Как зашифровать в электромагнитных волнах информацию? Нужно придумать, что для нас будет информацией, нужна система знаков. Само наличие или отсутствие сигнала может быть информацией, например об исправности прибора, вообще о наличии поблизости излучателя радиоволн. Но это все примитивно.
Вы наверняка слышали об азбуке Морзе. Это шифр, в котором буквы, цифры и другие знаки представляется в виде последовательности длинных и коротких сигналов с паузами между ними (см. рис. 10).
Рис. 10. Информация в волне
Что может использоваться в качестве сигналов? На письме эти длинные и короткие сигналы – это тире и точки, в звуковой передаче – это длинные и короткие по длительности звуки и т. д. Можно ли передать такой шифр с помощью электромагнитных волн? Да, например, можно сделать волну прерывистой.
Что мы, по сути, сделали? Мы сохранили электромагнитную волну с частотой, которая нам нужна для передачи этой волны, а информацию зашифровали в изменении амплитуды. На одном участке амплитуда какая-то большая, на другом – почти нулевая.
Такое изменение сигнала называется модуляцией: мы взяли один сигнал, выбрали один его параметр, в данном случае это амплитуда, и изменили его в соответствии со вторым сигналом, в котором заключена информация. Этот сигнал называется модулирующим, а тот первый, высокочастотный сигнал – несущим.
Мы могли бы изменять не амплитуду, а другой параметр, например частоту. Тогда при модулирующем сигнале промодулированный сигнал выглядел бы так (см. рис. 11), принцип понятен.
Рис. 12. Несущий и модулирующий сигнал
Можно ли взять модулирующий сигнал более сложный, чем импульсы разной длительности, например звуковую волну? Оказывается, можно. Частота звуковой волны достигает приблизительно 20 кГц, и это все еще намного меньше, чем частота радиоволн в десятки мегагерц (см. рис. 13).
Рис. 14. Модуляция звукового сигнала
Остается вопрос техники, как перевести механическую звуковую волну в электрический сигнал такой же формы – для этого создали микрофоны – и как промодулировать этим сигналом несущую волну – для этой задачи создали модулятор (см. рис. 15).
Рис. 15. Модулятор волны
Высокочастотное наполнение сигнала нужно для передачи волны, волна с такой частотой хорошо распространяется и удобно излучается, и принимается. Когда же высокочастотная радиоволна с переменной амплитудой достигает приемника, теперь стоит обратная задача: отделить звуковой сигнал от радиоволны, то есть провести демодуляцию (см. рис. 16).
Рис. 16. Демодулятор
Подробно устройство демодулятора мы сейчас разбирать не будем. И когда мы снова получим электрический сигнал, повторяющий звуковую волну, его можно подать на динамик, он вызовет колебания мембраны динамика, и мы услышим изначально зашифрованный в сигнале звук.
Посмотреть видеоурок.
https://youtu.be/YImynRGb8UI
Решим задачу
Домашнее задание: изучить п. 28; 29(письменно ответить на вопросы). Решить задачи:
1. На какую длину волны нужно настроить радиоприемник, чтобы слушать радиостанцию, которая вещает на частоте 106,2 МГц? Ответ дайте в метрах с точностью до тысячных.
2.Какую частоту имеет звук с длиной волны 2 см при скорости распространения 340 м/с? Ответ дайте в кГц.