Kontinuerlig bølge - Continuous wave

En kontinuerlig bølge eller kontinuerlig bølgeform ( CW ) er en elektromagnetisk bølge med konstant amplitude og frekvens , næsten altid en sinusbølge , som til matematisk analyse betragtes som uendelig varighed. Kontinuerlig bølge er også navnet på en tidlig fremgangsmåde til radio transmission , i hvilken en sinusformet bærebølge er tændt og slukket. Information transporteres i den varierende varighed af signalets tænd / sluk-perioder , for eksempel ved hjælp af morskode i den tidlige radio. I begyndelsen af trådløs telegrafi radiotransmission blev CW bølger også kendt som "udæmpede bølger", for at skelne denne fremgangsmåde fra dæmpede bølge signaler produceret af tidligere gnist gap typen sendere.

Radio

Transmissioner før CW

Meget tidlige radiosendere brugte en gnistgap til at frembringe radiofrekvenssvingninger i transmissionsantennen. De signaler, der blev produceret af disse gnistgapssendere, bestod af strenge med korte pulser af sinusformede radiofrekvensvinkler, der døde hurtigt ud til nul, kaldet dæmpede bølger . Ulempen med dæmpede bølger var, at deres energi blev spredt over et ekstremt bredt frekvensbånd ; de havde bred båndbredde . Som et resultat producerede de elektromagnetisk interferens ( RFI ), der spredte sig over transmissionerne af stationer ved andre frekvenser.

Dette motiverede bestræbelser på at producere radiosvingninger, der henfalde langsommere; havde mindre dæmpning. Der er en omvendt forbindelse mellem forfaldshastigheden ( tidskonstanten ) for en dæmpet bølge og dens båndbredde; jo længere det tager de dæmpede bølger at henfalde mod nul, jo smallere er frekvensbåndet, som radiosignalet optager, så jo mindre forstyrrer det andre transmissioner. Efterhånden som flere sendere begyndte at folde radiospektret og reducere frekvensafstanden mellem transmissionerne, begyndte regeringsreglerne at begrænse den maksimale dæmpning eller "dekrement", som en radiosender kunne have. Producenter producerede gnisttransmittere, der genererede lange "ringende" bølger med minimal dæmpning.

Overgang til CW

Det blev klar over, at den ideelle radiobølge til radiotelegrafisk kommunikation ville være en sinusbølge med nul dæmpning, en kontinuerlig bølge . En ubrudt kontinuerlig sinusbølge har teoretisk ingen båndbredde; al dens energi er koncentreret på en enkelt frekvens, så det ikke forstyrrer transmissioner på andre frekvenser. Kontinuerlige bølger kunne ikke produceres med en elektrisk gnist, men blev opnået med vakuumrørets elektroniske oscillator , opfundet omkring 1913 af Edwin Armstrong og Alexander Meissner . Efter første verdenskrig , sendere stand til at producere kontinuerlig bølge, de Alexanderson generatoren og vakuum rør oscillatorer , blev bredt tilgængelige.

Dæmpede bølgegindtransmittere blev erstattet af kontinuerlige bølgefakuumrørsendere omkring 1920, og dæmpede bølgetransmissioner blev endelig forbudt i 1934.

Nøgleklik

For at transmittere information skal den kontinuerlige bølge være slukket og tændt med en telegraf-tast for at producere de forskellige længdepulser, "prikker" og "bindestreger", der udtrykker tekstbeskeder i Morse-kode , så en "kontinuerlig bølge" radiotelegrafi signal består af pulser af sinusbølger med en konstant amplitude ispedd med huller uden signal.

I on-off-bærertastning, hvis bærebølgen tændes eller slukkes pludseligt, kan kommunikationsteori vise, at båndbredden vil være stor; Hvis transportøren tændes og slukkes mere gradvist, vil båndbredden være mindre. Båndbredden af et on-off tastet signal er relateret til dataoverførselshastigheden som: hvor er den nødvendige båndbredde i hertz, er nøglehastigheden i signalændringer pr. Sekund ( baud rate) og er en konstant relateret til den forventede radioudbredelse betingelser; K = 1 er vanskeligt for et menneskeligt øre at afkode, K = 3 eller K = 5 bruges, når der forventes fading eller flervejsforplantning . ${\ displaystyle B_ {n} = BK}$ ${\ displaystyle B_ {n}}$ ${\ displaystyle B}$ ${\ displaystyle K}$

Den falske støj, der udsendes af en sender, der pludseligt tænder og slukker en bærer kaldes nøgleklik . Støjen opstår i den del af signalbåndbredden længere over og under bæreren end krævet til normal, mindre pludselig omskiftning. Løsningen på problemet for CW er at gøre overgangen mellem tænd og sluk for at være mere gradvis, gøre kanterne på pulser bløde , synes mere afrundede eller bruge andre moduleringsmetoder (f.eks. Fase-modulering ). Visse typer effektforstærkere, der bruges til transmission, kan forværre effekten af nøgleklik.

Persistens af radiotelegrafi

En kommercielt fremstillet pagaj til brug med elektronisk nøgler til generering af Morse-kode

Tidlige radiosendere kunne ikke moduleres til transmission af tale, og derfor var CW-radiotelegrafi den eneste form for kommunikation, der var tilgængelig. CW er stadig en levedygtig form for radiokommunikation mange år efter, at stemmetransmission var perfekt, fordi enkle, robuste sendere kan bruges, og fordi dens signaler er de enkleste af de former for modulering, der er i stand til at trænge ind i interferens. Kodesignalets lave båndbredde, delvis på grund af den lave informationsoverførselshastighed, gør det muligt at bruge meget selektive filtre i modtageren, som blokerer for meget af radiostøj, som ellers ville reducere signalets forståelighed.

Kontinuerlig bølge blev kaldt radiotelegrafi, fordi den som telegrafen fungerede ved hjælp af en simpel switch til at overføre morse-kode . Men i stedet for at styre elektricitet i en langrend tråd, kontakten kontrollerede strøm sendes til en radio transmitter . Denne tilstand er stadig i almindelig brug af amatørradiooperatører .

I militær kommunikation og amatørradio bruges udtrykket "CW" og "Morse code" ofte om hverandre, på trods af sondringerne mellem de to. Bortset fra radiosignaler, kan der f.eks. Sendes morskode ved hjælp af jævnstrøm i ledninger, lyd eller lys. For radiosignaler er en bærebølge tastet og slukket for at repræsentere kodelementernes prikker og streger. Transportørens amplitude og frekvens forbliver konstant under hvert kodeelement. Ved modtageren blandes det modtagne signal med et heterodynsignal fra en BFO ( taktfrekvensoscillator ) for at ændre radiofrekvensimpulser til lyd. Selvom den fleste kommercielle trafik nu er ophørt med at bruge Morse, er den stadig populær hos amatørradiooperatører. Ikke-retningsbestemte beacons (NDB) og VHF omnidirectional radioområde (VOR), der bruges i luftnavigering, bruger Morse til at transmittere deres identifikator.

Radar

Morskode er udelukkende udryddet uden for amatørtjenesten, så i ikke-amatørkontekster henviser udtrykket CW normalt til et kontinuerligt bølges radarsystem i modsætning til en, der sender korte pulser. Nogle monostatiske (enkeltantenne) CW-radarer sender og modtager en enkelt (ikke-fejet) frekvens, ofte ved at bruge det transmitterede signal som den lokale oscillator til tilbagevenden; eksempler inkluderer politiets hastighedsradarer og bevægelsesdetektorer i mikrobølgeovn-type og automatiske døråbnere. Denne type radar "blændes" effektivt af sit eget transmitterede signal til stationære mål; de skal bevæge sig mod eller væk fra radaren hurtigt nok til at skabe et Doppler-skift, der er tilstrækkeligt til, at radaren kan isolere udgående og returnere signalfrekvenser. Denne type CW-radar kan måle rækkefrekvens, men ikke rækkevidde (afstand).

Andre CW-radarer lineært eller pseudo-tilfældigt "kvitrer" ( frekvensmodulerer ) deres sendere hurtigt nok til at undgå selvforstyrrelser med retur fra genstande over en vis minimumsafstand; denne type radar kan registrere og række statiske mål. Denne fremgangsmåde bruges ofte i radarhøjdemetre , i meteorologi og i oceanisk og atmosfærisk forskning. Den landing radar på Apollo Lunar Module kombineret både CW radar typer.

CW bistatiske radarer bruger fysisk separate transmissions- og modtageantenner for at mindske selvforstyrrelsesproblemerne i monostatiske CW-radarer.

Laserfysik

I laserfysik og -teknik henviser "kontinuerlig bølge" eller "CW" til en laser, der producerer en kontinuerlig udgangsstråle, sommetider benævnt "fritløbende", i modsætning til en q-switchet , forstærket eller modelåbnet laser som har en pulseret udgangsstråle.

Den kontinuerlige bølgeledende laser blev opfundet af den japanske fysiker Izuo Hayashi i 1970. Den førte direkte til lyskilderne inden for fiberoptisk kommunikation , laserprintere , stregkodelæsere og optiske diskdrev , kommercialiseret af japanske iværksættere, og åbnede området for optisk kommunikation , der spiller en vigtig rolle i fremtidige kommunikationsnetværk . Optisk kommunikation gav på sin side hardwaregrundlaget for internet- teknologi og lagde grundlaget for den digitale revolution og informationsalderen .

Se også

Referencer

^ LD Wolfgang, CL Hutchinson (red) ARRL-håndbogen for radioamatører , Sixty Afte Edition , ( ARRL , 1991) ISBN 0-87259-168-9 , side 9-8, 9-9
^ Johnstone, Bob (2000). Vi brændte: japanske iværksættere og smedning af den elektroniske tidsalder . New York: BasicBooks. s. 252. ISBN 9780465091188 .
^ S. Millman (1983), A History of Engineering and Science in the Bell System , side 10 , AT&T Bell Laboratories
^ Den tredje industrielle revolution fandt sted i Sendai , Soh-VEHE International Patent Office, Japan Patent Attorneys Association

CW båndbredde beskrevet

[1] LD Wolfgang, CL Hutchinson (red) ARRL-håndbogen for radioamatører , Sixty Afte Edition , ( ARRL , 1991) ISBN 0-87259-168-9 , side 9-8, 9-9

[burning-2] Johnstone, Bob (2000). Vi brændte: japanske iværksættere og smedning af den elektroniske tidsalder . New York: BasicBooks. s. 252. ISBN 9780465091188 .

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

[soh-4] Den tredje industrielle revolution fandt sted i Sendai , Soh-VEHE International Patent Office, Japan Patent Attorneys Association

Languages

In other projects