ΚΕΦΑΛΑΙΟ 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 16 Αρχές επικοινωνίας με ήχο και εικόνα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Υπόδειγμα ηλεκτρονικής επικοινωνίας Βασικές έννοιες Πομπός [στέλνει το μήνυμα] Δίαυλο (κανάλι) μετάδοσης [μεταφέρει το μήνυμα] Δέκτης [προσλαμβάνει το μήνυμα] Παράδειγμα: τηλεφωνική επικοινωνία

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Μετατροπή ενέργειας (1/2) Μετατροπή μιας μορφής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια Η ηλεκτρική ενέργεια μεταδίδεται κατόπιν με τη μορφή σήματος Παραδείγματα Συστήματα ήχου: μετατροπή ηχητικών κυμάτων (μηχανικής ενέργειας) σε ηλεκτρική ενέργεια Συστήματα εικόνας: μετατροπή του φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια Συνδυασμός του αρχικού σήματος με άλλο ισχυρότερο Επέμβαση στο σήμα για να μειωθεί ο θόρυβος ή για να ενδυναμωθεί (ενίσχυση)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Μετατροπή ενέργειας (2/2) Τα σήματα στέλνονται με διάφορους τρόπους Μέσω της ατμόσφαιρας Μέσω ενός σύρματος Μέσω ειδικών ινών Έπειτα προσλαμβάνοντα από μια κεραία ή άλλη συσκευή Στο άκρο της λήψης η διαδικασία αντιστρέφεται (αποκωδικοποίηση και μετατροπή σε μορφή ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί Παράδειγμα: στο ραδιόφωνο το ηλεκτρικό σήμα ξαναγίνεται ήχος

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Ηλεκτρισμός & Μαγνητισμός Ο ηλεκτρισμός εκδηλώνεται με τη μορφή ελεύθερων ηλεκτρονίων Τα άτομα ορισμένων υλικών απελευθερώνουν ηλεκτρόνια κάτω από κατάλληλες συνθήκες Αγωγοί: επιτρέπουν την ροή ηλεκτρονίων (π.χ. σύρματα χαλκού) Ηλεκτρική τάση: η δύναμη που σπρώχνει τα ηλεκτρόνια διαμέσου ενός αγωγού Ηλεκτρικό κύκλωμα: κλειστό μονοπάτι που ακολουθούν τα ηλεκτρόνια από την πηγή, μέσω αγωγού και μιας συσκευής κατανάλωσης ή λήψης

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Ηλεκτρομαγνητισμός (1/2) Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα καθιστούν δυνατή την επικοινωνία χωρίς συνδετικό σύρμα Η κίνηση ηλεκτρονίων μπορεί να χρησιμοποιεί για την δημιουργία μαγνητικού πεδίου Η μορφή αυτή μαγνητισμού ονομάζεται ηλεκτρομαγνητισμός Κάθε φορά που διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός αγωγού δημιουργείται ένα αόρατο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Ηλεκτρομαγνητισμός (2/2) Τυλίγοντας το χάλκινο σύρμα γύρω από μια σιδερένια ράβδο το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο γίνεται πολύ ισχυρότερο Χάλκινο σύρμα πυξίδα Κατεύθυνση ρεύματος Η πυξίδα ακολουθεί τις γραμμές της μαγνητικής δύναμης

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Επαγωγή Ένα μαγνητικό πεδίο μπορεί να δημιουργήσει ηλεκτρισμό – Το φαινόμενο λέγεται επαγωγή Παράδειγμα: Κινούμε ένα χάλκινο σύρμα στην περιοχή ενός μαγνήτη (ή και το αντίθετο) Εφόσον το κύκλωμα είναι κλειστό δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα στο σύρμα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Εναλλασσόμενο ρεύμα Συνεχές ρεύμα δημιουργείται όταν τα ηλεκτρόνια σε ένα χάλκινο σύρμα (που διέρχεται μέσω μαγνητικού πεδίου) κινούνται προς μια κατεύθυνση Αν το σύρμα κουλουριαστεί και περιστραφεί στο μαγνητικό πεδίο τότε τα ηλεκτρόνια ρέουν πρώτα προς τη μια κατεύθυνση και μετά προς την άλλη – Τότε έχουμε εναλλασσόμενο ρεύμα Κάθε αλλαγή στην κατεύθυνση λέγεται κύκλος Η αλλαγή κατεύθυνσης μπορεί να συμβαίνει ακόμη και εκατομμύρια φορές το δευτερόλεπτο – Αυτά τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μπορούν να ταξιδέψουν σε μεγάλες αποστάσεις Χρήση σε σήματα ραδιοφώνου – τηλεόρασης Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα κινούνται στο κενό ή στον αέρα με την ταχύτητα του φωτός

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Ραδιοκύματα Για σήματα ραδιοφώνου και τηλεόρασης χρησιμοποιείται κεραία της οποίας το κύκλωμα φέρει εναλλασσόμενο ρεύμα Η κεραία απελευθερώνει ηλεκτρομαγνητικά κύματα στην ατμόσφαιρα Τα κύματα αυτά συνηθίζεται να τα λέμε ραδιοκύματα Τα ραδιοκύματα ταξιδεύουν εκατοντάδες χιλιόμετρα Μια κεραία λήψεως τα προσλαμβάνει

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Ραδιοκύματα – Πλάτος και συχνότητα Η δύναμη ενός κύματος είναι το πλάτος Το πλάτος μετριέται από το μέσο σημείο έως την κορυφή της ταλάντωσης Μήκος κύματος είναι η απόσταση από ένα σημείο στο πρώτο κύμα μέχρι το ίδιο σημείο στο επόμενο κύμα Ο αριθμός των κυμάτων που ξεκινούν από μια πηγή κάθε δευτερόλεπτο λέγεται συχνότητα Βασική μονάδα μέτρησης της συχνότητας είναι ο κύκλος / sec ή ένα Hertz (Hz)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Ραδιοκύματα – Ζώνες συχνοτήτων Η συχνότητα των ραδιοκυμάτων κυμαίνεται από 30 έως 300 δισ/μμύρια Hertz (30 Hz – 300 GHz) Όλες αυτές οι συχνότητες μπορούν να μεταφέρουν πληροφορίες – Για να τις ελέγχουμε τις χωρίζουμε σε 10 ζώνες συχνότητας Παράδειγμα: συχνότητες τηλεόρασης Ζώνες VHF (Very High Frequency – πολύ υψηλές συχνότητες), UHF (Ultra High Frequency - πάρα πολύ υψηλές συχνότητες) Ορισμένες συχνότητες χρησιμοποιούνται για συγκεκριμένους τύπους επικοινωνίας ήχου και εικόνας

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Διαμόρφωση Όταν δεν επεμβαίνουμε στα ραδιοκύματα αυτά έχουν σταθερό πλάτος και συχνότητα Τα σήματα αυτά όμως ηχούν ως θόρυβοι Για να στείλουμε μηνύματα μέσω ραδιοκυμάτων επεμβαίνουμε σ’ αυτά Η αλλαγή των ραδιοκυμάτων ώστε να μεταφέρουν μηνύματα ονομάζεται διαμόρφωση. Έχουμε 2 τύπους διαμόρφωσης Διαμόρφωση πλάτους Διαμόρφωση συχνότητας

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Διαμόρφωση Το πλεονέκτημα της διαμόρφωσης συχνότητας είναι η πολύ μικρότερη ευαισθησία της σε εξωτερικό θόρυβο. Ο θόρυβος επηρεάζει το μέγεθος της κυματομορφής μιας εκπομπής, όχι όμως και τις αυξομειώσεις συχνότητας που μεταφέρουν τις πληροφορίες του σήματος Το ραδιόφωνο συλλαμβάνει σήματα με διαμόρφωση πλάτους στις συχνότητες AM και σήματα με διαμόρφωση συχνότητας στις συχνότητες FM Στην τηλεόραση διαμόρφωση πλάτους εφαρμόζεται για τα σήματα εικόνας ενώ διαμόρφωση συχνότητας εφαρμόζεται για τα σήματα ήχου

Διαμόρφωση πλάτους (ΑΜ ) I (mA) Ηλεκτρικό σήμα από μικρόφωνο (ήχος διάρκειας 3 μsec) 1 2 3 t (μsec) Ηλεκτρομαγνητικό κύμα με πλάτος και συχνότητα σταθερά (φέρον κύμα) I (mA) t (μsec) Ηλεκτρομαγνητικό κύμα με διαμόρφωση του πλάτους ( AM ) I (mA) t (μsec)

Διαμόρφωση συχνότητας (FΜ ) I (mA) Ηλεκτρικό σήμα από μικρόφωνο (ήχος διάρκειας 3 μsec) 1 2 3 t (μsec) Ηλεκτρομαγνητικό κύμα με πλάτος και συχνότητα σταθερά (φέρον κύμα) I (mA) t (μsec) Ηλεκτρομαγνητικό κύμα με διαμόρφωση συχνότητας ( FM ) I (mA) t (μsec)

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ Δίαυλοι μεταδόσεως Ατμοσφαιρικοί δίαυλοι μεταδόσεως Χρησιμοποιούν τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα για να μεταφέρουν πληροφορίες μέσω της ατμόσφαιρας Τα κύματα εκπέμπονται από μια κεραία και μπορούν να αναμεταδοθούν με ένα δορυφόρο Χρήση: Τηλεόραση, ραδιόφωνο, κινητή τηλεφωνία Δίαυλοι φυσικής μεταδόσεως Διαθέτουν καλώδιο ή κάποιο άλλο μέσο σύνδεσης μεταξύ του αποστολέα και του δέκτη Χρήση: Συμβατική τηλεφωνία, καλωδιακή τηλεόραση