個(gè)LC振蕩回路中的電容器,就可以通過改變 電容器的電容來(lái)改變接收的電磁波的頻率. 通過選頻接收的接收器只接收所選頻率為中心的一個(gè)不大的頻率范圍內(nèi)的 電磁波,包括載波和所載的信號(hào),對(duì)于不在這頻率范圍內(nèi)的電磁波和信號(hào)則 圖8-9 選頻接收的基本原理 §8. 6 7 雷達(dá)、微波通訊和光纖通訊 1。 “不予理睬”,這種接受器通膳食纖維測(cè)定儀常稱為濾波器,頻率特性如圖8-10所示,在接 收端使用f-f到f+f的濾波器將已調(diào)制信號(hào)取出來(lái).再經(jīng)過解調(diào),即取出 0101 圖8-8中的包絡(luò),成為原來(lái)的信號(hào),再經(jīng)過低頻的信號(hào)的濾波和放大就恢復(fù) 了發(fā)送的信號(hào). 圖8-10 濾波器的頻率特性 從上述原理分析可知,將不同的信號(hào)調(diào)制不同的載波頻率,在接收端可以 使用不同頻率特性的濾波器就可以接收所需要的信號(hào),為了不發(fā)生干擾,各載 波頻率之間必須有一定距離,若所有信號(hào)的上界頻都是f
,為區(qū)分不同的信 1 號(hào),相鄰載波頻率之差為2f+Δf.Δf為兩個(gè)相鄰頻道之間的空閑頻率區(qū).為 1 了增加通訊的容量,,Δf要盡可能地小.這就說明 同一個(gè)通訊道傳送多個(gè)頻道信號(hào)的道理是頻分多路復(fù)用的基礎(chǔ). §8.7 雷達(dá)、微波通訊和光纖通訊 雷達(dá) 雷達(dá)是第二次大戰(zhàn)期間發(fā)展起來(lái)的無(wú)線電探測(cè)和定位技術(shù).雷達(dá)發(fā)射脈沖 微波,當(dāng)脈沖微波碰到障礙物(例如飛機(jī))時(shí)就會(huì)被反射回來(lái)而被接收到.使 用雷達(dá)可以測(cè)量的是收到返回波和發(fā)射時(shí)的延遲時(shí)間t、飛機(jī)所在的方位、返 回波頻率對(duì)發(fā)
射波頻率的改變以及飛機(jī)所在方位角移動(dòng)速率等,由返回來(lái)波的 方向和這些實(shí)際測(cè)量的物理量可以判斷飛機(jī)所在的方位、飛機(jī)離雷達(dá)的距離以 及飛機(jī)速度的大小和方向. 在這個(gè)延遲時(shí)間t里,脈沖微波以真空光的速度c傳播了一個(gè)來(lái)回,所以 1 。返诎苏隆〔▌(dòng)、通訊技術(shù)的物理基礎(chǔ) 。 有2s=ct,由此可以得出探測(cè)到的飛機(jī)離雷達(dá)的距離s為 s= 1ct. 2 根據(jù)收到返回波頻率對(duì)發(fā)射波頻率的改變 Δf=f′-f,可以知道飛機(jī)飛行速度 沿返回波方向的投影v.按照電磁波的多普勒效應(yīng),考慮到飛機(jī)速度v遠(yuǎn)小于 r 真空光速c,飛機(jī)上接收到的脈沖微波的頻率變?yōu)?2 1- v 2 f″= 1- vcoscθf=1+vcocsθ. c 返回的脈沖微波相當(dāng)于是飛機(jī)向回發(fā)射的頻率為f″的微波.按照電磁波的多 普勒效應(yīng),飛機(jī)接收到的返回的脈沖微波的頻率為 f′=1+vcocsθf″=1+2vccosθf. 因此收到返回波頻率對(duì)發(fā)射波頻率
的改變?yōu)?Δf=f′-f= 2vfccosθ= 2vcλosθ, 由此得到 v=vcosθ= λ2Δf, r λ是雷達(dá)發(fā)射波的波長(zhǎng).根據(jù)飛機(jī)所在方位 角移動(dòng)速率 ω和飛機(jī)距離s可以知道飛機(jī)飛 行速度在橫向的投影v.. . v = 1ωct. ..2 這樣飛來(lái)的飛機(jī)所在方位、距離、飛行方向 和速度都全部清楚了,如圖8-1 11所示. 微波通訊與光纖通訊 圖8-1 11 雷達(dá)測(cè)距和測(cè)速 微波是通常所說的無(wú)線電波中波長(zhǎng)最短,也就是頻率最高的部分.實(shí)際 上,比微波波長(zhǎng)更短的電磁波已經(jīng)接近紅外線的波段了.微波按其波長(zhǎng)大體上 可以分為三個(gè)波段.分米波(UHF)的波長(zhǎng)為0.1~1m,頻率為300~300 00MHz;厘米波(SHF)的波長(zhǎng)為1~10cm,頻率為3~30GHz;毫米波(EHF)的 波長(zhǎng)為1~10mm,頻率為30~30 00GHz.由于無(wú)線電通訊時(shí)每一個(gè)通訊通道需 要占用一定的頻段.這個(gè)頻段頻率的中心值是確定的,稱為載波頻率.這個(gè)頻 段同時(shí)還包括這中心頻率附近一定的頻率范圍.如果傳輸?shù)氖锹曇粜盘?hào),這頻 §8.。 8 信息和信息技術(shù)的物理基礎(chǔ) 1。 率范圍寬度大約是10kHz左右.如果傳輸?shù)氖菆D像信號(hào),這頻率范圍寬度大 約是10MHz左右.微波波段頻率很高,可以容納大量的通訊通道.
微波可以穿透電離層,微波的傳播不能靠天波傳播,微波的傳播只能靠空 間波直線傳播.借助于通訊衛(wèi)星,實(shí)現(xiàn)了全球的微波通訊.發(fā)展很快的是移動(dòng) 電話,一般采用的波段在分米波波段,頻率900MHz附近. 無(wú)線電通訊時(shí)載波頻段需要的頻寬取決于所要傳送的信息量.從這方面 看,載波頻率高的波段可以容納較多的通訊頻道.在通常的電磁波范圍內(nèi)微波 是條件最好的波段. 遠(yuǎn)距離通訊還有一個(gè)問題是通訊信號(hào)如何遠(yuǎn)距離傳送的問題. 可見光的頻率比頻率最高的微波還要高100倍以上,因此如果采用可見光 作為載波,可以容納的通訊頻道比微波要多得多.現(xiàn)代光纖通訊采用激光作為 載波.利用光纖來(lái)定向傳播信號(hào).由于光纖傳播激光是利用全反射機(jī)理,在傳 播過程中損耗吸收很少,效率很高. 光纖通訊雖然是 “有線通訊”,但和過去的電話那樣的單道通訊不同.光 纖通訊采用的是載波通訊技術(shù),因此同一條光纜線可以同時(shí)傳送許多通訊頻道 的信號(hào).這也使遠(yuǎn)程通訊的成本大大降低.光纖通訊是網(wǎng)絡(luò)通訊的基礎(chǔ).
§8.8 信息和信息技術(shù)的物理基礎(chǔ) 信息與數(shù)據(jù) 信息(Information)是指消息、情報(bào)、資料、數(shù)據(jù)、信號(hào)等所包含的內(nèi) 容.對(duì)大量信息進(jìn)行分析、提煉將形成有用的知識(shí)和智能.信息作為一種重要 的資源和財(cái)富,對(duì)人類生存和社會(huì)的發(fā)展起重要的作用. 信息表現(xiàn)的形式有聲音、圖像、文字、數(shù)據(jù)、視頻等.?dāng)?shù)據(jù)(Data)表示一 項(xiàng)信息、資料或情報(bào),是拉丁文datum的復(fù)數(shù).?dāng)?shù)據(jù)由 “事實(shí)”組成,當(dāng)這 些事實(shí)出現(xiàn)在上下文當(dāng)中,并向人們傳達(dá)意義的時(shí)候就變成了信息,而信息要 進(jìn)入計(jì)算機(jī)必須先進(jìn)行數(shù)字化,即用計(jì)算機(jī)的二進(jìn)制形式表示,成為計(jì)算機(jī)中 所說的數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)按照人們指定的程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理,計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 處理,但不懂?dāng)?shù)據(jù)的意義.
從這個(gè)角度也可以說信息是關(guān)于某人、某事件、某 對(duì)象或某環(huán)境的一些新情況的 “抽象”,換句話說,信息是客觀事物之運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)的表征及描述,也可以說信息是可以進(jìn)行數(shù)字化的對(duì)象. 信號(hào) 為了使信息能夠遠(yuǎn)距離傳輸,必須把它轉(zhuǎn)換成為光、電等物理量,只有這 1 。返诎苏隆〔▌(dòng)、通訊技術(shù)的物理基礎(chǔ) 。 樣才能傳遍全球.帶有信息的光、電隨時(shí)間的變化過程稱為信號(hào).隨時(shí)間連續(xù) 變化的信號(hào)稱為連續(xù)信號(hào),隨時(shí)間間斷變化的信號(hào)稱為離散信號(hào).信號(hào)幅度的 取值可以是連續(xù)的,也可以是經(jīng)過量化取一些特定的值.通常所說的模擬信號(hào) 是連續(xù)信號(hào),它幅度取值隨時(shí)間也連續(xù)變化.?dāng)?shù)字信號(hào)是一種離散的信號(hào),它 幅度取值不隨時(shí)間作連續(xù)變化,只能取個(gè)數(shù)有限的離散值.通常以兩個(gè)離散的 值 “0”和 “1”來(lái)表示二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào). 語(yǔ)聲、圖像及電視等是模擬信號(hào),使用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器,將模擬信號(hào)
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