Файл: Образования российской федерации.docx

– их периодом. – фазой колебаний. Величина, обратная периоду колебаний называется их частотой:

– греческая буква ню. В России используется переменный электрический ток стандартной частоты 50 Гц, в США стандартная частота переменного электрического тока составляет 60 Гц.

Бегущая волна
Рассмотрим принципиальную возможность передачи сигнала без искажений. Для простоты предположим, что средой передачи сигнала служит ось , причём передатчик находится в точке с координатой 0. Обозначим буквой физическую величину, значения которой характеризуют состояние среды. Значения величины в данной точке являются функциями координаты точки и момента времени :

В момент времени передатчик переводит значение величины в состояние . Сигнал распространяется вдоль оси с некоторой скоростью , следовательно, в момент времени в точке значение величины будет таким же, каким оно было в точке 0 в момент времени


Обычно функцию, стоящую в правой части равенства преобразуют так

---

, чтобы её аргумент стал безразмерным:

размерность коэффициента совпадает с размерностью частоты T^-1, коэффициент называется волновым числом, его размерность обратна размерности длины L^-1.
Если значения величины удовлетворяют уравнению, которое мы получили, то говорят, что вдоль оси распространяется бегущая волна. Приведённые выше выкладки доказывают, что бегущая волна передаётся без искажений. Действительно, в этом случае приёмник, который находится в точке , в момент времени фиксирует то самое значение, которое было в точке 0, где установлен передатчик, в момент времени

отношение равно скорости распространения сигнала: для любой точки с координатой , любого момента времени и любого числа , удовлетворяющих условию

значение будет одним и тем же – равным .
Передача электрического сигнала
Электрическим сигналом служит сила тока (токовый сигнал) или электрический потенциал (потенциальный сигнал). Для определённости мы будем говорить о потенциальном сигнале, который передаётся по двухпроводной линии, параллельной оси . Линия связи характеризуется погонными (приходящимися на единицу длины) значениями следующих физических величин: индуктивности , сопротивления , ёмкости

---

и проводимости изоляции проводов . Индуктивность провода характеризует связь между изменениями магнитного поля электрического тока, текущего по проводу, и силы этого тока, ёмкость характеризует способность провода накапливать электрический заряд. Сила тока , протекающего через поперечное сечение провода, в точке x в момент времени и потенциал в точке x в момент времени удовлетворяют следующей системе дифференциальных уравнений:



Исследование этих уравнений показывает, что электрический сигнал не может распространяться по проводам в виде бегущей волны, но в том случае, когда значения погонных значений индуктивности, сопротивления, ёмкости и проводимости изоляции пропорциональны:

система допускает решение вида . Так как множитель не зависит от времени, приёмник может однозначно восстановить потенциальный сигнал, отправленный передатчиком. Линия передачи электрического сигнала, для которой справедливо условие пропорциональности значений индуктивности, сопротивления, ёмкости и проводимости изоляции, называется линией без искажений.
Волновое сопротивление
Рассмотрим однопроводную линию связи без искажений: контакты передатчика подключены к узлам и , контакты приёмника подключены к узлам и , потенциалы узлов и нулевые, узлы

---

и соединены электрическим проводом (рисунок Однопроводную линия связи, файл PP_Разработка Web-служб). На практике нулевой потенциал реализуется с помощью заземления - провода, соединённого с металлической пластиной, закопанной в землю (этот провод называется общим проводом). Будем считать, что при

---

в электрической цепи ток отсутствует. В момент времени начинает повышаться потенциал узла . Потенциальный электрический сигнал распространяется по проводу в виде бегущей волны:

с конечной скоростью, равной отношению . Если длина провода равна , то потенциал узла начнёт увеличиваться в момент времени

Однако потенциал узла должен оставаться нулевым. С точки зрения математики это означает, что в приёмнике возникает отражённая волна, которая двигается со скоростью от узла к узлу . Сумма значений потенциала исходной и отражённой волны в точке тождественно равна нулю, в то же время в других точках проводника между узлами и значения потенциала отражённой волны складываются со значениями потенцциала исходной бегущей волны и искажают их. Для того, чтобы отражённая волна не возникала, приёмник должен полностью поглощать исходную волну, это будет происходить в том случае, когда сопротивление приёмника равно так называемому волновому сопротивлению провода . В ходе проектирования линий связи всегда стараются подобрать параметры проводов так, чтобы амплитуды отражённых волн были как можно меньше.
Модуляция электрических сигналов
«При формировании сигнала, поступающего в сеть электросвязи, необходимо учитывать среду передачи, для чего сигнал преобразовывается в соответствующий вид, но с сохранением основных свойств первичного сигнала. Такое преобразование сигнала называется модуляцией. В пункте приёма осуществляется обратное преобразование (демодуляция). В процессе взаимосвязи удалённых объектов происходит как передача, так и приём сигналов на каждом из корреспондирующих удалённых объектов. В связи с этим на любом из них должны осуществляться как модуляция (при передаче), так и демодуляция (при приёме сигнала). Устройство, осуществляющее эти две функции, называется модемом…

---