Principy rádiové komunikace jsou následující. Variabilní elektrický proud vysoká frekvence, vytvořená ve vysílací anténě, způsobuje v okolním prostoru rychle se měnící elektromagnetické pole, které se šíří ve formě elektromagnetické vlny. Elektromagnetická vlna po dosažení přijímací antény v ní indukuje střídavý proud o stejné frekvenci, na které pracuje vysílač. Nejdůležitější etapou ve vývoji rádiových komunikací bylo vytvoření generátoru spojitých vln v roce 1913 elektromagnetické vibrace. Kromě přenosu telegrafních signálů sestávajících z krátkých a delších pulzů elektromagnetických vln se stala možná spolehlivá a kvalitní radiotelefonní komunikace - přenos řeči nebo hudby pomocí elektromagnetických vln. Radiotelefonní komunikace. Při radiotelefonním spojení se kolísání tlaku vzduchu ve zvukové vlně převádí mikrofonem na elektrické vibrace stejného tvaru. Zdálo by se, že pokud se tyto vibrace zesílí a přivedou do antény, pak bude možné přenášet řeč a hudbu na dálku pomocí elektromagnetických vln. Ve skutečnosti však tento způsob přenosu není proveditelný. Faktem je, že oscilace zvukové frekvence jsou relativně pomalé oscilace a elektromagnetické vlny nízkých (zvukových) frekvencí se téměř vůbec nevydávají. Modulace. Pro realizaci radiotelefonní komunikace je nutné využít vysokofrekvenčních kmitů intenzivně vyzařovaných anténou. Netlumené harmonické kmity vysoké frekvence jsou vytvářeny generátorem, například tranzistorovým generátorem. Pro přenos zvuku jsou tyto vysokofrekvenční vibrace modifikovány, nebo, jak se říká, modulovány, elektrickými vibracemi nízké (zvukové) frekvence. S frekvencí zvuku je možné například měnit amplitudu vysokofrekvenčních kmitů. Tato metoda se nazývá amplitudová modulace. Obrázek 127 ukazuje tři grafy: a) graf oscilací vysoké frekvence, která se nazývá nosná frekvence; b) graf oscilací zvukové frekvence, tj. modulačních oscilací; c) graf amplitudově modulovaných kmitů. Bez modulace můžeme v nejlepším případě kontrolovat, zda stanice funguje nebo je tichá, a to je vše. Bez modulace není telegrafní, telefonní ani televizní přenos. Modulace je pomalý proces. Jsou to změny ve vysokofrekvenčním oscilačním systému, ve kterém stihne udělat spoustu vysokofrekvenčních kmitů, než se jejich amplituda znatelně změní. Detekce. V přijímači jsou nízkofrekvenční kmity odděleny od modulovaných vysokofrekvenčních kmitů. Tento proces konverze signálu se nazývá detekce. Signál získaný jako výsledek detekce odpovídá zvukovému signálu, který působil na mikrofon vysílače. Po zesílení lze nízkofrekvenční vibrace proměnit ve zvuk. Základní principy rádiové komunikace jsou uvedeny v blokovém schématu na obrázku 128. "i 1. Proč je potřeba modulace kmitů! 2. Co se nazývá detekce * kmitů!
Anglický vědec James Maxwell na základě studia Faradayových experimentálních prací o elektřině vyslovil hypotézu o existenci speciálních vln schopných se šířit ve vakuu v přírodě. Maxwell nazval tyto vlny elektromagnetickými vlnami. Podle Maxwellových představ: pro jakoukoliv změnu elektrické pole vzniká vírové magnetické pole a naopak při jakékoliv změně magnetického pole vzniká vír elektrické pole. Jakmile je proces vzájemného generování magnetických a elektrických polí již zahájen, musí nepřetržitě pokračovat a zachycovat stále nové a nové oblasti v okolním prostoru (obr. 42). Proces vzájemného generování elektrických a magnetických polí probíhá ve vzájemně kolmých rovinách. Střídavé elektrické pole vytváří vírové magnetické pole, střídavé magnetické pole generuje vírové elektrické pole.
Elektrická a magnetická pole mohou existovat nejen ve hmotě, ale také ve vakuu. Proto by mělo být možné šířit elektromagnetické vlny ve vakuu.
Podmínkou vzniku elektromagnetického vlnění je zrychlený pohyb elektrické náboje. Dochází tedy ke změně magnetického pole
Když se změní proud ve vodiči, a proud se změní, když se změní rychlost nábojů, tj. když se pohybují se zrychlením. Rychlost šíření elektromagnetických vln ve vakuu by podle Maxwellových výpočtů měla být přibližně 300 000 km/s.
Fyzik Heinrich Hertz byl první, kdo experimentálně získal elektromagnetické vlny pomocí vysokofrekvenčního jiskřiště (Hertz vibrátor). Hertz také experimentálně určil rychlost elektromagnetických vln. To se shodovalo s Maxwellovou teoretickou definicí rychlosti vlnění. Nejjednodušší elektromagnetické vlnění jsou vlny, ve kterých elektrické a magnetické pole provádět synchronní harmonické kmity.
Elektromagnetické vlnění má samozřejmě všechny základní vlastnosti vlnění.
Dodržují zákon odrazu vln: úhel dopadu rovný úhlu odrazy. Při přechodu z jednoho prostředí do druhého se lámou a řídí se zákonem lomu vln: poměr sinusu úhlu dopadu k sinu úhlu lomu je konstantní hodnota pro dvě daná prostředí a rovná se poměr rychlosti elektromagnetických vln v prvním prostředí k rychlosti elektromagnetických vln ve druhém prostředí a nazývá se index lomu druhého prostředí vzhledem k prvnímu.
Jev difrakce elektromagnetických vln, tedy odchylka směru jejich šíření od přímky, je pozorován na okraji překážky nebo při průchodu dírou. Elektromagnetické vlny jsou schopné rušení. Interference je schopnost koherentního vlnění se překrývat, v důsledku čehož se vlny na některých místech vzájemně posilují a jinde ruší. (Koherentní vlny jsou vlny, které jsou shodné ve frekvenci a fázi kmitání.) Elektromagnetické vlny mají disperzi, to znamená, kdy index lomu prostředí pro elektromagnetické vlny závisí na jejich frekvenci. Pokusy s přenosem elektromagnetických vln systémem dvou mřížek ukazují, že tyto vlny jsou příčné.
Při šíření elektromagnetické vlny jsou vektory napětí E a magnetické indukce B kolmé ke směru šíření vlny a vzájemně kolmé na sebe (obr. 43).
Příležitost praktická aplikace Elektromagnetické vlny pro navázání komunikace bez drátů předvedl 7. května 1895 ruský fyzik A. Popov. Tento den je považován za narozeniny rádia. Pro provádění rádiové komunikace je nutné zajistit možnost vyzařování elektromagnetických vln. Pokud v obvodu cívky a kondenzátoru vznikají elektromagnetické vlny, pak je střídavé magnetické pole spojeno s cívkou a střídavé elektrické pole je soustředěno mezi deskami kondenzátoru. Takový obvod se nazývá uzavřený (obr. 44, a).
Uzavřený oscilační obvod prakticky nevyzařuje elektromagnetické vlny do okolního prostoru. Pokud se obvod skládá z cívky a dvou desek plochého kondenzátoru, pak čím větší je úhel, pod kterým jsou tyto desky rozmístěny, tím volněji vystupuje elektromagnetické pole do okolního prostoru (obr. 44, b). Limitujícím případem otevřeného oscilačního obvodu je odstranění desek na opačné konce cívky. Takový systém se nazývá otevřený oscilační obvod (obr. 44, c). Ve skutečnosti se obvod skládá z cívky a dlouhého drátu - antény.
Energie elektromagnetických kmitů emitovaných (pomocí generátoru spojitých kmitů) se stejnou amplitudou proudových kmitů v anténě je úměrná čtvrté mocnině kmitočtu kmitů. Při frekvencích desítek, stovek i tisíců hertzů je intenzita elektromagnetických kmitů zanedbatelná. Proto se pro rozhlasovou a televizní komunikaci používají elektromagnetické vlny s frekvencemi od několika set tisíc hertzů do stovek megahertzů.
Při přenosu řeči, hudby a jiných zvukových signálů prostřednictvím rádia použijte různé typy modulace vysokofrekvenčních (nosných) kmitů. Podstatou modulace je, že vysokofrekvenční oscilace generované generátorem se mění podle zákona o nízké frekvenci. To je jeden z principů rádiového přenosu. Dalším principem je zpětný proces – detekce. Při příjmu rádiových signálů je nutné odfiltrovat nízkofrekvenční zvukové vibrace z modulovaného signálu přijímaného anténou přijímače.
Pomocí rádiových vln se na dálku přenášejí nejen zvukové signály, ale také obrazy předmětů. Hlavní role v moderně námořnictvo, letectví a kosmonautika hraje roli v radaru. Radar je založen na vlastnosti odrazu vln od vodivých těles. (Elektromagnetické vlny se od povrchu dielektrika odrážejí slabě, ale téměř úplně od povrchu kovů.)
Rádiová komunikace vyžaduje dvě samostatná zařízení: vysílač a přijímač elektromagnetických vln. Abychom pochopili principy jejich fungování, uvažujme o nejjednodušších zařízeních vytvořených německým vědcem G. Hertzem v roce 1886.
Vidíte vysílač. Drát byl přeříznut na polovinu a výsledné sekce byly připojeny k vysokonapěťovému transformátoru. Velikost vzduchové mezery mezi konci drátů byla nastavena tak, aby přes ni často přeskakovaly jiskry.
Jiskry jsou elektrický proud ve vzduchu. Proto ve chvíli, kdy skočily, se elektrony z negativně elektrizované části drátu vrhly na jeho pozitivně elektrizovanou část. To znamená, že v drátu vznikl pulzující (střídavý) proud a kolem něj pulzující (střídavé) elektromagnetické pole.
Takže dráty jsou vysílač, A vysílací anténa. Elektromagnetické pole se šíří elektromagnetickými vlnami, lze jej tedy detekovat na dálku. To vyžaduje přijímač: dva podobné kusy drátu umístěné rovnoběžně s anténou vysílače. Jelikož se energie vln vysílače šíří všemi směry a přijímač zachytí jen malou část z nich, jsou jiskry ve vzduchové mezeře přijímače velmi malé. Ve tmě je však lze vidět pouhým okem.
Hertzův vysílač a přijímač nebylo možné použít pro dálkovou rádiovou komunikaci. Důvodem je nízký výkon rádiových vln kvůli nízké frekvenci AC vytvořené jiskrami. Proto bylo nutné vytvořit generátor vysokofrekvenčního proudu, jehož výkon by stačil pro rádiové přenosy na vzdálenost desítek a stovek kilometrů. Když byl tento problém vyřešen, stalo se to nejen možné radiotelegrafní komunikace, kdy se slova (písmeno po písmenu) přenášejí prostřednictvím krátkých a dlouhých pulzů Morseovy abecedy, ale také radiotelefonní komunikace, přenášející lidský hlas.
Schéma radiotelefonní komunikace je znázorněno na obrázku níže. Za prvé, vysílač obsahuje vysokofrekvenční generátor aby poskytl požadovaný radiační výkon. Právě on tvoří tzv nosná frekvence, na kterou je přijímač naladěn. Za druhé, vysílač obsahuje modulátor- zařízení, které mění amplitudu nebo frekvenci nosné vlny „v čase“ s přenášeným hlasem nebo hudbou. Za třetí, vysílač má vysílací anténa.
Nejjednodušší na pochopení amplitudové modulace. Vysokofrekvenční oscilace vytvářené generátorem mají zpočátku konstantní amplitudu (viz obrázek vlevo). Modulátor mění amplitudu nosné frekvence „podle tvaru“ nízkofrekvenčního signálu přicházejícího z mikrofonu. Modulovaný signál se dostane k přijímací anténě ve formě vln s různou amplitudou (viz obrázek uprostřed).
Opačný proces se nazývá demodulace. Přijímací anténa snímá vlny z mnoha vysílačů najednou, pracujících na různých frekvencích. Proto potřebujeme oddělit signál pouze od konkrétního vysílače pracujícího na námi zvolené nosné frekvenci. K tomuto účelu se používá přijímací ladicí obvod. Signál z jím vybraného „našeho“ vysílače je odeslán do demodulátor– zařízení, které odděluje nízkofrekvenční signál užitečný pro posluchače od nosných kmitů. Právě tento signál jde do sluchátek nebo reproduktorů.
Pro různé spotřebitele radiokomunikačních služeb různé vlnové rozsahy. Existují ultra dlouhé, dlouhé, střední, krátké a ultra krátké rádiové vlny (viz tabulka).
Moderní radiokomunikace výrazně odlišné od starověku. Inovativní zařízení a techniky, které mají vyšší funkčnost. Proto jsou velmi oblíbené.
Navzdory přítomnosti jiných typů komunikace tento typ stále neztrácí svůj význam i dnes. Stojí za zmínku, že má své vlastní vlastnosti.
Samotná radiová komunikace je přenos různých typů informací prostřednictvím elektromagnetických vln, které se šíří prostorem mezi dvěma body: samotným zdrojem a systémem přijímajícím data.
K záření dochází pomocí speciálních antén. Zpravidla se jedná o drát, kterým protékají vysokofrekvenční proudy. Ty jsou vytvářeny přímo vysílačem. Díky tomu, že drátem protékají vysokofrekvenční proudy, vzniká v okolním prostoru elektromagnetické pole rádiových vln.
K hlavním charakteristikám moderní radiokomunikace zahrnout:
Moderní radiokomunikace jsou inovativní metody přenosu informací na větší vzdálenosti. Pomocí těchto technologií je možné dosáhnout vysoká kvalita signál.
Existuje určitá klasifikace rádiových vln. Podle toho se zvolí vysílač.
Vysílač může být:
To také ovlivňuje konstrukční vlastnosti zařízení. Moderní rádiové komunikace zahrnují použití vysílačů, které mohou pracovat současně na několika pevných vlnách. V případě potřeby je lze také nastavit na absolutně libovolnou délku v souvislém rozsahu.
Důležitým ukazatelem je také výkon zařízení pro přenos informací. Kvalita přenášeného signálu přímo závisí na tomto parametru.
Signál je definován jako minimální výkon vysokofrekvenčních kmitů, které vstupují do antény za podmínek, kdy nedochází k modulaci a vyzařování je spojité. To však není vše.
Moderní radiokomunikace se zabývá signály, které mají určité vlastnosti. Jejich napětí se zpravidla může měnit v poměrně širokém rozsahu.
Během minimální doby také nabývá hodnot, které přesahují průměrnou úroveň.
Pro rozvoj odvětví má velký význam pořádání tematických projektů a oborových akcí.
Takové události vám umožňují:
Jedním z takových projektů je výstava „Komunikace“. Tradičně ji pořádal mezinárodní komplex Expocentre Fairgrounds.
Pořadatelé si dali záležet na tom, aby akce proběhla na maximum vysoká úroveň ve formátu B2B.
Zde se také můžete zúčastnit obchodního programu, který zahrnuje zohlednění všech oblastí v této oblasti, zejména moderní radiokomunikace.
Jaký je princip rádiové komunikace? Začněme tím, že k jeho realizaci potřebujete dvě zařízení: přijímač a vysílač elektromagnetických a zvukových vln.
Jednoduché nástroje potřebné k práci vytvořil v roce 1886 G. Hertz. Princip rádiové komunikace je založen na klasické zákony fyzika. Pokud jej rozříznete na dvě poloviny a na sekce připevníte vysokonapěťový transformátor, vznikne mezi nimi střídavý (pulzující) proud a kolem něj vznikne elektromagnetické pole. Zapojte drát v tomto případě je považován jak za vysílač, tak za vysílací anténu.
Princip rádiové komunikace je založen na charakteristikách elektromagnetické pole. Vzhledem k tomu, že vlny jsou pro její šíření nezbytné, lze je zachytit značná vzdálenost pomocí přijímače. Jeho roli hrají dva kusy kovového drátu umístěné rovnoběžně s vysílací anténou. Protože se vlnová energie bude šířit dovnitř různé strany, a přijímač zvládne zachytit jen jeho část, jiskry jsou ve vzdušném prostoru malé. Ale ve tmě jsou vidět i bez optických přístrojů.
Principy rádiové komunikace jsou založeny na vysílacích zařízeních vyvinutých společností Hertz, ale jsou vhodné pouze pro nevýznamné vzdálenosti. Toto omezené použití se vysvětluje nevýznamnou silou rádiových vln. Aby se tento problém vyrovnal, byl vytvořen vysokofrekvenční generátor. S jeho pomocí mohly rádiové vlny cestovat na velké vzdálenosti.
Podívejme se na základní principy radiokomunikací a příklady jejich praktického využití. Moderní vysílač obsahuje vysokofrekvenční generátor k vytvoření požadovaný výkon záření. S jeho pomocí se vytvoří nosná frekvence, kterou přijímač využívá k ladění. Moderní vysílač má modulátor. Je to zařízení, které mění amplitudu nebo frekvenci vlny synchronně s hudbou nebo hlasem. Požadovaný prvek Vysílač je zároveň vysílací anténou.
Nejjednodušší na pochopení je amplitudová modulace. Vysokofrekvenční oscilace, které generátor vytváří, mají konstantní amplitudu. Pomocí modulátoru mění „podle tvaru“ nízkofrekvenční signál vycházející z mikrofonu. Modulovaný signál se dostává k přijímací anténě jako vlny s proměnnou amplitudou.
Princip rádiové komunikace je také charakterizován demodulací. Poté, co přijímací anténa zachytí vlny, je signál oddělen od jednoho vysílače, který pracuje na frekvenci zvolené jako nosná hodnota. K provedení takových transformací se používá ladící přijímací obvod. Signál, který je izolován od jednoho vysílače, vstupuje do demodulátoru. Toto zařízení odděluje nízkofrekvenční oscilace od vysokofrekvenčního signálu. Pak to jde do reproduktoru nebo sluchátek.
Vzhledem k principům rádiové komunikace poznamenáváme, že vlny mají různé dosahy. V současné době se používají rádiové vlny střední, ultra dlouhé, krátké, dlouhé a ultra krátké. Jsou široce používány v různých oblastech elektroniky:
Princip moderní rádiové komunikace spočívá v přeměně zvukových vibrací na elektrické typy pomocí mikrofonu. Obtížnost přenosu takového signálu spočívá v tom, že rádiová komunikace vyžaduje vysokofrekvenční vibrace a zvukové vlny mají nízkou frekvenci. K vyřešení problému se používají výkonné antény. U zvukových frekvencí se překrývání vibrací provádí takovým způsobem, aby se signál přenesl na značné vzdálenosti.
Moderní principy radiokomunikace a televize jsou založeny na rádiovém vysílacím zařízení. Má vysokofrekvenční generátor, který převádí stejnosměrné napětí na vysokofrekvenční harmonické oscilace. Nosná frekvence musí být konstantní.
Principy radiokomunikací a televize vyžadují určitou strukturu generátoru. Převádí přijaté zprávy na elektrický signál, který se používá pro proces modulace konstantní frekvence. Výběr takového zařízení je založen na fyzické povahy přenášeného signálu V případě zvuku k tomu slouží mikrofon, vysílací televizní elektronka. Modulátor je nezbytný pro provedení procesu převodu vysokofrekvenčního signálu na hodnotu, která odpovídá audio signálu s přenášenou informací. Jeden nebo dva stupně se také používají k zesílení modulovaného signálu. Vyzařující anténa je navržena tak, aby vyzařovala elektromagnetické vlny do okolního prostoru.
Rádiové vysílací zařízení slouží k příjmu informací, které jsou přenášeny díky elektromagnetickým vlnám vycházejícím z vysílací antény moderního rádiového vysílače. Toto zařízení předpokládá přítomnost následujících hlavních prvků:
Detekce je opačný proces modulace. Detektory jsou polovodičová zařízení a elektronky, které mají nelineární charakteristiky. Modelování a detekce jsou hlavní procesy, které přispívají k přenosu a příjmu zvuku a obrazu, to znamená, že jsou spojeny s přenosem televizního obrazu a zvukových signálů.
