Посвящение в радиоэлектронику - Страница 50

Особый интерес вызывает возможность использования микропроцессора для фильтрации сигнала, т. е. выделения его из множества мешающих сигналов и шумов эфира. Цифровые фильтры могут иметь характеристики, намного превосходящие характеристики обычных, аналоговых фильтров. Возможно, например, получение практически идеально прямоугольной АЧХ. Такой фильтр пропустит только спектр полезного сигнала, а все другие сигналы почти полностью подавит. В цифровом фильтре входной аналоговый сигнал сначала преобразуется в цифровую форму, затем обрабатывается микропроцессором, а далее снова преобразуется в аналоговую форму. В некоторых приемниках специального назначения, в частности радиолокационных, цифровые устройства обработки сигналов уже используются. Время внедрения цифровых фильтров в радиовещательные приемники пока, видимо, еще не наступило.

Более того, сами передаваемые сигналы в радиовещании по-прежнему остаются аналоговыми. Помните, как цифровые способы передачи позволили повысить качество телефонной связи? Нельзя ли то же самое сделать и в радиовещании: преобразовать передаваемую программу в поток цифровых сигналов и так излучать ее в эфир? Накопить в памяти больших ЭВМ, восстановить (регенерировать), если она искажена помехами? Разумеется, можно! И инженеры сейчас уже работают в области цифрового радиовещания. Переход к цифре сулит необыкновенное улучшение качества звуковоспроизведения: нелинейные искажения менее одной тысячной процента и отношение сигнал-шум более 90 дБ становятся реальностью. На практике это означает, что человек, закрыв глаза, не сможет отличить звук, передаваемый по радио, от звука, непосредственно приходящего со сцены. Но проблем предстоит решить еще очень много.

Для цифровой передачи необходима очень широкая полоса частот, и вещание возможно лишь в диапазонах метровых, дециметровых и сантиметровых волн. Техника цифрового радиовещания разрабатывается в нашей стране с 1982 года. К настоящему времени уже подготовлена экспериментальная система цифрового вещания для Ленинграда и Таллина. Предполагается, что один передатчик, используя технику цифрового уплотнения каналов, будет передавать пять стереопрограмм или 10 монофонических программ на одной несущей. Сигнал будет приниматься коллективной антенной, оснащенной коллективным приемником, установленным, скажем, в подъезде вашего дома. Оконечные устройства приемника, установленные в каждой квартире, позволят радиослушателям выбрать из пяти программ любую желаемую. Благодаря использованию интегральной техники оконечные устройства получаются сравнительно недорогими, но, несмотря на это, обеспечивают радиослушателям дополнительные сервисные удобства. Техника развивается быстро, и вполне возможно, что через несколько лет цифровое стереофоническое радиовещание станет обыденным явлением!

Теперь несколько слов о космической технике. Повышение качества радиопередач требует применения частотной модуляции или цифровых способов передачи. Но это возможно только на УКВ, которые не огибают сферическую поверхность Земли, и поэтому радиус действия УКВ передатчиков резко ограничен. А не поднять ли передатчик на искусственный спутник Земли? Тогда он осветит почти половину земного шара! Подобная задача уже вполне по плечу современной космической технике.

Излучение со спутника выгодно еще и тем, что сигнал к слушателю приходит сверху, становятся ненужными высокие антенны, резко уменьшаются зоны «затенения» сигнала высокими зданиями, холмами и другими неровностями рельефа. Конечно, и здесь много своих проблем. Выбор орбиты, например. Если использовать спутники на низких эллиптических орбитах, то для непрерывного вещания нужно несколько спутников. Один будет работать, пока другие за горизонтом. Очень привлекательно расположение спутника на геостационарной орбите, проходящей на высоте 36 000 км над поверхностью Земли. Период обращения такого спутника в точности равен земным суткам. Вращается Земля, и вращается спутник. В результате земному наблюдателю кажется, что спутник постоянно «висит» над одной и той же точкой поверхности. Правда, точка эта находится на экваторе. Поэтому геостационарный спутник виден низко над горизонтом в северных районах пашей страны, зато на нем можно установить большие направленные антенны и обслуживать радиовещанием только определенные участки поверхности Земли. По-видимому, проблема спутникового радиовещания будет решаться в ближайшие годы комплексно, вместе с развитием спутникового телевидения, о котором мы узнаем в следующих главах.

Вообще-то, нет ничего проще — сходите в фотоателье, сфотографируйтесь и передайте свою фотокарточку кому хотите! Объект вашей благосклонности далеко? Пошлите по почте. Может случиться так, что не пройдет и года, как ваше фото окажется в нужных руках. Но только не подумайте, что я иронизирую над работой нашей почты. Ничего подобного! Просто есть места, куда пароходы ходят два-три летних месяца, самолеты летают месяца три-четыре в год, а все остальное время, когда океан покрыт льдом или штормит, а аэродром заметен снегом, связь осуществляется только по радио. Как же передать фото? Но зачем говорить об окраинах страны — вам надо передать, и очень срочно, чертежи на завод в соседнем городе. Как быть?

Изобретения появляются, как правило, тогда, когда в объекте изобретения возникает насущная необходимость. И фототелеграф был изобретен. Это еще не телевидение: по фототелеграфу передают только неподвижные изображения, например изображение газетных полос. Зато жители Камчатки читают центральные газеты одновременно с москвичами. Так как же все-таки передают изображение?

Любое изображение можно представить совокупностью точек элементов изображения. Всмотритесь повнимательнее в любую газетную фотографию, видите, что она состоит из мелких точек?

Вооружитесь лупой, и вы увидите точки совершенно отчетливо. Но что значит увидите? Анатомы давно установили, что глаз человека содержит оптическую систему: собирающую линзу-хрусталик и светочувствительную оболочку — сетчатку. На нее проецируется изображение предмета (заметим, что «вверх ногами», но это неважно — мозг воспринимает такое изображение ничуть не хуже). Сетчатка состоит из множества светочувствительных элементов — рецепторов, палочек и колбочек, названных так по их внешнему виду, наблюдаемому под микроскопом. Светочувствительность палочек очень велика: они дают возможность видеть в сумерках. Чувствительность колбочек ниже, но зато они позволяют различать цвета и обеспечивают большую четкость изображения. «Сигналы» рецепторов предварительно обрабатываются нервными клетками сетчатки и передаются «многоканальным» зрительным нервом в головной мозг, где и происходит окончательная «обработка» изображения — формирование образов, коррекция, узнавание и т. д.

Глаз представляет собой на удивление совершенный прибор. Помимо таких достоинств, как автоматическая наводка на резкость, автоматическая регулировка светочувствительности, он обладает отличной разрешающей способностью: около одной угловой минуты в центре поля зрения. Для получения столь высокого разрешения число колбочек в середине сетчатки достигает 180000 на квадратный миллиметр! Итак, в глазу отдельные элементы изображения возбуждают различные рецепторы и сведения об освещенности рецепторов передаются по параллельным каналам в мозг.