第454章 調製(二)
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無線電篇占用的篇幅的確多了些,顯得冗雜無聊,主要是這項科技我打算讓古人複刻並應用起來。
因為這項科技無論是對軍事還是對經濟發展都實在太過重要,古人開疆拓土橫跨大洲大洋也極其需要無線電的超遠程通訊能力。
如果是基礎科技和工業要求非常高的科技,古人短時間內哪怕複刻也複刻不了,我自然就不會贅述,一筆帶過給古人一個發展方向,也給讀者傳遞出一個古人遲早能發明出來的信息就好。
但如果是這種要寫到劇情裏的科技,我至少得讓讀者們知道這個東西大致是怎麽運作,又是什麽原理的,否則讀者們根本就代入不進去。
這一章調製器,就是無線電篇的最後一章,我盡量少用篇幅給它寫個大概,後麵的章節就寫古人的發展和擴張了。)
【已知調製就是調整電磁波的頻率、電磁波的強度、電磁波的相位三種。
先從調頻講起。
此前的振蕩器已經可以通過三極管、電容、電感、電阻組成的電路,實現將低頻長波信號變成高頻短波信號。
這已經算是調頻的一種方式,但它隻解決了從無到有的問題,而不能按需求精準改變電磁波的頻率高低。
但其實有了振蕩器以後,距離實現調頻已經很接近了。
理論上隻要控製電源輸出的電壓,就能夠根據輸入電壓的大小控製振蕩器發射頻率的高低。
但是不妨設想一下電源的幾種形式,固定電線供電、電池供電、手搖發電機供電。
這三種供電形式都能以做到精準控製電源輸出的電壓。
雖然手搖發電機似乎可以僅通過人轉動發電機手柄的快慢,就能實現輸出電壓的大小。
實際上的確可以做到,但是人不是機器,人的手難以保持勻速轉動,所以輸出的電壓大小雖然可變但根本不穩定。
這種不穩定不僅讓接收端難以解調出信號蘊含的正確信息,而且人也根本無法根據承載信息所需的頻率,去精準控製自己的手臂。
如果還是靠人的反應速能力來發送信息,那手搖還不如電鍵的效率來得高。
所以要解決這一點,還是得從振蕩器本身去下手。
比如增加一種可變電容的二極管。
當電容可變時,流通電路的電壓自然也能隨之改變,電磁波的頻率也就能隨電壓越大頻率越高,電壓越小頻率越低,以此實現調頻。
變容二極管的材料與三極管類似,也是通過半導體摻雜來決定其導電特性。
通過改變高摻雜區的寬度就能實現改變電容的大小。
再加上一個可調電位的電位器,就能控製流通變容二極管的電壓來控製二極管的電容大小。
這種電位器類似於滑動變阻器。
電位器通常有三個引出端,其中兩個固定端之間連接著電阻體,還有一個滑動端可在電阻體上滑動。
而滑動變阻器一般隻有兩個接線柱與電阻絲兩端相連,另外有一個滑片在電阻絲上滑動來改變接入電路的電阻。
總之其基本邏輯是類似的。
此時再通過一個旋鈕結構或滑動結構連接電位器的可動觸點,就能通過人為控製旋鈕或滑動部件來控製電磁波頻率。
不過此時隻是將頻率控製在一個相對固定範圍的頻段,那麽如何將調控功能與承載信息相結合呢?
以動圈式話筒的無線電收音機為例。
它的話筒由振膜、音圈和永久磁鐵等部分組成。
當聲音引起空氣振動,振膜會隨之振動,帶動套在永久磁鐵磁極間的音圈做切割磁感線運動。
根據電磁感應原理,音圈中就會產生感應電流,且電流的大小和方向隨振膜的振動而變化,這樣就把聲音信號轉化為了音頻電信號。
最後收音機的音頻電信號便能通過調頻電路將特定的信息承載到電磁波上。
頻率與發射信號頻率一致的收音機,就能通過天線將接收到的電磁波轉化為微弱的電信號。
隨後,該信號經過多級放大電路,將微弱的電信號放大到足夠的幅度,從而驅動揚聲器的音圈產生相應的振動,也就能還原出人們能聽到的聲音。
調頻廣播抗幹擾能力強、音質優秀,不過雖然調頻已能較好地滿足大多數音頻信號傳輸需求,但調幅和調相也有其獨特的作用。
調幅因其信號能量可以足夠大,所以傳輸距離可以很遠,從而實現跨國家甚至是跨大洲傳輸信號。
調相則能夠讓電磁波承載更多的信息,像視頻這種信息量龐大的信號,通常就需要調相技術來提高信息傳輸效率。
但調相的解調相對複雜,對通訊科技原理和配套電子工業要求很高,所以基於古代實際能力,調相技術隻能跳過,主要講講調幅技術。)
功率放大器雖然能增加電磁波的幅度,也就是能量,但調幅的根本目的是讓高頻載波信號的幅度隨調製信號的變化規律而變化。
隨著電子元器件發展和電學知識積累,要實現這一目的已經不限於一種方式。
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以二極管調幅電路為例,可以利用二極管的非線性特性實現調幅。
非線性特性是指一個係統或元件的輸出與輸入之間不滿足線性關係的特性。
例如當輸入信號幅度較小時,輸出信號會隨輸入信號增長而增長;但當輸入信號幅度增大到一定程度後,輸出信號的增長速度會逐漸變慢,甚至不再增長。
總而言之就是二極管不隨輸入增長而一直增長。
如此當包含了需要傳輸的信息的信號通過二極管調幅電路時,會在負載電阻上產生與調製信號相關的幅度變化,從而實現調幅。
也就是依靠電磁波幅度差別承載更多信息。
這在無線電設備中是依靠各種電子元件和特定電路配合自動進行的,增加了相同頻段下的信息承載量,也就增加了信息傳輸效率。
也得益於功率放大電路增加了電磁波幅度,讓無線電信號可以傳輸地更遠。
理論上擁有完整調頻和調幅功能的無線電設備,再加上每隔一定距離建立無線電通訊節點,以數量彌補距離形成無線電通訊網絡,就能夠實現全球無線電通訊。
當然海洋、沙漠、極地等地方很難建立通訊節點,不過能實現全球主要的人類聚集地區覆蓋無線電網絡,也已經足夠達成實際上的全球戰略。】
天幕將無線電通訊,和以收音機為例的無線電音頻通訊的詳細技術原理與電子元件及相關電路完整呈現了出來。
有文字形式敘述原理的,有圖片形式介紹具體結構的,還有視頻形式介紹運行過程的。
尤其是半導體相關的基礎知識與電子元件製造技術。
總之事無巨細。
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