Перейти к основному содержимому

Радио

Почти одновременно с кинематографом появилось и радио (тоже в 1895 году).

Телеграф

Радио -- это про беспроводную передачу сигналов при помощи электромагнитных волн. До музыки дошли позже, сперва обходились азбукой Морзе.

Азбука Морзе была в ходу и до радио -- уже давно существовал проводной телеграф.

И телефон в то время уже тоже существовал (с 1875 года). Разумеется, проводной.

Про радио мы еще не раз будем вспоминать -- начиная с передачи телевизионного сигнала и далее до современных bluetooth и wi-fi. Поэтому сейчас -- коротко.

Модуляция

Из курса компьютерной графики вы, возможно, помните про частотный спектр и диапазоны волн -- длинные, средние, короткие, ультракороткие. При этом, бывает ещё и разная модуляция сигнала, то есть, способ упаковки полезного сигнала в радиопередачу. Нам же нужно, например, голос с частотой от 300 Герц до 3400 Герц передать на частоте, скажем, один мегагерц.  Амплитудная, фазовая и частотная модуляция сигнала

Что такое “передача на такой-то частоте”? Или, что то же самое “на такой-то длине волны”? Это значит, что существует так называемая несущая частота. Тот самый один мегагерц. Или не один -- тут от диапазона зависит. Вот, например, любимый всеми диапазон FM -- от 87 с половиной до 108 мегагерц.

Только FM -- это вообще-то не диапазон. Это вид модуляции. По-русски это называется частотной модуляцией, а диапазон называется -- ультракороткие волны. Причем, он разделен на части, есть еще и нижний, от 66 по 74 мегагерц, старые советские  радиоприёмники работали в этом диапазоне.

Как связывают полезный сигнал и несущую частоту?

Для этого используют модуляцию. Модуляции бывают разными, мы в это углубляться не будем, но в аналоговом радио используют две: амплитудную и частотную. В первом случае в сигнале несущей частоты меняется его амплитуда, частота при этом постоянная. Во втором случае амплитуда не меняется, но меняется частота. ЧМ-устройства сложнее схемотехнически, но зато передачи устойчивее к помехам. Не просто же так вы слушаете музыкальные радиостанции именно в FM. Хотя, сейчас более вероятно вы слушаете музыку из интернета.

Диапазон УКВ используется и для телевизионной передачи.

Радиодиапазоны ограничены по вместимости и за тем, что творится в эфире, следят непростые службы, под разные задачи выделены строго определенные диапазоны частот, про это вы можете почитать отдельно.

И здесь мы впервые сталкиваемся с понятием “полоса частот”. Например, аналоговый телевизионный сигнал передавался в полосе частот 7-8 МГц, и на рисунке хорошо видно, как мало относительно видеосигнала занимает звук в телевизионной передаче:

Два важных диапазона стоит запомнить, хотя это не про радиочастоты, а про людей обычный, механический, звук:

  • Человеческий слух работает в диапазоне примерно 20 Герц - 20 килогерц.
  • Для передачи разборчивой речи выделяют диапазон от 300 до 3400 Герц. Это так называемый телефонный диапазон. Голос там не очень выразительный, но разборчивый.

Эти два диапазона -- опорные для проектирования техники, связанной со звуком.

Здесь также уместно вспомнить школьную информатику, вузовскую цифровую обработку сигналов -- теорему Котельникова, Найквеста, Шеннона. Если не вдаваться в подробности, то все эти ученые объяснили нам, что:

::: info Для сигнала, представленного последовательностью дискретных отсчетов, точное восстановление возможно, только если частота дискретизации более чем в два раза выше максимальной частоты в спектре сигнала.

:::

Если вдруг для вас это новость, то мы к ней еще вернемся в теме про сжатие.

Вложения​