Путеводитель в мир электроники. Книга 2
Шрифт:
Обзор современных способов получения информации
Мы завершаем разговор о радиоприемных устройствах небольшим обзором современных способов получения информации по радиоканалу. Сегодня стремительно возрастает популярность передачи по радио данных, кодированных в цифровом виде, то есть в виде нулей и единиц. Не подумайте, что наступает ренессанс «морзянки» — в обиход входит цифровой радиоканал. Самый простой из них имеют автомобильные сигнализации. Брелок-передатчик при нажатии кнопки излучает в эфир кодовую посылку, в которой зашифрованы код опознавания «свой-чужой», команда, по которой, например, нужно открыть дверь автомобиля. Приемник, установленный в машине, постоянно прослушивает эфир и, получив нужный код, выдает команду на то или иное действие. Несмотря на кажущуюся простоту, и передатчик, и приемник автомобильной сигнализации оснащены микропроцессорами (микроконтроллерами), которые обрабатывают
Автомобильная индивидуальная сигнализация — малая часть того, что может обеспечить современная радиотехника для предотвращения кражи транспортных средств. Сейчас идет практическая реализация глобальной системы охраны, которая немедленно передаст сигнал тревоги на компьютер соответствующих служб, сообщив местонахождение угнанного автомобиля. Понятно, что необходимой аппаратурой должны быть оборудованы все автомобили. Это — дело недалекого будущего.
Совершая поездку на автомобиле, водители часто слушают радиоприемники. Кроме развлечения, это позволяет оперативно узнавать о погодных условиях и пробках на дорогах. Но сводки передаются не так часто. Чтобы постоянно иметь «под рукой» важную информацию, сегодня в УКВ-диапазоне работают станции RDS,которые передают цифровой сигнал одновременно со звуковой радиопередачей. Эта информация может быть выведена на дисплей автомобильного приемника «бегущей строкой». Россия пока отстает от всего мира по масштабам развития RDS вещания — оно имеется только в нескольких крупных Городах. Но, хочется верить, развиваться будет быстро.
Очень напоминает систему RDS телевизионная служба «телетекст». Телевизор, оснащенный декодером телетекста, может выводить на экран в буквенно-цифровом виде передаваемую телецентром в перерывах между кадрами изображения информацию. Функция телетекста есть практически во всех современных телевизорах. Информация здесь также передается в цифровом виде.
Сколько существует человечество, всегда актуальной была проблема определения своего местонахождения на земной поверхности. Сегодня сделать это очень просто — достаточно иметь в кармане приемник GPS сигнала. Система GPS — это 24 спутника на околоземной орбите, по сигналу с которых можно определить свои географические координаты: широту и долготу. Приемники GPS сигнала могут быть как очень простыми и дешевыми, дающими только информацию о координатах, а могут выводить на цветной монитор электронную карту с возможностью масштабирования, отмечать маршрут передвижения, обсчитывать скорость продвижения на каждом участке.
Прочно вошла в нашу жизнь пейджинговая связь, первые опыты внедрения которой относятся аж к 1956 г.! Пейджинговая система также использует радиоканал, по которому непрерывно передаются сообщения для абонентов в цифровом виде. Каждое сообщение имеет свой уникальный код, и оно попадает на приемное устройство абонента (пейджер), которому и адресуется. Недостаток пейджинговой связи кроется в невозможности обратной передачи сообщения, но тем не менее она используется так же широко, как и сотовая связь, — благодаря своей дешевизне. В 1992 г. создана общеевропейская система пейджинговой связи «European Radio Message System», работающая в полосе частот 169,4—169,8 МГц. В настоящее время около 90 % стран используют разработку фирмы «Motorola», датируемую 1993 Эта разработка, называемая FLEX, обладает повышенной помехоустойчивостью и скоростью передачи данных. Пейджинговые системы имеют междугородный и общеевропейский роуминг, то есть сообщение дойдет до абонента, где бы он ни находился.
Теперь поговорим о такой широко распространенной ныне области, как радиолокация. Радиолокационные станции используются сегодня не только и даже не столько в военных целях, сколько помогают безопасному передвижению транспорта — самолетов и кораблей. Миниатюрное локационное оборудование есть даже на небольших прогулочных яхтах и одноместных самолетах. Оно входит в обязательный набор технических средств аэропортов — без радиолокации современные самолеты не могут ни взлететь, ни сесть на посадочную полосу. Радиолокация используется и в научных целях — для исследования ионосферы и даже для изучения планет Солнечной системы.
Первые опыты по радиолокационному обнаружению объектов относятся к 30-м гг. XX в., причем ведущие мировые страны (СССР, Англия, Германия, США) стали заниматься этой проблемой практически одновременно, но в обстановке строжайшей секретности. Поначалу к технике радиолокации военные руководители относились прохладно, не доверяли новым технологиям. Но произошла большая трагедия, и это в значительной степени способствовало изменению мнения на предмет использования локаторов.
В 1941 г., 7 декабря, японский флот состоявший из шести авианосцев с 360 самолетами, двух линкоров, трех крейсеров, девяти эсминцев и шести подводных лодок, скрытно подошел к американской базе Перл-Харбор,
Техника радиолокации сегодня находится на очень высоком уровне и продолжает развиваться. С ее помощью можно определить направление на объект, его высоту над поверхностью и скорость перемещения. Поражает и разрешающая способность технических средств: некоторые станции могут распознать цель с максимальным размером около 20 см на расстоянии 1500 км!
Как устроена простейшая радиолокационная станция? Она состоит из передатчика и приемника, расположенных рядом. Передатчик формирует короткие импульсы, которые с помощью направленных антенн излучаются в сторону объекта. Достигнув цели, радиоволна отражается от нее и спустя некоторое время возвращается к приемнику. Для прохождения пути от РЛС до цели и обратно волне потребуется некоторое время, которое, учитывая постоянство скорости распространения волны, легко пересчитать в расстояние. В самом простом случае измерить расстояние можно с помощью… осциллографа (рис. 11.71).
Рис. 11.71. Измерение расстояния до объекта средствами РЛС
В момент излучения импульса (1) запускается развертка осциллографа и антенна переключается на прием. Отраженный импульс (2) приходит спустя некоторое время t, поэтому, помножив полученное. время на калибровочный множитель, можно определить расстояние. А можно нанести на экран осциллографа сетку и проградуировать ее непосредственно в единицах расстояния, например в километрах.
Более сложные РЛС кругового обзора изготавливаются с поворотной антенной, перемещение которой синхронизируется с лучом на специальной осциллографической трубке, в центре которой условно находится РЛС, а сканирующий луч постоянно перемещается по радиусу, отмечая точками объекты.
Радиолокационные станции широко используются для зондирования ионосферы, когда антенна РЛС направляется вертикально вверх. Зондирование осуществляют на частотах от 0,5 до 20 МГц. Результатом этой работы является получение высотно-частотной характеристики ионосферы. Это нужно для прогнозирования эффективности работы коротковолновых линий связи. Поскольку в моменты ионосферных возмущений (это наиболее четко проявляется в полярных районах) наступает резкое ухудшение параметров связи, важно своевременно обнаружить такие явления и предупредить соответствующие службы. Интересно отметить, что результаты наблюдений за ионосферой вместе с наблюдениями за другими геофизическими явлениями позволяют составлять прогнозы поведения ионосферы вперед на несколько лет!
Радиоастрономия — эта область науки проделала за несколько десятилетий путь от зарождения до расцвета. Совершено множество открытий источников излучения, находящихся во Вселенной и в не видимых обычным глазом — квазаров, пульсаров. Специальные радиотелескопы, принимающие космическое излучение, занимают на земле километровые площади, являясь уникальными техническими сооружениями. Колоссальный рывок совершила радиоастрономия и на пути к объяснению картины зарождения Вселенной. В частности, было открыто реликтовое излучение. Как известно, теория зарождения Вселенной в результате Большого взрыва, была построена советским математиком А. А. Фридманом в 1922–1924 гг. В частности, из этой теории следовало, что Вселенная в далеком прошлом не имела ни отдельных небесных тел, ни галактик, а все вещество было однородным, очень плотным и быстро расширялось. В начале 1940-х гг. американским физиком Г. Гамовым на основе теории Фридмана сделано предположение о том, что температура этого однородного вещества была огромной. Физик высказал предположение: в сегодняшней вселенной должно существовать слабое излучение, оставшееся от эпохи большой плотности. И действительно, в 1965 г. американские физики А. Пензиас и Р. Вилсон открыли реликтовое излучение, доказав справедливость теории «горячей вселенной».