หากมีการส่งกระแสไฟฟ้าระเบิดสั้น ๆ ที่เปิดและปิดอย่างกระทันหันทำไมผู้รับถึงได้รับกระแสไฟที่ราบเรียบ?

ทฤษฎีข้อมูลเบื้องต้น: สัญลักษณ์สัญญาณและเสียงรบกวนโดย John R. Pierce กล่าวว่า:

ความยากลำบากที่มอร์สพบกับสายไฟใต้ดินของเขายังคงเป็นปัญหาสำคัญ วงจรที่แตกต่างกันซึ่งมีกระแสไฟฟ้าที่สม่ำเสมอเท่ากันไม่จำเป็นต้องมีความเหมาะสมกับการสื่อสารทางไฟฟ้า หากมีการส่งจุดและขีดกลางเร็วเกินไปผ่านวงจรใต้ดินหรือใต้ทะเลพวกเขาจะทำงานร่วมกันเมื่อสิ้นสุดการรับ ดังที่แสดงในรูปที่ II-1 เมื่อเราส่งกระแสไฟฟ้าสั้น ๆ ซึ่งเปิดและปิดอย่างฉับพลันเราจะได้รับที่ปลายด้านหนึ่งของวงจรกระแสที่เพิ่มขึ้นและไหลลงของกระแสจะราบรื่นขึ้น การไหลของกระแสที่ยาวขึ้นนี้อาจทับซ้อนกับกระแสของสัญลักษณ์อื่นที่ส่งไปเช่นไม่มีกระแส ดังนั้นดังที่แสดงในรูปที่ II-2 เมื่อสัญญาณที่ชัดเจนและชัดเจนนั้นอาจถูกรับได้ว่าเป็นการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของกระแสไฟฟ้าซึ่งเป็นการยากที่จะตีความ

แน่นอนถ้าเราทำให้จุดช่องว่างและขีดคั่นของเรานานพอกระแสที่อยู่ไกลสุดจะตามกระแสที่ปลายส่งดีกว่า แต่สิ่งนี้จะทำให้อัตราการส่งช้าลง เป็นที่ชัดเจนว่ามีความเกี่ยวข้องกับวงจรส่งสัญญาณที่กำหนดความเร็วในการส่งสำหรับจุดและช่องว่าง สำหรับสายเคเบิลใต้น้ำความเร็วนี้ช้ามากจนรบกวนผู้โทรเลข สำหรับสายไฟบนเสามันเร็วจนไม่รบกวนโทรเลข นักโทรเลขยุคแรก ๆ ได้ตระหนักถึงข้อ จำกัด นี้และมันก็อยู่ที่หัวใจของทฤษฎีการสื่อสารเช่นกัน

ในฐานะคนที่ไม่มีพื้นฐานด้านวิศวกรรมไฟฟ้าฉันพบว่าปรากฏการณ์ที่อธิบายนั้นน่างงงวย หากมีการส่งกระแสไฟฟ้าสั้น ๆ ที่เปิดและปิดอย่างกะทันหันทำไมมันเป็นความจริงที่ขึ้นอยู่กับชนิดของวงจรเครื่องรับอาจได้รับกระแสที่ราบเรียบมากกว่ากระแสที่แยกออกมา? ใครจะคาดหวังอย่างไร้เดียงสาบางทีสัญญาณที่ได้รับจะเหมือนกับสัญญาณที่ส่งไป?

ฉันยินดีเป็นอย่างยิ่งหากผู้คนสามารถใช้เวลาในการตอบคำถามนี้โดยใช้ภาษาที่บางคนสามารถเข้าใจได้โดยไม่มีพื้นฐานด้านวิศวกรรมไฟฟ้า

สายเคเบิลของคุณมีลักษณะเหมือนฟิลเตอร์กรองความถี่ต่ำซึ่งหมายความว่าคลื่นความถี่สูงเริ่มชื้น ยิ่งสายเคเบิลยาวมากเท่าไหร่

แรงกระตุ้นมีเนื่องจากความถี่ที่เพิ่มขึ้นและลดลงส่วนประกอบความถี่ที่ค่อนข้างเร็ว หากความถี่สูงเหล่านี้ถูกทำให้ชื้นแรงกระตุ้นของคุณจะ "เปื้อน" เมื่อเวลาผ่านไปและคุณจะได้รับผลลัพธ์ตามที่คุณโพสต์ไว้ในคำถาม

บางทีมันอาจจะมีประโยชน์ในการคิดต่างกัน แทนที่จะใช้กระแสไฟฟ้ารอบ ๆ ทำท่าว่าคุณมีท่อที่ยาวมากน้ำ (ที่ความดัน) และวาล์ว

หากคุณเปิดวาล์วที่ปลายด้านหนึ่งของท่อมันจะใช้เวลาระยะหนึ่งในการอัดแรงดันของท่อและบังคับให้น้ำไหลผ่าน อีกด้านหนึ่งน้ำจะไหลออกมา แต่ในขณะที่การไหลเพิ่มขึ้นช้าตามด้วยการลดลงช้า

หากคุณเปิดและปิดน้ำอย่างรวดเร็วพอมันจะปรากฏขึ้นที่อื่น ๆ และเป็นกระแสปานกลาง

ดังที่กล่าวไว้ในส่วนอื่น ๆ ในแง่ไฟฟ้านี่เป็นเพราะความจุและการเหนี่ยวนำของสายเคเบิลยาว ยิ่งสายเคเบิล / ท่อยาวขึ้นเท่าไหร่ เหตุผล (ฟิสิกส์) และคณิตศาสตร์อาจแตกต่างกัน แต่ผลลัพธ์สัมผัสและหวังว่าจะช่วยให้คุณเข้าใจ

ขอบของสัญญาณที่แหลมอย่างไม่ จำกัด ต้องใช้แบนด์วิดท์ที่ไม่มีที่สิ้นสุดในการส่งซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยสายไฟในโลกแห่งความเป็นจริง ใช้ลวดที่มีความยาวพอจะผ่านได้เพียงความถี่ต่ำและความถี่สูงจะถูกลดทอนดังนั้นขอบที่คมชัดอย่างรวดเร็วจะถูกส่งไปที่ขอบหยักที่ช้ากว่าดังนั้นคุณต้องส่งพัลส์ที่ยาวกว่าเพื่อดูแรงดันไฟฟ้า ได้รับปลาย สัญญาณจะลดลงตามความยาวของแต่ละหน่วยของลวดทองแดงซึ่งสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นความต้านทานแบบอนุกรมที่มีการเหนี่ยวนำและยังมีความจุขนานและการต้านทานการรั่วไหลไปยังสภาพแวดล้อมแบบขนาน ความต้านทานอนุกรมที่มีความจุแบบขนานเป็นตัวกรองความถี่ต่ำ ความจุและการเหนี่ยวนำเป็นสิ่งที่เรียกว่าอิมพีแดนซ์ลักษณะของสายส่ง และถ้าการส่งและการรับสิ้นสุดไม่ตรงกับอิมพีแดนซ์ของสายส่งพัลส์แรงดันไฟฟ้าจะสะท้อนกลับไปที่ลวดในระดับหนึ่งดังนั้นมันจึงใช้หมุดตีกลับไปมาในสายจนกว่าจะตกลง เมื่อแรงดันไฟฟ้าพัลส์เดินทางผ่านสายไฟที่ความเร็วประมาณสองในสามของแสงสิ่งนี้จะทำให้สัญญาณลดลงมากเมื่อมันเคลื่อนที่ผ่านสายส่งหรือทำให้กระดอนระหว่างปลายสายส่งจะกำหนดว่าคุณสามารถส่งสัญญาณได้เร็วแค่ไหนและรวดเร็วแค่ไหน ไกลคุณสามารถส่งได้โดยไม่เสื่อมโทรมเกินไป