"Каналы связи. Передача информации"

1.Кабельные каналы для целей телекоммуникаций исторически использовались первыми. Да и сегодня по суммарной длине они превосходят даже спутниковые каналы. Основную долю этих каналов, насчитывающих многие сотни тысяч километров, составляют телефонные медные кабели. Эти кабели содержат десятки или даже сотни скрученных пар проводов. Полоса пропускания таких кабелей обычно составляет 3-3,5 кГц при длине 2-10 км. Эта полоса диктовалась ранее нуждами аналогового голосового обмена в рамках коммутируемой телефонной сети. c учетом возрастающих требованиям к широкополосности каналов скрученные пары проводов пытались заменить коаксиальными кабелями, которые имеют полосу от 100 до 500 МГц (до 1 Гбит/с), и даже полыми волноводами. Именно коаксиальные кабели стали в начале транспортной средой локальных сетей ЭВМ(10base-5 и 10base-2; см. рис. 3.1.1).

Рис. 3.1.1. 1 - центральный проводник; 2 - изолятор; 3 - проводник-экран; внешний изолятор

2. Витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы. Самый простой вариант витой пары - телефонный кабель.
Витые пары имеют различные характеристики, определяемые размерами, изоляцией и шагом скручивания. Дешевизна этого вида передающей среды делает её достаточно популярной для вычислительных сетей.
Основной недостаток витой пары - плохая помехозащищённость и низкая скорость передачи информации. Технологические усовершенствования позволяют повысить скорость передачи и помехозащищённость (экранированная витая пара), но при этом возрастает стоимость этого типа передающей среды.

Коаксиальный кабель по сравнению с витой парой обладает более высокой механической прочностью, помехозащищённостью.
Для промышленного использования выпускается два типа коаксиальных кабелей: толстый и тонкий. Толстый кабель более прочен и передаёт сигналы нужной амплитуды на большее расстояние, чем тонкий. В то же время тонкий кабель значительно дешевле.

3.   Оптоволоконный кабель - идеальная передающая среда, он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения. 

Сигнал в оптоволоконных каналах передается по стеклянной нити, диаметром 0.1-0.2 мм, состоящей из светонесущего сердечника, диаметром 2-30 микрометров и оболочки. Оболочка и сердечник имеют разные коэффициенты преломления, которые обеспечиваются добавкой в стекло окислов разных металлов (чаще всего - германия и кремния). С уменьшением диаметра сердечника возрастает полоса пропускания оптического волокна и качественные показатели системы связи. Однако, при этом возрастают технологические трудности, как при изготовлении волокна, так и при сращивании отдельных звеньев, что приводит к увеличению стоимости. 

Преимущество волоконной оптики несомненно: реализуемые в оптических каналах скорости передачи информации пока недостижимы для медных кабелей. 

Использование светового сигнала обеспечивает абсолютную независимость от электромагнитных помех природного происхождения и возникающих в результате функционирования самых разнообразных технических устройств на производствах, транспорте, в системах связи и в быту, а также отсутствие электромагнитного излучения от линии. Последнее гарантирует скрытность информации и принципиальную невозможность несанкционированного бесконтактного доступа. Это свойство позволяет использовать его в сетях, требующих повышенной секретности информации.

Оптические кабели находят все более широкое применение - от магистральных линий и корпоративных систем передачи данных до локальных компьютерных сетей.

4. Преимущества беспроводных сетей передачи данных:

- возможная альтернатива использования арендованных линий;
- экономичность. Например, для организации временных сетей при частых структурных перестройках в организации, связанных с изменением конфигурации кабельной сети;
- объединение в сеть компьютеров там, где прокладка кабеля часто невозможна технически.

Беспроводное сетевое оборудование предназначено для передачи по радиоканалам информации (данных, телефонии, видео и др) между компьютерами, сетевыми и другими специализированными устройствами. В последнее время все большую популярность приобретает идея построения городской опорной сети с беспроводным доступом.

Первыми такими устройствами, работающими в топологии точка-точка были радиорелейные станции, использующие традиционную амплитудную или частотную модуляцию радиосигнала. 

Технологии и устройства, используемые при построении беспроводных сетей:

·                    сотовая связь с коммутацией каналов;

·                    пакетная радиосвязь;

·                    использование космических спутников (спутниковая связь);

·                    использование беспроводных мостов для соединения ЛВС;

·                    с использованием радиоинтерфейса;

·                    пейджинговая радиосвязь;

·                    с использованием лазерного оборудования;

·                    с использованием оптического оборудования и т.д.

"Информационное общество и информационная культура"

п1

View more presentations from Sweet-sweet.

"Информационное общество и информационная культура"

"Спектры. Виды спектров. Спектральный анализ"

Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение) - не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн l 400—10 нм. Вся область У. и. условно делится на ближнюю (400—200нм) и далёкую, или вакуумную (200—10нм); последнее название обусловлено тем, что У. и. этого участка сильно поглощается воздухом и его исследование производят с помощью вакуумных спектральных приборов.

Ближнее У. и. открыто в 1801 немецким учёным Н. Риттером и английским учёным У. Волластоном по фотохимическому действию этого излучения на хлористое серебро. Вакуумное У. и. обнаружено немецким учёным В. Шуманом при помощи построенного им вакуумного спектрографа с флюоритовой призмой (1885—1903) и безжелатиновых фотопластинок. Он получил возможность регистрировать коротковолновое излучение до 130 нм. Английский учёный Т. Лайман, впервые построив вакуумный спектрограф с вогнутой дифракционной решёткой, регистрировал У. и. с длиной волны до 25 нм (1924). К 1927 был изучен весь промежуток между вакуумным У. и. и рентгеновским излучением.

Ультрафиолетовое излучение разрушает сложные биологические молекулы и поэтому в больших дозах губительно действует на всё живое. Но оно сильно поглощается атмосферой.

На человека и животных малые дозы У. и. оказывают благотворное действие — способствуют образованию витаминов группы D, улучшают иммунобиологические свойства организма. Характерной реакцией кожи на У. и. является специфическое покраснение — эритема (максимальным эритемным действием обладает У. и. с l = 296,7 нм и l = 253,7 нм), которая обычно переходит в защитную пигментацию (загар). Большие дозы У. и. могут вызывать повреждения глаз (фотоофтальмию) и ожог кожи. Частые и чрезмерные дозы У. и. в некоторых случаях могут оказывать канцерогенное действие на кожу.

Инфракрасное излучение

Инфракра́сное излуче́ние — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм).





Оно было открыто в 1800 английским учёным В. Гершелем, который обнаружил, что в полученном с помощью призмы спектре Солнца за границей красного света (т. е. в невидимой части спектра) температура термометра повышается (рис. 1). В 19 в. было доказано, что и.и. подчиняется законам оптики и, следовательно, имеет ту же природу, что и видимый свет. В 1923 советский физик А. А. Глаголева-Аркадьева получила радиоволны с l ~ 80 мкм, т. е. соответствующие инфракрасному диапазону длин волн. Таким образом, экспериментально было доказано, что существует непрерывный переход от видимого излучения к И. и. и радиоволновому и, следовательно, все они имеют электромагнитную природу.


Инфракрасные волны излучаются нагретыми телами, поэтому инфракрасное излучение называют иногда тепловым. На него приходится около половины энергии солнечного излучения.
Инфракрасное излучение используется при аэрофотосъёмке, в бытовой технике(пульт дистанционного управления).

Дифракция света

В середине 17-го века итальянский учёный Франческа Мария Гримальди провёл опыт, который показал отклонение света от прямолинейного распространения и огибание им препятствий и назвал это явление дифракцией.

Дифра́кция во́лн (лат. diffractus — буквально разломанный, переломанный) — явление, которое можно рассматривать как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Первоначально понятие дифракции относилось только к огибанию волнами препятствий, но в современном, более широком толковании, с дифракцией связывают весьма широкий круг явлений, возникающих при распространении волн в неоднородных средах, а также при распространении ограниченных в пространстве волн. Дифракция тесно связана с явлением интерференции. Более того, само явление дифракции зачастую трактуют как частный случай интерференции (интерференция вторичных волн).

Дифракция волн наблюдается независимо от их природы и может проявляться:

• в преобразовании пространственной структуры волн. В одних случаях такое преобразование можно рассматривать как «огибание» волнами препятствий, в других случаях — как расширение угла распространения волновых пучков или их отклонение в определенном направлении;
• в разложении волн по их частотному спектру;
• в преобразовании поляризации волн;
• в изменении фазовой структуры волн.

В начале 19-го века Огюстен Френель стал автором теории дифракции в ближней волновой зоне.

Вопрос 1.
Строение глаза:


Роль хрусталика: динамичная фокусировка изображения на сетчатку.Может менять свою форму, почти мгновенно "наводя фокус", за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали.


Вопрос 2.


Аккомода́ция (от лат. accommodatio — приспособление, приноровление) — приспособление органа либо организма в целом к изменению внешних условий(Изменение преломляющей силы оптической системы глаза для восприятия объектов, расположенных на разном расстоянии).


Вопрос 3.


Самое удобное расстояние для рассматривания объектов глазом для людей, не имеющих дефектов зрения, - примерно 25 см. Это расстояние называют расстояние наилучшего зрения.


Вопрос 4.


Дальнозоркость (гиперметропия) — особенность рефракции глаза, состоящая в том, что изображения далеких предметов в покое аккомодации фокусируются за сетчаткой. Дальнозоркость может быть исправлена при помощи собирающих линз
Близорукость (миопия)  — это дефект зрения, при котором изображение падает не на сетчатку глаза, а перед ней из-за того, что преломляющая система глаза обладает увеличенной оптической силой и слишком сильно фокусирует (относительно данного передне-заднего размера глазного яблока). Близорукость может быть исправлена при помощи рассеивающих линз.


Вопрос 5.


Смотреть вдаль нужно для того,чтобы дать глазам передохнуть.


Вопрос 6.


Оптические приборы — это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной) преобразуется (пропускается, отражается, преломляется, поляризуется). Они могут увеличивать, уменьшать, улучшать (в редких случаях ухудшать) качество изображения, давать возможность увидеть искомый предмет косвенно.
Это телескопы, стереотрубы, зрительные трубы, призменные бинокли, призменные монокуляры, телескопические лупы,фотоаппараты, микроскопы.

Устройство и принцип работы телескопа

Устройство телескопа
Телескоп состоит из следующих узлов: труба телескопа, монтировка универсальная, стойка с тремя опорами, шарнир.
Труба является основной частью телескопа, в которой вмонтированы оптические узлы: главное зеркало, плоское диагональное зеркало, оптический искатель, совмещенный с механизмом фокусировки, в который вставляются окуляры и линза Барлоу.
Главное зеркало установлено в оправу и может при необходимости юстироваться с помощью винтов.
Диагональное зеркало установлено на кронштейне и может при необходимости юстироваться винтами.
Входное отверстие трубы по окончании работы закрывается крышкой.
Оптический искатель работает совместно с окуляром и состоит из объектива и диагонального зеркала.
Для установки наилучшей резкости фокусировочная трубка вместе с вставленным в нее окуляром перемещается вдоль оптической оси по резьбе.
Пломбы установлены на оправе главного зеркала на винтах.
Монтировка универсальная с возможностью перехода от альтазимутальной к экваториальной. С помощью шкалы широт шарнира телескоп может быть установлен на широту места наблюдения.
В кронштейне установлен противовес, который перемещается с помощью маховичка, но его нужно слегка отвернуть по резьбе.
Головка монтировки имеет полярную ось и ось склонений. Обе снабжены стопорными винтами, фиксирующими положение осей и двумя винтами тонких движений, позволяющими слегка поправить положение трубы, а также следить за суточным движением небесных объектов, плавно двигая телескоп вслед за объектом в пределах (5,5(.
Стойка состоит из двух труб, которые соединяются между собой по резьбе. Благодаря этому телескоп может быть смонтирован в настольном или напольном варианте. На стойке закрепляются три опоры.

Принцип действия
Принцип действия телескопа состоит в том, что главное зеркало телескопа стоит изображение предметов, которые рассматриваются с увеличением через окуляр.