Трохи про сигнали та лінії
Буквально, трохи. За рештою відомостей краще звернутися до чудової книги Гоноровського І.С «Радіотехнічні ланцюги та сигнали». Нехай вас не лякає математика, якщо ви ще не знайомі з нею належним чином — навіть пропускаючи формули, ви дізнаєтеся багато нового для вас і корисного. Щодо математики я завжди згадую, як мені свого часу здавалося, що краще розумітиму теорію відносності, якщо зрозумію різницю між символами Крістофеля і тензорами. Освоївши тензорний аналіз, переконався, що краще став розуміти рівняння теорії відносності, але з її саме. Тільки постійна та тривала практика могла б надати реальну допомогу в цьому, а без практики я щасливо забув і тензорний аналіз, і теорію відносності.
Радіоаматор стикається з лініями часто. Будь-які два дроти, що йдуть від одного пристрою до іншого, це фактично лінія. Коаксіальний кабель, яким підключений ваш телевізор до антени, це також лінія. Будь-яка з цих ліній характеризується рядом параметрів, про існування яких і вплив на сигнали необхідно знати.
Найпростіший випадок, коли знання вам потрібно, це підключення за допомогою двох дротів блоку живлення до вашого пристрою. Будь-які дроти, як ви знаєте, мають опір, який тим більший, ніж тонший провід. Будь-які дроти, якими протікає струм, створюють падіння напруги ними однакове (закон Ома). І без урахування цього падіння напруги не можна сказати, яка напруга має бути на виході блоку живлення, віддаленого від пристрою, напруга живлення якого має бути строго визначеним. Мало того, при протіканні струму, і за наявності падіння напруги, на проводах розсіюватиметься потужність, що виділяється у вигляді тепла. Саме з урахуванням цього тепла, що виділяється, з урахуванням допустимого падіння напругирозраховуються всі силові дроти, прокладені у вашій квартирі або у вашому будинку. Через те, що напруга живлення дуже низькочастотна, інші параметри силової проводки в будинку (крім опору ізоляції) не надто важливі.
Разом з тим, якщо ви візьмете радіокабель, зверніть увагу на його конструкцію. Я маю на увазі звичайнісінький радіокабель. У нього є центральна жила та металеве обплетення. Такий кабель, як і будь-який провід, має опір. Але його конструкція ще й явно вказує на те, що він матиме деяку ємність! Його можна уявити, таке уявлення ще називають лінією з розподіленими параметрами, як набору рівномірно розташованих по всій довжині опорів і конденсаторів, приблизно так:
Екскурсія з електроніки
Мал. 10.10. Подання лінії у вигляді RC ланцюгів
Кількість резисторів і конденсаторів, а також їх номінали, я взяв довільно. Але зрозуміло, що сумарно всі ці опори дадуть загальний опір кабелю, а конденсатори його загальну ємність.
На діаграмі видно, на що перетворився наш «чуденький» прямокутний сигнал після того, як йому вдалося «пролізти» крізь ці нетрі. А якщо додати, що крім очевидних опору та ємності, радіо-кабель може мати «розподілену» подібним чином індуктивність.
Спотворення сигналу, як ми вже знаємо, означає, що амплітудно-частотна характеристика кабелю має нерівномірність і, мабуть, обмеження в області верхньої межі. Це досить очевидно. Менш очевидно, наприклад, чому радіокабель маркується як РК-50 чи РК-75. Для сигналів лінія, подібна до кабелю, є «середовищем», як для звуку середовищем проживання буде приміщення, в якому ми його відтворюємо. Коли я говорив про відображення звуку відстін, я наводив приклад того, що в результаті інтерференції відбитий звук може складатися і відніматися з прямого. Проводячи, може й цілком коректну, але мій погляд наочну аналогію, можна сказати, що сигнал, поширюючись у лінії, подібно звуку може відбиватися. Найнеприємнішим відображенням буде для нього відбиття від протилежного кінця лінії. Як звук має довжину хвилі, і сигнали лінії мають свою довжину хвилі. І кабелі прийнято характеризувати хвильовим опором. Саме хвильовий опір кабелю відбито у його назві. Якщо опір навантаження лінії, R6 на малюнку вище, дорівнює хвильовому опору кабелю, то кабель поводиться якнайкраще по відношенню до