Телефонная линия

Способ передачи информации, предложенный в 1876 г. А.Бэллом, состоял в том, что передатчиком служил микрофон, в котором давление воздуха перед мембраной во время произнесения каких-то звуков, преобразовывалось в адекватный электрический сигнал, который распространялся по двухпроводной линии к приемнику, которым служил телефон, преобразовывавший электрический сигнал в дрожание мембраны, которое воспринимало человеческое ухо. Принцип сохранился и до наших дней, только изменилась техническая реализация микрофона и телефона. Так, пьезокристаллический микрофон уже не нуждался в угольном порошке и стал миниатюрным.

Средства передачи речевых сообщений давно стандартизованы и пользователю достаточно знать, что для хорошего распознавания человеческого голоса нашим ухом достаточно иметь ширину полосы пропускания канала от 300 до 3400 Гц. Что касается динамического диапазона изменения уровня речевого сигнала, то экспериментально установлено, что 256 уровней квантования достаточно, чтобы не отличить аналоговый сигнал от сигнала, преобразованного в цифровую форму с помощью импульсно-кодовой модуляции.

В многоканальных системах из множества телефонных сигналов формируется групповой сигнал и 1000 или более телефонных разговоров передаются на высокой частоте (несущей) по кабелю или радиоканалу. Правда, наряду с этим используется древнейшая среда для передачи электрических сигналов - витая пара (twisted wire). Множество витых пар образует телефонный кабель. При высокой скорости передачи возникают взаимные межканальные помехи (crosstalk).

Радиосвязь

Изобретение радио заслуженно относят к феноменальным открытиям ХХ века. С его изобретением человечество получило способ передачи информации без проводов на любые расстояния. Радио заставило ученых заняться изучением распространения радиоволн на различных частотах, в разное время года, так как особенности распространения электромагнитного излучения определялись состоянием атмосферы, тропосферы и ионосферы, а также обладали особыми свойствами при распространении вдоль земной поверхности.

Способ передачи информации методом радио состоит в следующем. В зависимости от вида передаваемой информации, а следовательно от ширины спектра передаваемого сигнала, выбирается частота несущей и, следовательно, рабочий частотный диапазон. В зависимости от требований к качеству передачи выбирается тип модуляции. Для излучения колебаний необходим излучатель, который называют передающей антенной.

Приемник принимает передаваемое излучение с помощью приемной антенны и производит демодуляцию принимаемого сигнала. В случае слабых сигналов приемник должен обладать усилителем принимаемых сигналов, что определяет его чувствительность.

Наука о распространении радиоволн дает нам вот такие сведения:

В диапазоне длинных и средних волн электромагнитное излучение распространяется вдоль земной поверхности и довольно сильно затухает с расстоянием. Требуется значительная мощность передатчика, чтобы информацию передавать далеко, скажем, на 300 - 1000 км. На частотах этих диапазонов очень интенсивны промышленные помехи, генерируемые электрическими приборами (электромоторы, светильники, трансформаторы, телевизоры, компьютеры, микроволновые печи и пр., поэтому организовать качественную передачу информации в этих диапазонах не представляется возможным.

В диапазоне коротких волн электромагнитное излучение распространяется беспрепятственно вплоть до слоя Хэвисайда в ионосфере, от которого оно отражается и возвращается на Землю. Поэтому на коротких волнах можно обеспечить связь с любой точкой земного шара. При этом нужно иметь в виду, что затухание волн на значительных расстояниях приходится компенсировать либо мощностью передатчика, либо повышенной чувствительностью приемника.

Излучение в диапазоне ультракоротких волн и выше распространяется прямолинейно, и если оно направлено вверх, то пронизывает ионосферу и уходит в космос. На сверхвысоких частотах излучение делают направленным с помощью параболической антенны, имеющей форму чаши или блюдца. При этом электромагнитное излучение принимает форму вытянутого эллипса и может быть направлено либо вдоль Земли (что делается с помощью радиорелейных линий), либо в космос (связь со спутниками, космическими кораблями, летящими к Марсу, Венере).

У способа передачи информации, который мы называем «радио», есть недостатки. Один из главных - это открытость для всех. Это заставляет до сих пор разрабатывать методы шифрования информации, что само по себе не так уж плохо. Ведь эта же проблема стоит в доступных для всех компьютерных сетях.

Другой недостаток - особенности распространения радиоволн, к условиям которых нужно приспосабливать технические средства и разрабатывать соответствующие методы передачи. Например, замирания сигналов на коротких волнах, большой уровень помех на длинных и средних волнах.

Важным обстоятельством является то, что известен фактор: чем выше частота излучаемых колебаний, тем меньше влияние атмосферных и промышленных шумов. Так, на рабочих частотах спутниковых систем остается только космический шум, влияние которого уже научились преодолевать.