Наносекунды: 4. Информационная емкость радиоволны

0
534

Запись звука в радиоволне с помощью амплитудной модуляции. Берется несущая волна определенной частоты (зеленая линия), затем ее амплитуда делается то больше, то меньше, в соответствии с записываемым сигналом (красная линия), и получается амплитудно-модулированная волна на выходе (синяя линия). Изображение с сайта almico.com

Радиоволны нам нужны не просто сами по себе, а для передачи информации. В принципе, более длинные волны, скажем в килогерцевом диапазоне, тоже подойдут для этих целей; они, собственно, и используются в некоторых технических приложениях. Но у них есть своя слабость — у них маленькая информационная емкость.

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ:  Англоязычная магистратура НГУ вошла в число лучших образовательных программ по аналитике в Азии

Цифровой сигнал, закодированный в волне с помощью частотной манипуляции. Изображение с сайта ru.wikipedia.org

Подсчет тут простой. Радиоволна в виде идеального гармонического колебания не представляет для нас никакой ценности, потому что она не несет никакой информации. Закодировать информацию — хоть аналоговую, в виде плавного сигнала, хоть цифровую, в виде последовательности битов, — в радиоволну можно, лишь модулируя ее характеристики (т. е. регулярно изменяя их то так, то этак). Есть разные способы модуляции: амплитудная (AM), частотная (FM) и другие, более сложные. Но все их объединяет фундаментальное ограничение: закодированный сигнал меняется медленнее несущей частоты. Грубо говоря, на каждый бит информации вам нужно выделить одно или несколько колебаний; вы не сможете в одно колебание уместить несколько битов. Так что если вы возьмете радиоволну с частотой 10 кГц, то аудиосигнал (звук с частотой до нескольких кГц) в ней уместится, но вот телевизионный сигнал — уже нет. Цифровой сигнал передавать по ней можно, но скорость не будет превышать скромного килобайта в секунду.

ЧИТАТЬ ТАКЖЕ:  Инвестиционные структуры под эгидой ГК «Ростех» заинтересовались разработками сибирских ученых

Теперь мы видим еще одну причину, по которой наносекундный диапазон столь важен для нас. Передавая информацию по беспроводным каналам, мы привыкли оперировать с потоками порядка мегабайтов в секунду. Получается, на каждый бит выделяется не более нескольких наносекунд. А значит, несущая волна должна колебаться еще быстрее, чтобы вместить в себя такой поток информации.


Пикосекунды. Атомное движение Электромагнитные колебания