамічних за розвитком типів радіозв’язку є мобільний телефонний зв’язок. Уперше мобільний телефонний радіозв’язок використала у 1921 р. поліція Детройта (СІЛА). Це був односторонній диспетчерський зв’язок у діапазоні 2МГц для передавання інформації від центрального передавача до приймачів, встановлених на автомобілях. У 1957 р. московський інженер Л. І. Куприянович розробив переносний радіотелефон та базову станцію для нього. Такий телефон мав масу близько трьох кілограмів, радіус його дії був 20-30 км. У 1978 р. в Чикаго розпочалось випробовування першої системи стільникового зв’язку на 2 тис. абонентів.

Мобільний телефонний зв’язок сьогодні - це звичайний та необхідний засіб комунікації. Основою для його здійснення слугує мобільний телефон та система базових станцій. Базові станції розташовуються так, що зона їх дії (покриття) ділиться на зони, які частково перекриваються і утворюють єдину мережу. Поверхня зон покриття станцій (на рівній поверхні) нагадує за формою бджолині комірки, тому телефонний зв’язок називають ще стільниковим (рос. СОТОВЬІЙ).


Роблячи виклик, абонент за допомогою мобільного телефону через радіоканал з’єднується з базовою станцією. Якщо даному абонентові дозволено отримувати послуги мобільного зв’язку, то через мережу базових станцій встановлюється зв’язок з визначеним кінцевим абонентом. Робота мобільного зв’язку забезпечується розвинутою мережею базових станцій (фіксованих антен), які передають інформацію на комутаційні центри за допомогою радіочастотних сигналів (РЧ-сигнали). У світі на сьогодні експлуатується близько 1,4 мільйона базових станцій, більш ніж 20 000 з них розташовані в Україні. З метою забезпечення підвищення якості мобільного зв’язку one-

ратори збільшують кількість базових станцій та здійснюють їх постійне переоснащення відповідно до найновітніших технологічних розробок галузі. Дозвіл на установку базової станції дає Укрчастотнагляд.

Стільникові мережі різних операторів з’єднані між собою та із стаціонарною кабельною телефонною мережею.

Радіохвилі використовують не тільки для передавання звукового сигналу, а й для передавання зображень (телебачення). Принцип передавання зображення подібний до принципу радіозв’язку.

Особливо бурхливим став розвиток засобів телекомунікації із використанням супутникового зв’язку та цифрового формату запису інформації.

Супутниковий зв’язок. Вперше для передачі телевізійного зображення супутник було використано під час Олімпійських ігор у Токіо в 1964 р. Спершу супутники використовували для передавання телевізійного зображення та телефонії між материками. На сьогоднішній день супутники передають сигнал безпосередньо в наш дім через операторів кабельних мереж або наземні станції. Сьогодні супутниковий зв’язок є добре розвиненим, ефективним та надійним видом зв’язку.


Телекомунікаційний супутник складається із несучої платформи та корисного навантаження. Корисне навантаження включає в себе певну кількість транспондерів (радіоприймачі та передавачі), що приймають та ретранслюють сигнал. Супутники, що використовуються для ретрансляції телевізійних та широкосмугових сигналів, перебувають на висоті 36 000 км над екватором. (Для порівняння: відстань від Землі до Місяця становить 370 000 км.) На цій висоті супутник облітає Землю по орбіті за 24 години. Це означає, що відносно поверхні Землі його положення є незмінним. Тому такі супутники називають геостаціонарними.

Інформація (наприклад, телепрограми) посилається на супутник з наземної передавальної станції. На супутнику сигнал підсилюється і передається передплатникам. Для прийому супутникового сигналу необхідна параболічна антена («тарілка*). Супутники використовуються для здійснення різноманітних способів доставки сигналу, хоча користувачі іноді про це навіть не здогадуються. Наприклад, мережі кабельного телебачення часто приймають сигнал від супутника, і вже після цього передають його своїм глядачам через мережу. Для передачі в прямому ефірі спортивних заходів, новин тощо зображення передається через супутник до телестудії, після чого програма передається через наземні мережі або знову ж таки через супутник. Як наслідок, глядач приймає сигнал на стандартну антену (у випадку наземної мережі), на тарілку (у випадку супутника) або через кабель (тут сигнал може бути як супутниковим, так і наземним).

На сьогодні бурхливий розвиток засобів телекомунікації (мобільний Інтернет, мобільне телебачення) надає можливість для бездротового передавання і отримання будь-якого виду інформації.

Одним із видів послуг, що здійснюється через супутники, є навігація. GPS - глобальна система позиціонування - американська система військового призначення, відкрита для користування приватними особами. GPS використовується для морської навігації і визначення місцеположення об’єктів, наприклад транспортних засобів. Таксомоторні компанії використовують GPS для керування рухом парку своїх машин. На сьогодні багато таксомоторних компаній використовують послуги GPS, що дає змогу таксистам за

вантажувати карту місцевості безпосередньо в бортовий комп’ютер при введенні адреси місця призначення.

На деяких автобусних маршрутах надається цифрова інформація у вигляді сигналу про кількість хвилин до прибуття автобуса на певну зупинку. Ця система також використовує GPS. Європейський аналог - система Galileo, розроблена ESA (Європейським космічним агентством).

Це далеко не весь перелік засобів і можливостей безпровідного зв’язку. Із збільшенням кількості мобільних користувачів виникає гостра необхідність в оперативному здійсненні комунікацій між ними, в обміні даними, у швидкому одержанні інформації. Тому природним чином відбувається інтенсивний розвиток технологій безпровідних комунікацій.

Дайте відповіді на запитання

1. Радіоприймач можна настроювати на прийом радіохвиль від 25 до 2000 м. Що треба зробити для прийому довших хвиль - зближувати чи розсувати пластини конденсатора коливального контуру?

2. Передавач випромінює електромагнітну хвилю (X. = 300 м). Скільки електромагнітних коливань відбувається протягом одного періоду звукових коливань з частотою 500 Гц?






^