Одиннадцатый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Motion in two and three dimensions  1.1.3. Перемещение и Расстояние  1.1.4. Скорость и вектор скорости  1.1.5. Ускорение и замедление  1.1.6. Графический анализ движения  1.1.7. Уравнения движения (расширенные выводы)  1.1.8. Свободное падение и терминальная скорость  1.1.9. Projectile motion  1.1.10. Относительная скорость в одномерном и двумерном пространстве  1.1.11. Motion of a car on an inclined plane  1.2. Dynamics  1.2.1. Законы движения Ньютона и их применения  1.2.2. Инерция и первый закон Ньютона  1.2.3. Force and types of force  1.2.4. Static and kinetic friction  1.2.5. Круговое движение и центростремительное ускорение  1.2.6. Неравномерное круговое движение  1.2.7. Банкинг дорог и кривых  1.2.8. Импульс и момент  1.2.9. Сохранение импульса в одномерной и двумерной пространстве  1.2.10. Применения третьего закона Ньютона  1.3. Работа, Энергия и Мощность  1.3.1. Работа, выполняемая постоянной и переменной силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая и потенциальная энергия  1.3.4. Гравитационная и упругая потенциальная энергия  1.3.5. Сохранение механической энергии  1.3.6. Мощность и мгновенная мощность  1.3.7. Эффективность машин  1.3.8. Работа, выполненная консервативными и неконсервативными силами  1.4. Вращательное движение  1.4.1. Крутящий момент и угловое ускорение  1.4.2. Равновесие вращения  1.4.3. Момент инерции и его применения  1.4.4. Угловой момент и его сохранение  1.4.5. Kinetic energy of rolling motion and rotation  1.4.6. Теорема параллельных и перпендикулярных осей  1.4.7. Динамика вращательного движения
  2. Гравитационная сила  2.1. Универсальное тяготение  2.1.1. Newton's law of universal gravitation  2.1.2. Гравитационное поле и потенциал  2.1.3. Изменение ускорения из-за гравитации  2.1.4. Kepler's laws of planetary motion  2.1.5. Orbital mechanics and satellites  2.1.6. Скорость ухода и орбитальная скорость  2.1.7. Weightlessness and free fall  2.1.8. Gravitational potential energy and energy in orbits  2.1.9. Черные дыры и гравитационное линзирование
  3. Свойства вещества  3.1. Механика жидкости  3.1.1. Плотность и давление в жидкостях  3.1.2. Pascal's theory and applications  3.1.3. Принцип Архимеда и плавучесть  3.1.4. Уравнение Бернулли и его применения  3.1.5. Continuity equation and the Venturi effect  3.1.6. Surface tension and capillarity  3.1.7. Вязкость и закон Пуазейля  3.1.8. Число Рейнольдса и турбулентность  3.2. Упругость и деформация  3.2.1. Hooke's law and the stress-strain relation  3.2.2. Модуль упругости и его применения  3.2.3. Deformation and yield strength of solids
  4. Thermal physics  4.1. Тепло и температура  4.1.1. Thermometric properties and temperature scale  4.1.2. Термическое расширение твердых тел, жидкостей и газов  4.1.3. Система теплообмена  4.1.4. Удельная теплоемкость и калориметрия  4.1.5. Скрытая теплота и фазовый переход  4.2. Кинетическая теория газов  4.2.1. Молекулярная модель газов  4.2.2. Кинетическое объяснение температуры  4.2.3. Уравнение идеального газа и отклонения  4.2.4. Mean free path and Maxwell–Boltzmann distribution  4.3. Законы термодинамики  4.3.1. Нулевой закон и тепловое равновесие  4.3.2. Первый закон и внутренняя энергия  4.3.3. The Second Law and Entropy  4.3.4. Цикл Карно и тепловые двигатели  4.3.5. Холодильники и тепловые насосы
  5. Волны и колебания  5.1. Простое гармоническое движение  5.1.1. Уравнения гармонических колебаний  5.1.2. Энергия в МГД  5.1.3. Damped and forced oscillations  5.1.4. Резонанс и приложения  5.1.5. Pendulum and spring-mass system  5.2. Волновое движение  5.2.1. Типы механических волн  5.2.2. Волновое движение и перенос энергии  5.2.3. Superposition Principle and Standing Waves  5.2.4. Reflection, Refraction and Diffraction  5.2.5. Эффект Доплера в звуке и свете  5.2.6. Pulsations and interference
  6. Electricity and Magnetism  6.1. Электростатика  6.1.1. Электрический заряд и его сохранение  6.1.2. Закон Кулона и его применение  6.1.3. Электрическое поле и электрический поток  6.1.4. Электрический потенциал и потенциальная энергия  6.1.5. Capacitance and Energy Stored in a Capacitor  6.2. Электрический ток  6.2.1. Закон Ома и электрическое сопротивление  6.2.2. Сопротивление и температурная зависимость  6.2.3. Законы Кирхгофа и анализ цепей  6.2.4. Электрическая мощность и эффективность  6.2.5. Combination of resistors  6.3. Magnetism and Electromagnetism  6.3.1. Магнитные поля и их источники  6.3.2. Магнитная сила на движущиеся заряды  6.3.3. Electromagnetic induction  6.3.4. Законы Фарадея и Ленца  6.3.5. Индуктивность и трансформатор  6.3.6. Переменный ток и его применение
  7. Оптика  7.1. Отражение и преломление  7.1.1. Законы отражения и преломления  7.1.2. Зеркала и линзы  7.1.3. Total internal reflection and optical fiber  7.2. Волновая оптика  7.2.1. Интерференция и дифракция  7.2.2. Двойной щелевой эксперимент Юнга  7.2.3. Поляризация света
  8. Modern Physics  8.1.1. Photoelectric effect and Einstein's theory  8.1.2. Двойственность волны и частицы  8.1.3. Heisenberg's uncertainty principle  8.1.4. Эффект Комптона  8.2. Atomic and Nuclear Physics  8.2.1. Атомная модель и уровни энергии  8.2.2. Радиоактивный распад и период полураспада  8.2.3. Ядерное деление и синтез
  9. Электроника и связь  9.1. Semiconductors  9.1.1. pn junction and diode  9.1.2. Транзисторы и логические элементы  9.1.3. Интегральные схемы и их применения  9.2. Communication Systems  9.2.1. Основы аналоговой и цифровой связи  9.2.2. Беспроводная и оптическая связь  9.2.3. Модуляция и демодуляция

Одиннадцатый класс → Электроника и связь → Communication Systems ↓


Основы аналоговой и цифровой связи


Связь - это процесс, с помощью которого мы делимся информацией, мыслями и чувствами. Это помогает соединять людей на расстоянии. В мире электроники и связи мы в основном имеем дело с двумя типами связи: аналоговой и цифровой. Оба типа играют важную роль в нашей повседневной жизни, от прослушивания радио до использования смартфона.

Аналоговая связь

Аналоговая связь включает передачу информации с использованием непрерывных сигналов. Информация обычно передается в виде электромагнитных волн. В отличие от цифровой связи, где сигнал изменяется дискретными шагами, аналоговые сигналы могут принимать любое значение в пределах диапазона. Наиболее распространенные примеры включают радиосигналы, телефонные линии и аналоговое телевещание.

Характеристики аналоговых сигналов

Аналоговые сигналы непрерывны и изменяются со временем. Эти сигналы обычно представляются в виде синусоидальной волны, как показано ниже:

Время Амплитуда

На приведенной выше волновой форме ось x представляет время, а ось y представляет амплитуду. Синяя кривая колеблется непрерывно, что демонстрирует природу аналогового сигнала.

Преимущества и недостатки аналоговой связи

Аналоговая связь предлагает несколько преимуществ:

  • Непрерывный диапазон: может представлять бесконечное количество значений сигнала.
  • Простая конструкция: схемы и системы, используемые для аналоговой связи, могут быть простыми.
  • Естественное представление: многие физические величины, такие как звук и свет, естественно аналогичны.

Тем не менее, аналоговая связь также имеет некоторые заметные недостатки:

  • Чувствительность к шуму: шум может вызвать деградацию аналоговых сигналов на расстоянии, что приводит к плохому качеству сигнала.
  • Ограниченная обработка сигналов: обработка аналоговых сигналов, как правило, более сложна.

Примеры аналоговых систем связи

Вот некоторые примеры использования аналоговых систем связи:

  • Радиовещание: Традиционные радиостанции AM/FM передают аналоговые сигналы, которые принимаются радио.
  • Аналоговый телефон: Ранние стационарные телефоны преобразовывали звук в электрические сигналы и передавали их по аналоговым линиям.
  • Телевещание: До появления цифрового телевидения телевизионные сигналы были аналоговыми.

Цифровая связь

Цифровая связь включает передачу информации с использованием дискретных, двоичных сигналов. Цифровые сигналы переносят данные в виде битов - 0 и 1. Устройства, такие как компьютеры, мобильные телефоны и цифровое телевидение, используют эту форму связи.

Характеристики цифровых сигналов

Цифровые сигналы имеют различные уровни, обычно два уровня: высокий (1) и низкий (0). Ниже представлена иллюстрация цифрового сигнала.

Время Амплитуда

На приведенной выше фигуре показан простой двоичный цифровой сигнал, изображающий его высокое и низкое состояние со временем.

Преимущества и недостатки цифровой связи

Цифровая связь приносит несколько преимуществ:

  • Сопротивляемость шуму: цифровые сигналы менее восприимчивы к шуму, поэтому сохраняют свое качество даже на расстоянии.
  • Эффективная обработка данных: цифровые системы могут легче сжать и кодировать данные.
  • Улучшенная безопасность: цифровая связь может использовать шифрование для безопасной передачи данных.

Тем не менее, у него также есть некоторые недостатки:

  • Сложная конструкция: проектирование и разработка систем цифровой связи может быть более сложной.
  • Ошибка квантования: Ошибки могут возникать при преобразовании аналогового сигнала в цифровой.

Примеры систем цифровой связи

Цифровая связь распространена в современной технологии. Вот некоторые примеры:

  • Интернет: Данные передаются по Интернету в пакетах с использованием цифровых сигналов.
  • Мобильные телефоны: Современные смартфоны используют цифровые сигналы для передачи голоса и данных.
  • Цифровое телевидение: Современные телевизоры, такие как кабельное и спутниковое ТВ, принимают цифровые сигналы.

Сравнение аналоговой и цифровой связи

Давайте сравним оба типа связи, чтобы понять их отличительные особенности:

Особенности Аналоговая связь Цифровая связь
Тип сигнала Непрерывный Дискретный/Двоичный
Чувствительность к шуму Высокая Низкая
Обработка данных Сложная Легкая
Сложность конструкции Простая Сложная
Безопасность Низкая Высокая

Математическое представление аналоговых и цифровых сигналов

Аналоговые сигналы могут быть математически представлены функциями, такими как функции синуса и косинуса. Простой аналоговый сигнал может быть выражен как:

        A(t) = A0 sin(2πft + φ)

Где:

  • A0 - амплитуда сигнала.
  • f - частота.
  • t - время.
  • φ - сдвиг фазы.

Цифровые сигналы, будучи двоичными, представляются последовательностями 0 и 1. Для цифрового сигнала нет непрерывного математического уравнения, но он часто представляется битовой последовательностью, такой как 101101.

Модуляция в системах связи

Как аналоговая, так и цифровая связь используют модуляцию — важную технику, которая позволяет сигналам перемещаться на большие расстояния без деградации. Модуляция включает изменение несущего сигнала каким-либо образом с использованием сигнала сообщения.

Аналоговая модуляция

В аналоговой связи у нас есть различные типы модуляции, которые включают AM (амплитудная модуляция), FM (частотная модуляция) и PM (фазовая модуляция).

  • Амплитудная модуляция (AM): Изменение амплитуды несущей волны для соответствия информационному сигналу.
  • Частотная модуляция (FM): Изменение частоты несущего сигнала в соответствии с информационным сигналом.
  • Фазовая модуляция (PM): Изменение фазы несущего сигнала в соответствии с информационным сигналом.

Цифровая модуляция

Цифровые коммуникации включают техники модуляции, такие как ASK (амплитудная манипуляция), FSK (частотная манипуляция) и PSK (фазовая манипуляция).

  • Амплитудная манипуляция (ASK): Цифровая модуляция, при которой амплитуда несущей волны изменяется в зависимости от цифрового сигнала.
  • Частотная манипуляция (FSK): Частота несущей волны изменяется в зависимости от цифрового сигнала.
  • Фазовая манипуляция (PSK): Фаза несущей волны изменяется в соответствии с цифровым сигналом.

Заключение

Мир связи — аналоговой или цифровой — является основой современной технологии. Понимание различий и применения этих систем позволяет нам понять, как работают повседневные гаджеты, и способствует развитию технологий связи. Выбор между аналоговым и цифровым зависит от конкретных потребностей и характера приложения. От высококачественных видеозвонков до радиовещания, оба типа связи играют важную роль в том, чтобы сближать мир.


Одиннадцатый класс → 9.2.1


U
username
0%
завершено в Одиннадцатый класс

← Предыдущий (9.2)
Communication Systems
Следующий (9.2.2) →
Беспроводная и оптическая связь

Комментарии 



Основы аналоговой и цифровой связи

https://www.physicsflow.com/g11/9.2.1?pfal=ru