Детская энциклопедия

Меню сайта











В МИРЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ. Как "изготовляют" электрические сигналы

Радиоэлектронные аппараты — это своего рода фабрики по переработке электрических сигналов. Прежде чем знакомиться с этими фабриками, с их работой и оборудованием, полезно узнать, какую «продукцию» они выпу­скают, что представляют собой сигналы, кото­рые получаются после переработки. Об этом может рассказать график — своеобразный ра­бочий чертеж электрического сигнала. На гра­фике сигнал изображают как бы развернутым во времени, т. е. показывают, как меняется с течением времени электрический ток или напряжение.

Как «изготовляют» электрические сигналы

Некоторые виды сигналов получают с помощью постоянного тока. Его можно встретить во многих контрольных приборах, например в обычном фотоэкспонометре. Здесь полупро­водниковый фотоэлемент под действием света вырабатывает постоянный электрический ток, а он в свою очередь отклоняет стрелку прибора. Чем сильнее свет, тем больше ток, тем дальше отклоняется стрелка.

Если растянуть электрическую цепь экспо­нометра на большое расстояние, то он даст нам простейшую модель линии связи. Сам фото­элемент будет играть роль передатчика, изме­рительный прибор  роль приемника, а по соединительным проводам пойдет электриче­ский сигнал — постоянный ток.

Слово постоянный нам следовало бы взять в кавычки. Действительно, для пере­дачи сигнала постоянным током необходимо, чтобы у этого тока было несколько различных значений. Какой же он постоянный?

Если ток, не изменяя направления, срав­нительно быстро меняет величину, то это пуль­сирующий ток. В таком сигнале важны все промежуточные значения — важно, как он ме­няется, например насколько резко нарастает или падает.

Весьма распространенный тип сигналов — электрические импульсы, «толчки» тока. Импульсные сигналы позволяют применять много различных способов записи информации. Можно, например, менять высоту импульсов, их длительность, время появления, а также использовать всевозможные комбинации раз­личных импульсов. Последний способ приме­няется в телеграфии при передаче знаков в виде коротких и длинных импульсов — «точек» и «тире». Электрические импульсы — основной вид сигналов, которые перерабатываются в вычислительных машинах и электронных ав­томатах.

При передаче импульсных сигналов по линии связи появляется возможность ее «уплот­нения» или, проще говоря, возможность исполь­зования одной линии для нескольких каналов связи. В такой многоканальной системе на передающей и на приемной стороне устанав­ливают быстродействующие коммутаторы, ко­торые поочередно подключают соединительные провода то к одной паре передатчик — приемник, то к другой. Длительность импульсов и пауз между ними выбирают с таким расчетом, чтобы во время паузы в одном из каналов коммутатор успел подключить к линии остальные. Подоб­ный метод называется временным раз­делением каналов, т.е. разделением по времени. Он широко применяется в систе­мах многоканального телеграфа, а также в си­стемах телеметрии и телеуправления.

Особое место занимают электрические сиг­налы, «изготовленные» из переменного тока, у которого, как известно, меняется не только величина, но и направление. С переменным то­ком и переменным напряжением можно про­изводить ряд исключительно важных преобра­зований, например повышать или понижать с помощью трансформаторов. Только перемен­ный ток создает электромагнитные волны, кото­рые переносят электрические сигналы на боль­шие расстояния без соединительных проводов. Используя переменный ток, можно сравнитель­но просто уплотнять линии связи.

Основные характеристики переменного то­ка — это его амплитуда — наибольшая величина, а также период — время, в те­чение которого происходит полный цикл изме­нений тока. Вместо периода почти всегда при­меняется производная величина — частота, т. е. число периодов за единицу времени. Единица частоты 1 герц (сокращенно гц) соот­ветствует одному периоду за одну секунду. Более крупные единицы — килогерц (1 кгц=1000 гц) и мегагерц (1 Мгц=1000 кгц=1 000 000 гц). В радиоэлектронной аппара­туре используют переменные токи низкой ча­стоты (НЧ) — от нескольких герц до 20 кило­герц и токи высокой частоты (ВЧ) — от десят­ков килогерц до многих тысяч мегагерц. Часто выделяют еще и сверхвысокочастотные (СВЧ) — от нескольких тысяч мегагерц и выше.

Переменный ток, так же как и пульсирую­щий, позволяет формировать самые различные сигналы. Для записи информации можно осуществлять амплитудную модуля­цию (AM) либо частотную моду­ляцию (ЧМ), т.е. менять амплитуду переменного тока либо его частоту.

Чтобы получить модулированный сигнал, нужно иметь два переменных тока. Один из них — модулирующий ток — это обычный электрический сигнал сравнительно низкой частоты, в изменениях которого «записана» та или иная информация. Вто­рой высокочастотный ток — сам никакой информации не содержит, его за­дача лишь пройти по линии связи и «перенести» по ней модулирующий ток, точно передать все его изменения. Высокочастотный ток поэтому и называют током несущей частоты. Оба тока — низкочастотный и высокочас­тотный — направляют в общий электронный блок, где осуществляется модуляция. Из этого блока выходит модулированный сигнал — высокочастотный ток, амплитуда (или частота) кото­рого меняется по образцу низ­кочастотного сигнала.

Может возникнуть законный вопрос: зачем нужна эта довольно сложная операция, почему нельзя в линию связи направить «чистый» низ­кочастотный сигнал? Нужно сказать, что очень часто именно так и поступают. В городских телефонных сетях, в системе проводного радио­вещания никакой модуляции не применяют, и по линиям связи циркулирует только низко­частотный ток. Но в ряде случаев низкочастот­ный сигнал оказывается непригодным. Так, например, только высокочастотный ток позво­ляет эффективно излучать радиоволны и, таким образом, передавать сообщения без проводов (подробнее об этом рассказано в ст. «Радио­связь»).

Используя высокочастотные модулирован­ные токи, тоже можно «уплотнять» линии связи. Но если при временном разделении линии на несколько каналов различные передачи идут «по очереди», то в данном случае по каждой из линий связи большое число телефонных раз­говоров, телеграмм, телевизионных программ и других сигналов передается одновременно. На передающей стороне такой уплотненной линии находится несколько генераторов пере­менного тока, каждый из которых работает на своей несущей частоте и переносит один из низкочастотных сигналов. На приемной стороне имеются электрические фильтры. Каждый из них настроен на определенную несущую частоту и только ее и выделяет из сложного суммарного сигнала, «путешествующего» по ли­нии. После фильтра высокочастотный модули­рованный сигнал поступает на детектор (демо­дулятор), который осуществляет первую опе­рацию по считыванию информации. Детектор преобразует модулированный переменный ток в пульсирующий, а из него в итоге удается выделить низкочастотный переменный ток— «копию» того, который осуществлял модуля­цию. «Оригинал» и «копия» могут резко отли­чаться по величине: в приемнике ток почти всегда намного слабее. Однако с точки зрения передачи информации все это несущественно. Важно лишь, чтобы «копия» и «оригинал» имели одинаковую форму графиков, чтобы в точности сохранился характер изменения тока, так как именно в нем записана информация. Точно так же одно и то же слово можно записать буквами разных размеров.

Подобная система называется частот­ным уплотнением или, иначе, частотным разделением каналов. Более подробно с отдельными ее элемента­ми — генератором высокочастотного тока, филь­трами, детектором — можно познакомиться в статье «Элементы радиоэлектронной аппа­ратуры».

В заключение несколько слов о том, как надо понимать слова «высокочастотный» и «низ­кочастотный», когда речь идет о модулирующем (НЧ) и модулируемом (ВЧ) сигналах. В дан­ном случае важно одно: модулируемый (несу­щий) ток должен иметь во много раз более высокую частоту, чем модулирующий. При этом может оказаться, что оба тока имеют низ­кую частоту (например, 1000 и 10 гц при передаче телеграфных сигналов) или оба имеют высокую частоту (например, 60 и 6 Мгц при передаче телевидения). В системах радиосвязи и радиовещания модулируемый сигнал всегда высокочастотный (выше 100 кгц), а модулирую­щий — всегда низкочастотный (не выше 20 кгц).





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016