Радиотехника, радиоэлектроника сущность, история и применение

Сообщения могут быть непрерывными, дискретными по времени, дискретными по времени и по значению, т.е. цифровыми. Информацию можно рассматривать как сообщения о произошедшем случайном событии или о значении случайной величины или о конкретном реальном протекании случайного процесса. Информация играет большую и все возрастающую роль в жизни человеческого общества. Понятие информации имеет также обобщающий, философский смысл и отражает одно из объективных свойств материального мира.

Носителем информации (сообщений) является сигнал, под которым обычно понимают физический процесс, в котором отображено сообщение. Простейшим сигналом является, например, непрерывный ток (напряжение), в значениях которого i(t) содержится непрерывное сообщение. Такие сигналы циркулируют в аппаратуре, их излучение и прием на антенну не предусматривается, поэтому их часто называют низкочастотными или видеочастотными, хотя частоты, содержащиеся в спектре таких сигналов могут быть очень высокими, например сигнал в видеомагнитофоне или сигналы в быстродействующих ЭВМ.

Радиосигнал - это колебание, в амплитуде, частоте или фазе которого отражено сообщение или содержится информация, его основу составляют высокочастотные колебания на частоте f_s0, называемые “несущими”. Радиосигналы и видеосигналы могут быть импульсными.
Тогда они имеют конечную длительность Т_и и следуют с интервалами ТД. В импульсном радиосигнале могут быть отображены дискретные во времени сообщения. При этом помимо амплитуды, частоты и фазы они могут содержаться в задержке сигнала t_и и его длительности Т_и. Радиосигналы и видеосигналы могут быть цифровыми. При этом они имеют конечную длительность Т_s ит следуют обычно непосредственно друг за другом. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Полезное сообщение (символ) в цифровых радиосигналах и видеосигналах содержится не в их параметрах, а в факте наличия одного из отличающихся (различимых) цифровых элементарных радиосигналов или видеосигналов. Обычно сообщение отображается в последовательности элементарных цифровых сигналов или в их кодовой комбинации. Характер сигналов, циркулирующий в РЭС, имеет большое значение при конструировании, как как от этого зависят искажения сообщений и требования к конструкции, монтажу, точности изготовления и стабильности многих элементов конструкции.

История и концепция происхождения

Существование радиоволн было предсказано в 1864 году Джеймсом Клерком Максвеллом на основе теоретических соображений и впервые экспериментально подтверждено 11 ноября 1886 года Генрихом Герцем . Название «фанк» восходит к термину « искра» . Первые системы передатчиков работали с искровыми разрядниками - сильные, богатые гармониками импульсы тока и напряжения создавали желаемые радиоволны. Гульельмо Маркони установил первую радиосвязь в 1895 году с помощью искрового передатчика и реплики приемника Александра Степановича Попова.на расстояние около пяти километров. Эти пионеры радиотехники теперь считаются первыми радиолюбителями .

Физик Фердинанд Браун получил Нобелевскую премию по физике в 1909 году за вклад в развитие телеграфии по радио. Он разделил приз с Маркони, который успешно реализовал его на практике и осуществил первую трансатлантическую радиопередачу. 20 сентября 1898 года Браун установил первую систему беспроводной связи в Физическом институте в Страсбурге , которая вскоре после этого простиралась на 30 км до города Муциг в Вогезах . Маркони установил первое беспроводное соединение через Бристольский канал в 1897 году , и в том же году Браун установил 3 км от Куксхафена до Кугельбаке.достаточная радиосвязь. 24 сентября 1900 года такое соединение было создано по маршруту Куксхафен - Гельголанд протяженностью 62 км . 12 декабря 1901 года первая трансатлантическая радиопередача между Poldhu ( The Lizard полуостровом , Корнуолл ) и была достигнута Сент - Джонсе (Ньюфаундленд) .

Это примитивное и теперь нежелательное поколение радиоволн позволяло передавать сообщения только с использованием кода Морзе , например, с главной радиостанции в Науэне на корабли Имперского флота или на радиостанции в Юго-Западной Африке Германии . Только после открытия схемы генератора с электронной трубкой с помощью Александра Meißner и разработок , основанных на ней после 1913 могут дополнительно быть виды модуляций разработаны. Предпосылкой для этого является изначально постоянная выходная мощность, которую можно выборочно изменять при передаче звука, изображений, а затем и данных.

Первое голосовое сообщение было отправлено в 1900 году Реджинальдом Фессенденом . Первая радиопередача состоялась на Рождество в 1906 году. Фессенден прочитал рождественскую сказку из Библии. Передача могла быть получена в пределах 500 метров.

Радиотехнология основана на том факте, что несущий сигнал ( электромагнитная волна ) - изначально синусоидальное переменное напряжение постоянной амплитуды - можно целенаправленно изменять с помощью определенного типа модуляции посредством сигнала связи. Например, частота или амплитуда переменного напряжения изменяется в ритме сигнала. Модулированная волна излучается через антенну и принимается на стороне приемника другой антенной. Исходное сообщение восстанавливается путем демодуляции и затем может быть сделано слышимым или видимым ( телевидение ) или обработано каким-либо другим способом.

Преимущество перед конкурирующими типами передачи заключается в том, что

• очень много разных несущих частот, которые не влияют друг на друга
• между передатчиком и приемником не нужно прокладывать электрические кабели.
• количество радиоприемников практически не подлежит техническим ограничениям
• Отправитель и получатель очень хорошо замаскированы и вряд ли могут быть обнаружены

Недостаток в том, что

• вы можете слушать передачи, чтобы вас не обнаружили. Однако использование переданных данных может быть затруднено за счет шифрования.
• связь может быть затруднена или невозможна из- за глушилок
• технические усилия значительны, но они становятся все менее и менее важными из-за достижений в области микроэлектроники.
• Во всем диапазоне передатчика, каждая полоса частот может быть использована только одним передатчиком, если такие технологии, как направленное радио , одночастотными сети или мультиплексирование с временным разделением каналов не используется

На радио и телевидении один участник передает, радио- или телестанция, а все остальные участники этого канала только принимают, не передавая самих себя. Передача однонаправленная - идет только в одном направлении.

При радиотелефонной связи или азбуке Морзе несколько человек поочередно передают информацию по одному и тому же каналу (обычно на одной частоте или паре частот), так что связь возможна в обоих направлениях. В отличие от однонаправленной передачи (например, радио), информация может передаваться в обоих направлениях.

В дополнение к азбуке Морзе и речи передаются неподвижные и движущиеся изображения, например спутниковые снимки погоды или телевидение, а также данные всех видов.

В новейшей истории радиотехнологий такие протоколы связи , как GSM , UMTS (оба для сотовых телефонов ), IEEE 802.11 (беспроводная компьютерная сеть) или Bluetooth (беспроводная связь с цифровыми периферийными устройствами) часто используются устройствами напрямую .

Хотя технология в настоящее время сильно отличается от технологии 1920 года, одноименное слово «компонентное радио» сохранилось в таких терминах, как радио , мобильное радио , радио и т. Д., А также в названии компании Telefunken и по сей день.

Новое развитие радиотехники стало возможным благодаря чрезвычайно энергосберегающей миниатюризации: безбатарейная радиотехнология для использования в переключателях и датчиках. Технология безбатарейной радиосвязи также уже используется для объединения в сеть различных типов устройств. Энергия, необходимая для процесса передачи, получается из окружающей среды за счет сбора энергии (например, от нажатия кнопки, разницы температур, света или вибрации).

Проблемы

Как видно физически выше, электромагнитные волны с частотой около 60 МГц распространяются квазиоптически в качестве ретрансляционных станций, необходимых, когда земной шар ( земной шар должен зажигаться). В настоящее время эту задачу выполняет z. Б. Спутники.

Газы ( земная атмосфера ) могут ухудшить прохождение сигнала. Это приводит к множеству эффектов, которые зависят от используемой частоты , плотности газа, ионизации и расслоения на пути прохождения сигнала. Передача через жидкие и твердые среды приводит к сильному ослаблению сигнала.

На частотах более 100 МГц усиливаются помехи от отражений от кирпичной кладки, металлических конструкций, проводов или башен. Отражения приводят к двойному приему в шахматном порядке с искажением сигнала и искажением групповой задержки. Происходит частичное или полное гашение составляющих сигнала в противофазе. Движение передающей или приемной антенны или других объектов на пути прохождения сигнала может ухудшить передачу (используйте с пассивным радаром и в радарных детекторах движения!). Во время приема телепередач появляются двоичные изображения, а также проблемы с использованием GPS .

• Северное сияние (рассеяние и отражение на слоях ионизации северного сияния, см. Северное сияние # влияние на технические средства )

• Прием эха ("фантомные изображения" через разные тракты приема, вызванные отражением)

Эффекты беспроводного распространения в атмосфере Земли

• Затухание (затухание, сильно изменяющаяся напряженность поля )
• Затухание флаттера (замирание при быстро меняющейся напряженности поля)
• Максимальная полезная частота (самая высокая используемая коротковолновая частота, которая все еще отражается ионосферой)
• Рассеяние метеорита (рассеяние и отражение от следов ионизованного метеорита)
• Эффект Мегеля-Деллинджера , английский язык Внезапное ионосферное возмущение (SID)
• Почти замирание и суточное затухание в средневолновом диапазоне
• Отражение на ионосфере
• Отражение на спорадическом E-слое
• селективная усадка носителя
• Tropo распространение ( перенапряжение из - за отражения и туннелирование в инверсионных слоях )

Выбрав тип модуляции и режим работы , можно значительно уменьшить многие помехи.