Kontinuální vlna - Continuous wave

Kontinuální vlna nebo kontinuální vlny ( CW ) je elektromagnetická vlna konstantní amplitudou a frekvencí , téměř vždy sinusové vlny , že pro matematické analýzy je považován za nekonečné trvání. Kontinuální vlna je také název pro časnou metodu rádiového přenosu , při níž se zapíná a vypíná sinusová nosná vlna . Informace jsou přenášeny v měnící se době zapnutí a vypnutí periody signálu, například Morseovou abecedou v časném rádiu. V časném bezdrátovém telegrafickém rádiovém přenosu byly vlny CW také známé jako „netlumené vlny“, aby se odlišila tato metoda od signálů tlumených vln produkovaných dřívějšími vysílači typu jiskřiště .

Rádio

Přenosy před CW

Velmi rané rádiové vysílače používaly jiskřiště k vytváření vysokofrekvenčních kmitů ve vysílací anténě. Signály produkované těmito vysílači jiskřiště sestávaly z řetězců krátkých pulzů sinusových rádiových kmitočtů, které rychle vymizely na nulu, tzv. Tlumené vlny . Nevýhodou tlumených vln bylo, že jejich energie byla rozprostřena v extrémně širokém pásmu frekvencí ; měli velkou šířku pásma . Ve výsledku produkovali elektromagnetické rušení ( RFI ), které se šíří po přenosech stanic na jiných frekvencích.

To motivovalo úsilí k produkci vysokofrekvenčních oscilací, které se rozpadaly pomaleji; měl menší tlumení. Mezi rychlostí rozpadu ( časovou konstantou ) tlumené vlny a její šířkou pásma existuje inverzní vztah ; čím déle trvá tlumení vln, než se rozpadnou k nule, tím užší je frekvenční pásmo, které rádiový signál zaujímá, tím méně ruší ostatní přenosy. Jak více vysílačů začalo tlačit rádiové spektrum a zmenšovat frekvenční rozestupy mezi přenosy, vládní nařízení začala omezovat maximální tlumení nebo „snižování“, které rádiový vysílač mohl mít. Výrobci vyráběli jiskrové vysílače, které generovaly dlouhé „vyzváněcí“ vlny s minimálním tlumením.

Přechod na CW

Bylo zjištěno, že ideální radiovou vlnou pro radiotelegrafickou komunikaci bude sinusová vlna s nulovým tlumením, kontinuální vlna . Nepřerušovaná spojitá sinusová vlna teoreticky nemá šířku pásma; veškerá jeho energie je koncentrována na jedné frekvenci, takže neruší přenosy na jiných frekvencích. Kontinuální vlny nemůže být vyráběny s elektrickou jiskrou, ale byl získán za elektronky oscilátor , vynalezený asi 1913 Edwin Armstrong a Alexander Meissner . Po první světové válce se široce dostupné vysílače schopné produkovat kontinuální vlnu, Alexandersonův alternátor a elektronkové oscilátory .

Tlumené vlnové jiskrové vysílače byly kolem roku 1920 nahrazeny vakuovými vysílači s kontinuální vlnou a přenosy tlumených vln byly nakonec v roce 1934 zakázány.

Klíčová kliknutí

Aby bylo možné přenášet informace, musí být spojitá vlna vypnuta a zapnuta telegrafním klíčem, aby se vytvořily různé délky pulzů, „teček“ a „pomlček“, které vysvětlují textové zprávy v Morseově abecedě , takže radiotelegrafie „spojité vlny“ signál se skládá z pulzů sinusových vln s konstantní amplitudou rozptýlených mezerami bez signálu.

Pokud se při klíčování nosné zapne / vypne náhlé zapnutí nebo vypnutí nosné vlny, teorie komunikace může ukázat, že šířka pásma bude velká; pokud se nosič zapíná a vypíná postupně, bude šířka pásma menší. Šířka pásma signálu se zapnutým a vypnutým klíčem souvisí s rychlostí přenosu dat jako: kde je potřebná šířka pásma v hertzích, je rychlost klíčování ve změnách signálu za sekundu ( přenosová rychlost) a je konstantní ve vztahu k očekávanému šíření rádia podmínky; K = 1 je pro lidské ucho obtížné dekódovat, K = 3 nebo K = 5 se používá, když se očekává blednutí nebo vícecestné šíření . ${\ displaystyle B_ {n} = BK}$ ${\ displaystyle B_ {n}}$ ${\ displaystyle B}$ ${\ displaystyle K}$

Rušivý hluk vysílaný vysílačem, který náhle zapíná a vypíná nosič, se nazývá klikání na klíč . Šum se vyskytuje v části šířky pásma signálu dále nad a pod nosnou, než je požadováno pro normální, méně náhlé přepínání. Řešením problému pro CW je zajistit, aby přechod mezi zapnutím a vypnutím byl postupnější, aby byly okraje pulzů měkké , aby vypadaly více zaoblené, nebo použít jiné modulační metody (např. Fázovou modulaci ). Některé typy výkonových zesilovačů používaných při přenosu mohou zhoršit účinek kliknutí na klíč.

Perzistence radiotelegrafie

Komerčně vyráběné pádlo pro použití s elektronickým klíčovačem pro generování Morseovy abecedy

Časné rádiové vysílače nemohly být modulovány tak, aby přenášely řeč, a tak byla radiotelegrafie CW jedinou dostupnou formou komunikace. CW stále zůstává životaschopnou formou rádiové komunikace mnoho let po zdokonalení přenosu hlasu, protože lze použít jednoduché a robustní vysílače a protože její signály jsou nejjednodušší z forem modulace schopné proniknout interferencí. Nízká šířka pásma kódového signálu, částečně z důvodu nízké přenosové rychlosti informací, umožňuje použití velmi selektivních filtrů v přijímači, které blokují velkou část rádiového šumu, který by jinak snížil srozumitelnost signálu.

Rádio s kontinuální vlnou se nazývalo radiotelegrafie, protože stejně jako telegraf fungovalo pomocí jednoduchého přepínače k přenosu Morseovy abecedy . Namísto ovládání elektřiny v běžném vodiči však spínač ovládal energii vysílanou do rádiového vysílače . Tento režim amatérští radisté stále běžně používají .

Ve vojenské komunikaci a amatérském rádiu se výrazy „CW“ a „Morseova abeceda“ často používají zaměnitelně, a to navzdory rozdílům mezi nimi. Kromě rádiových signálů může být Morseův kód odesílán například stejnosměrným proudem ve vodičích, zvuku nebo světle. U rádiových signálů se nosná vlna zapíná a vypíná, aby představovala tečky a pomlčky prvků kódu. Amplituda a frekvence nosiče zůstává konstantní během každého prvku kódu. Na přijímači je přijímaný signál smíchán s heterodynním signálem z BFO ( rytmický kmitočtový oscilátor ), aby se změnily vysokofrekvenční impulsy na zvuk. Ačkoli většina komerčního provozu nyní ukončila provoz pomocí Morse, je stále oblíbená u amatérských radistů. Nesměrové majáky (NDB) a VHF všesměrový rádiový dosah (VOR) používané v letecké navigaci používají k přenosu svého identifikátoru Morse.

Radar

Morseova abeceda mimo amatérskou službu téměř vyhynula, takže v jiných než amatérských kontextech termín CW obvykle označuje radarový systém s kontinuálními vlnami , na rozdíl od toho, který vysílá krátké pulsy. Některé monostatické (s jednou anténou) CW radary vysílají a přijímají jednu (nesmyčenou) frekvenci, často používají vysílaný signál jako místní oscilátor pro návrat; Mezi příklady patří policejní rychlostní radary a detektory pohybu mikrovlnného typu a automatické otevírání dveří. Tento typ radaru je efektivně „oslepen“ vlastním vysílaným signálem na stacionární cíle; musí se pohybovat směrem k radaru nebo od něj dostatečně rychle, aby vytvořili Dopplerův posun dostatečný k tomu, aby umožnil radaru izolovat frekvence odchozího a zpětného signálu. Tento druh CW radaru může měřit rychlost dosahu, ale ne rozsah (vzdálenost).

Ostatní radary CW lineárně nebo pseudonáhodně „cvrlikají“ ( kmitočtově modulují ) své vysílače dostatečně rychle, aby se vyhnuly interferenci s návraty z objektů po určité minimální vzdálenosti; tento druh radaru dokáže detekovat a zaměřit statické cíle. Tento přístup se běžně používá v radarových výškoměrech , v meteorologii a v oceánském a atmosférickém výzkumu. Přistání radar na lunárního modulu Apollo kombinovat oba typy CW radaru.

CW bistatické radary používají fyzicky oddělené vysílací a přijímací antény ke zmírnění problémů se samovolným rušením, které jsou monostatickým CW radarům vlastní.

Laserová fyzika

V laserové fyziky a techniky, „kontinuální“ nebo „CW“ odkazuje na laser , který produkuje kontinuální výstupní svazek, který se někdy označuje jako „volně tekoucí“, na rozdíl od Q-spínaný , zisk přepojováním nebo modelocked laser, který má pulzní výstupní paprsek.

Polovodičový laser s kontinuální vlnou vynalezl japonský fyzik Izuo Hayashi v roce 1970. Vedl přímo ke světelným zdrojům v komunikaci s optickými vlákny , laserovým tiskárnám , čtečkám čárových kódů a jednotkám optických disků , komercializovaným japonskými podnikateli, a otevřel pole pro optická komunikace , hraje důležitou roli v budoucích komunikačních sítích . Optická komunikace zase poskytla hardwarový základ pro internetové technologie a položila základy digitální revoluce a informačního věku .

Viz také

Reference

^ LD Wolfgang, CL Hutchinson (ed) The ARRL Handbook for Radio Amateurs, Sixty Eighth Edition , ( ARRL , 1991) ISBN 0-87259-168-9 , strany 9-8, 9-9
^ Johnstone, Bob (2000). Hořili jsme: japonští podnikatelé a kování elektronického věku . New York: Základní knihy. str. 252. ISBN 9780465091188 .
^ S.Millman (1983), A History of Engineering and Science in the Bell System , strana 10 , AT&T Bell Laboratories
^ Třetí průmyslová revoluce nastala v Sendai , Mezinárodním patentovém úřadu Soh-VEHE, Japonském sdružení patentových zástupců

Popsána šířka pásma CW

[1] LD Wolfgang, CL Hutchinson (ed) The ARRL Handbook for Radio Amateurs, Sixty Eighth Edition , ( ARRL , 1991) ISBN 0-87259-168-9 , strany 9-8, 9-9

[burning-2] Johnstone, Bob (2000). Hořili jsme: japonští podnikatelé a kování elektronického věku . New York: Základní knihy. str. 252. ISBN 9780465091188 .

[3] S.Millman (1983), A History of Engineering and Science in the Bell System , strana 10 , AT&T Bell Laboratories

[soh-4] Třetí průmyslová revoluce nastala v Sendai , Mezinárodním patentovém úřadu Soh-VEHE, Japonském sdružení patentových zástupců

Languages

In other projects