Фізичні основи сучасних бездротових засобів зв’язку та комунікацій

 
 

Дистанційні пульти керування. Кожен з вас користувався дистанційним пультом для телевізора.

А чи знаєте ви, як він працює? Можливо, хтось звернув увагу на те, що пульт діє, якщо він спрямований певним чином на телевізор, що керування телевізором здійснюється в моменти натискання кнопок на пульті та що на пульті й телевізорі є червоні світлодіоди.

При натисканні на кнопку пульта спрацьовує мікросхема в ньому, яка визначає код натиснутої кнопки та формує «повідомлення для телевізора» — послідовність електричних імпульсів, що містить код пульта й код кнопки, які подаються на випромінювач (інфрачервоний світлодіод). Випромінювач передає світлові сигнали на фотоприймач, що міститься на відповідному пристрої (телевізорі, музичному центрі або кондиціонері). Прийнявши світловий сигнал, фотоприймач перетворює його в послідовність електричних імпульсів, які надходять на мікросхему блока керування пристроєм. А вона у свою чергу вже формує сигнали для управління функціями відповідного пристрою. Тобто після того, як ви натиснули одну з кнопок пульта дистанційного керування, спочатку електричні імпульси перетворяться на світлові сигнали, а потім знову — в електричні імпульси. Зручність такої системи в тому, що за допомогою послідовності імпульсів (електричного сигналу) можна записати дуже велику кількість інформації. Це дозволяє не тільки дистанційно керувати пристроєм, а й використовувати практично для кожного електронного пристрою свій унікальний код, щоб не відбулося помилкового спрацювання інших електронних пристроїв.

Мережеві бездротові засоби зв’язку. Інфрачервоні засоби зв’язку є досить надійними, проте мають кілька недоліків. По-перше, інфрачервона технологія працює тільки в зоні «прямої видимості» і є тільки «парною» технологією.



 

Для подолання проблем, що притаманні системам інфрачервоного зв’язку, була розроблена технологія Bluetooth. Ця технологія забезпечує бездротовий зв’язок на відстані 10 або 100 метрів між різноманітними типами електронних пристроїв (мобільні телефони й аксесуари до них, портативні та настільні комп’ютери, принтери, бездротові миші тощо) (мал. 189).

Технологія Bluetooth була розроблена в 1998 р. групою провідних компаній у галузі телекомуніка-цій. Bluetooth — це можливість об’єднувати в локаль

ні мережі будь-яку техніку: від мобільного телефону й комп’ютера до холодильника.

Інший бездротовий засіб зв’язку — Wi-Fi роутер (мал. 190) — пристрій, що дозволяє об’єднувати в мережу комп’ютери, ноутбуки, телефони, планшети, принтери, телевізори (Smart TV) й користуватися Інтернетом з усіх пристроїв одночасно.

Супутниковий зв’язок. Початком історії систем су-путникового зв’язку можна вважати 1958 р., коли в США запустили перший супутник зв’язку. З 1964 р. майже одночасно в СРСР і США почалося створення перших систем су-путникового зв’язку. У системі супутникового зв’язку умовно можна виділити чотири основні компоненти (мал. 191): космічний, сигнальний, наземний і користувацький.


Функції космічного сегмента полягають у проектуванні супутників, розрахунку орбіти й параметрів їх запуску, а також у забезпеченні виведення супутників на орбіту та їх експлуатації. Сигнальна частина визначає спектр частот, на яких буде здійснюватися зв’язок, досліджує вплив відстані на організацію й підтримку зв’язку, затверджує схеми модуляції та протоколи передачі даних. Наземний сегмент забезпечує конструювання й розміщення наземних станцій, визначає типи антен, які використовують для різних додатків, а також забезпечує ефективний доступ до каналів супутника. До користувацького сегмента належить устаткування абонентів.

Супутник — пристрій зв’язку, що приймає сигнали від наземної станції, підсилює та ретранслює їх одночасно на всі наземні станції, що перебувають у зоні його обслуговування. Головними компонентами супутника є ретранслятор (із приймальними та передаючими антенами) і космічна платформа.

Бортовий ретранслятор приймає сигнали земних станцій, підсилює їх і передає на землю. За допомогою бортових антен сигнал, що передається супутником на землю, фокусується в один або кілька променів, що забезпечує формування необхідної зони обслуговування.

Космічна платформа призначена для підтримки роботи супутника зв’язку. Основними функціями космічної платформи є забезпечення бортового ретранслятора електроживленням й утримання супутника на заданій орбіті. До складу космічної платформи можуть входити: центральний процесор; радіоелектронне обладнання; антенні системи; система орієнтації й стабілізації; двигуни; система електроживлення (акумулятори та сонячні батареї). Електроживлення бортової апаратури здійснюється зазвичай від сонячних батарей і резервних акумуляторів.

Стійкість супутника й потрібна орієнтація антен підтримуються системою орієнтації й стабілізації. Її задача — слідкувати за орієнтацією супутника в просторі та параметрами орбіти. У разі потреби корекції положення на супутник (з наземної керуючої станції) передаються відповідні команди. Після надходження команд на супутнику вмикається відповідне обладнання і здійснюється корекція його орбіти. Супутник, залишений людиною напризволяще, через деякий почне рухатися по випадковій орбіті й перетвориться в пристрій, не придатний для забезпечення зв’язку.

Розмір і вага супутника обмежені в основному можливостями транспортних засобів (ракет-носіїв), вимогами до сонячних батарей і обсягами пального. Зазвичай супутник зв’язку придатний до експлуатації протягом десяти років.

Мобільний зв’язок. Одним з видів мобільного радіозв’язку є стільниковий зв’язок. Основним технічним компонентом цього виду зв’язку є стільникова мережа. Зона покриття певного оператора мобільного зв’язку ділиться на «стільники», що визначаються зонами покриття окремих базових станцій. Сусідні стільники частково перекриваються й усі разом утворюють мережу.

Увімкнений стільниковий телефон аналізує радіоефір і визначає сигнал найближчої базової станції. Після цього телефон надсилає на цю станцію свій унікальний ідентифікаційний код. Телефон і станція підтримують постійний радіоконтакт і періодично обмінюються пакетами даних. При переміщенні абонента його телефон постійно аналізує радіоефір й обмінюється даними вже з іншими базовими станціями, які на той момент є найближчими до абонента.

Формуємо КОМПЕТЕНТНІСТЬ

Я поміркую й зможу пояснити

1. У чому відмінність між аналоговим та цифровим способами передавання даних?

2. Як працює пульт дистанційного керування?

3. Назвіть основні сегменти супутникового зв’язку й опишіть їхнє призначення.


Перевірте себе

Рівень А (початковий)

1. Укажіть фізичну величину, яка визначає гучність звуку.

А частота коливань В амплітуда

Б фаза коливань Г енергія коливань

2. Укажіть різновид коливань, який є електромагнітною хвилею.

А світло В інфразвук

Б звук Г хвилі на поверхні води

3. Укажіть довжину хвилі, частота якої 5 Гц, а швидкість поширення 12 м/с.

А 0,42 м Б 2,4 м В 4,2 м Г 24 м

4. Укажіть, як коливаються частинки в повздовжній хвилі.

А перпендикулярно до напрямку поширення хвилі Б паралельно до напрямку поширення хвилі

В хаотично лише в горизонтальній площині, в інших площинах — упорядковано

Г упорядковано лише у вертикальній площині, а в усіх інших — хаотично

5. Укажіть визначення довжини хвилі.

А відстань між найнижчою й найвищою точками хвилі Б відстань, на яку поширюється хвиля протягом одного періоду коливань В відстань між двома будь-якими точками хвилі

Г відстань, на яку поширюється хвиля протягом двох періодів коливань

6. Укажіть назву пристрою, що слугує для передачі електромагнітних хвиль.

А провідник з постійним струмом

Б котушка з постійним струмом В лінії електропередач Г відкритий коливальний контур

Рівень В (середній)

1. Основними характеристиками звукових хвиль є...

А гучність, тембр, шум, висота звуку

Б гучність, тембр, висота звуку, скрип В гучність, висота звуку, частота, амплітуда Г гучність, висота звуку, тембр, луна

2. Укажіть швидкість поширення звуку у вакуумі.

3. Поміж перерахованих нижче хвиль укажіть повздовжні.

А хвилі на поверхні води Б звукові хвилі

В хвилі, що утворюються внаслідок коливання шнура Г електромагнітні хвилі

4. На малюнку 192 зображено сліди, які одночасно залишили на рухомій пластинці голки, прикріплені до ніжок чотирьох камертонів, що коливаються. Гучність якого камертона є найбільшою?

Рівень С (достатній)

1. Укажіть джерело, яке випромінює лише в інфрачервоному й видимому діапазоні.

А лампа розжарювання В тіло людини

Б електрична дуга Г ртутно-кварцева лампа

2. Радіолокатор працює на частоті 1300 Гц. Укажіть значення дальності радіолокації.

3. Укажіть рядок, у якому назви видів електромагнітного випромінювання розміщені в порядку зменшення довжини хвилі.

А видиме світло, радіохвилі, інфрачервоне, рентгенівське, ультрафіолетове й g-випромінювання

Б g-випромінювання, рентгенівське, ультрафіолетове випромінювання, видиме світло, інфрачервоне випромінювання та радіохвилі В радіохвилі, ультрафіолетове випромінювання, видиме світло, інфрачервоне випромінювання, рентгенівське випромінювання та g-випромінювання

Г радіохвилі, інфрачервоне випромінювання, видиме світло, ультрафіолетове, рентгенівське та g-випромінювання

Рівень D (високий)

1. Сигнал ехолота повернувся через 0,4 с після відправлення. Яка глибина водойми, якщо швидкість поширення ультразвуку 1,5 км/с?

А 100 м Б 200 м В 300 м Г 450 м

2. Укажіть особливість земної атмосфери, що дозволяє використовувати короткі хвилі для зв’язку між континентами.

А наявність іоносфери В наявність тропосфери

Б наявність стратосфери Г наявність хмар

3. Поясніть, як змінюється швидкість звуку з підвищенням температури середовища.

Світ звуків такий різноманітний, а чи можеш ти їх розпізнати? Створи власну фонотеку загадок «Угадай звук».

Яку руйнівну силу має звук? Що ми можемо зробити для вирішення проблеми міського шуму? Як за допомогою звуку можна бачити?

Відповіді на ці та багато інших цікавих запитань дізнайтеся, виконуючи проекти

«Звички в житті людини», «Вібрації й шуми та їхній вплив на живі організми», «застосування інфра- та ультразвуків у техніці»

А чи можете ви уявити сучасний світ без практичного використання електромагнітних хвиль? Скільки джерел електромагнітних хвиль є поряд з вами у класній кімнаті, вдома, у місті? Чи можна сховатись від електромагнітних хвиль?

виконайте проекти «електромагнітні хвилі в природі й техніці» та «вплив електромагнітного випромінювання на організм людини» й отримайте відповіді на ці запитання.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.