通信技术的发展——无线电台、电话、二进制

作者: ${content.author} 时间:2024-07-18 浏览量:5,305

通信技术是支撑现代社会发展最为基础的技术,通信就是传递信息。从烽火戏诸侯到六百里加急,从无线电报到电话手机,从互联网到未来的万物互联,都是展现了通信技术的科技发展。

谈起现在的现代通信技术的起源,我们要从电磁波的发现开始。英国科学家麦克斯韦以他独特的洞察力和数学才能,预言了电磁波的存在。赫兹通过实验,验证了电磁波的存在,为无线电通信技术的发展奠定了坚实的基础。

那我们是如何通过无线电通信的呢?

无线电是一种利用电磁波传播信号的技术,广泛应用于通信、广播、导航等多个领域。无线电技术自19世纪末由意大利科学家马可尼发明。我身边这个“无线电台”是参考中国第一台收音机制成,左右两边分别是音量和频道旋钮,旋转按钮切换不同频率的电台,电台通过中间喇叭传出。无线电台的天线可以接受不同波段的无限电波,通过共振产生感应电流,被电台中的调制解调器接受并解析,转化成我们可以听到的声波。

随着无线电波的神奇触角延伸至世界的每一个角落,人类社会迎来了信息传播的革命。在19世纪,随着电磁学的发展,人类开始探索声音传递的奥秘。电话原理的发现,标志着这一伟大探索的成果。科学家们观察到声音能够通过振动产生波动,进而在导线中传递信号。他们精心设计了转换机制,将声波转化为电信号,再由电信号复原为声波。这一发现不仅深刻揭示了声音与电之间的奇妙联系,也催生了现代通信技术的诞生。

展品“电话”是一个大型的组合展品,由送话机、受话机、交换机等组成。我们拿起送话机说话,另一名观众模拟人工接线,将送话机与受话机连接,在受话机一端的观众能听到另一端的声音。我们对着送话机说话观察电流表电流的变化。通过对比来体验不同技术下通话质量的变化。

电话通信是通过声能与电能相互转换、并利用“电”这个媒介来传输语言的一种通信技术。当发话者拿起电话机对着送话器讲话时,声带的振动激励空气振动,形成声波。声波作用于送话器上,使之产生电流,称为话音电流。话音电流沿着线路传送到对方电话机的受话器内。而受话器作用与送话器刚好相反——把电流转化为声波,通过空气传至人的耳朵中。

无论是无线电台还是最早的电话都是通过模拟信号的方式通信,即将声音转为无线电信号,在将无线电信号转为高频电波来模拟人的声音。这好比送快递一样,要传输的信息就好比商品,当我们不能直接邮寄,需要包装起来防止损伤。包装盒就是好比解调器调成的高频电波,这样会增加传输的距离和效率。当我们接到包裹,需要打开包装,就等于是设备收到了高频电波,但还需要解调为低频电波,以便我们的耳朵可以接收。

这样的通信方式质量会很差,而且传输过程中会发生衰减,很容易丢失信息。如何提高通信质量是我们一直考虑的重要课题。科学家很快就找到了一种解决方案,即数学信号,将信息变为二进制的代码,由原本的连续电磁波变为离散状态的二进制代码,增加了抗干扰能力,提高传输的质量。

德国数学家莱布尼茨,是世界上第一个提出二进制记数法的人。用二进制记数,只用0 和1 两个符号。墙上设置8 组序列板,代表2 的8 次方、2 的7 次方、2 的6 次方、2 的5 次方……上方设置对应的2 进制数码管。大家可站在互动区,移动身高板标记出自己的身高位置,从大到小依次取下序列板放入互动区,在放入序列板的同时,互动区会亮起对应高度的灯带,当排满至标记位置时,数码管显示的数字就是对应高度的二进制数据,此时显示器开始播放对应高度从二进制计算成十进制的过程。

数字信号的出现与发展与信息时代的需求密切相关,尤其是在20世纪中叶以后,随着计算机和通信技术的发展,数字信号的应用变得普遍。不仅让通行变得更加快捷和可靠,还大幅提高了人们的生活品质。

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