Принципы беспроводной связи
Для реализации беспроводной связи (передачи информации через пространство) необходимо иметь источник, излучающий энергию в пространство, а с этой энергией, переносилась бы информация. Если заставить энергию меняться во времени, то есть закодировать её информацией, а в другой точке пространства приёмник энергии раскодировал её, то есть извлёк бы информацию. В качестве излучателя и приёмника можно использовать колебательные контура. В контуре необходимо создать незатухающие колебания (смотри генераторы гармонических колебаний), и заставить электромагнитную энергию излучаться в пространство. Для этого одна пластина конденсатора колебательного контура становится антенной.
Рисунок 58 Превращение колебательного контура в излучатель электромагнитной энергии
На рисунке показаны: В – силовые линии индукции магнитного поля, Е – силовые линии напряженности электрического поля. Эта электромагнитная энергия излучается в пространство (рис. 58б).
На рисунке 59б представлена временная диаграмма тока в антенне, соответствующего телеграфному сигналу азбуке Морзе «точка», «тире», или, что, тоже самое, передача в двоичном коде «единицы» на частоте f2, «нуля» на частоте f1. Правый участок частотой f2 соответствует передачи трёх единиц подряд. Такое кодирование, излучаемой энергии с целью передачи информации называется кодированием по частоте, или частотной модуляцией (FM) несущей частоты f2.. Частотная модуляция помехоустойчивая, поэтому для передачи информации с высоким качеством, радиостанции используют FM.
Рисунок 59 а,б,в Формы сигналов при частотной модуляции.
Однако, для передачи звука чаще используют амплитудную модуляцию. На рисунке 60 представлена амплитудная модуляция. Высокая несущая частота с амплитудой Iм0 (рис. 60б) изменяется по амплитуде по закону изменения звука (огибающая, рис. 60а). Приёмник извлекает огибающую (детектирует сигнал), то есть извлекает информацию.
Рисунке 60 Амплитудная модуляция
На рисунке 61представлена простая схема приёмника прямого усиления, состоящая из четырёх блоков: входного колебательного контура с приёмной антенной, усилителя высокой частоты (УВЧ, усиливает несущую частоту), детектора, выделяющего низкую частоту (огибающую) и усилителя низкой частоты (УНЧ, звуковой).
Колебательный контур передатчика настроен на резонансную частоту (несущая частота), которая модулирована информацией. Переменное электромагнитное поле несущей частоты, излучаемое в пространство, по закону электромагнитной индукции, создаст в приёмной антенне индукционный ток. Если приемный колебательный контур настроен на резонансную частоту передатчика, то в нём возникнут колебания, соответствующие колебаниям в передатчике. Поэтому, чем выше добротность контура, тем лучше он сможет выделить одну из близко расположенных несущих частот. Если добротность плохая, то можно одновременно принимать два и более передатчика, которые для принимающей стороны мешают друг другу.
Рисунок 61 Схема приёмника прямого усиления
При амплитудной модуляции информация закладывается в изменение амплитуды. Внешние электромагнитные поля, не связанные с передатчиком, также по закону электромагнитной индукции создают ток в антенне приёмника, искажая амплитуду несущей частоты передатчика, то есть искажают информацию. При частотной модуляции такого не происходит, так как искажается амплитуда, а информация заложена в частоте.