通信技術(shù)的發(fā)展——無線電臺、電話、二進制
作者： ${content.author} 時間：2024-07-18 瀏覽量：12,396通信技術(shù)是支撐現(xiàn)代社會發(fā)展最為基礎(chǔ)的技術(shù)，通信就是傳遞信息。從烽火戲諸侯到六百里加急，從無線電報到電話手機，從互聯(lián)網(wǎng)到未來的萬物互聯(lián)，都是展現(xiàn)了通信技術(shù)的科技發(fā)展。
談起現(xiàn)在的現(xiàn)代通信技術(shù)的起源，我們要從電磁波的發(fā)現(xiàn)開始。英國科學(xué)家麥克斯韋以他獨特的洞察力和數(shù)學(xué)才能，預(yù)言了電磁波的存在。赫茲通過實驗，驗證了電磁波的存在，為無線電通信技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。
那我們是如何通過無線電通信的呢？
無線電是一種利用電磁波傳播信號的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于通信、廣播、導(dǎo)航等多個領(lǐng)域。無線電技術(shù)自19世紀末由意大利科學(xué)家馬可尼發(fā)明。我身邊這個“無線電臺”是參考中國第一臺收音機制成，左右兩邊分別是音量和頻道旋鈕，旋轉(zhuǎn)按鈕切換不同頻率的電臺，電臺通過中間喇叭傳出。無線電臺的天線可以接受不同波段的無限電波，通過共振產(chǎn)生感應(yīng)電流，被電臺中的調(diào)制解調(diào)器接受并解析，轉(zhuǎn)化成我們可以聽到的聲波。
隨著無線電波的神奇觸角延伸至世界的每一個角落，人類社會迎來了信息傳播的革命。在19世紀，隨著電磁學(xué)的發(fā)展，人類開始探索聲音傳遞的奧秘。電話原理的發(fā)現(xiàn)，標志著這一偉大探索的成果?？茖W(xué)家們觀察到聲音能夠通過振動產(chǎn)生波動，進而在導(dǎo)線中傳遞信號。他們精心設(shè)計了轉(zhuǎn)換機制，將聲波轉(zhuǎn)化為電信號，再由電信號復(fù)原為聲波。這一發(fā)現(xiàn)不僅深刻揭示了聲音與電之間的奇妙聯(lián)系，也催生了現(xiàn)代通信技術(shù)的誕生。
展品“電話”是一個大型的組合展品，由送話機、受話機、交換機等組成。我們拿起送話機說話，另一名觀眾模擬人工接線，將送話機與受話機連接，在受話機一端的觀眾能聽到另一端的聲音。我們對著送話機說話觀察電流表電流的變化。通過對比來體驗不同技術(shù)下通話質(zhì)量的變化。
電話通信是通過聲能與電能相互轉(zhuǎn)換、并利用“電”這個媒介來傳輸語言的一種通信技術(shù)。當發(fā)話者拿起電話機對著送話器講話時，聲帶的振動激勵空氣振動，形成聲波。聲波作用于送話器上，使之產(chǎn)生電流，稱為話音電流。話音電流沿著線路傳送到對方電話機的受話器內(nèi)。而受話器作用與送話器剛好相反——把電流轉(zhuǎn)化為聲波，通過空氣傳至人的耳朵中。
無論是無線電臺還是最早的電話都是通過模擬信號的方式通信，即將聲音轉(zhuǎn)為無線電信號，在將無線電信號轉(zhuǎn)為高頻電波來模擬人的聲音。這好比送快遞一樣，要傳輸?shù)男畔⒕秃帽壬唐罚斘覀儾荒苤苯余]寄，需要包裝起來防止損傷。包裝盒就是好比解調(diào)器調(diào)成的高頻電波，這樣會增加傳輸?shù)木嚯x和效率。當我們接到包裹，需要打開包裝，就等于是設(shè)備收到了高頻電波，但還需要解調(diào)為低頻電波，以便我們的耳朵可以接收。
這樣的通信方式質(zhì)量會很差，而且傳輸過程中會發(fā)生衰減，很容易丟失信息。如何提高通信質(zhì)量是我們一直考慮的重要課題?？茖W(xué)家很快就找到了一種解決方案，即數(shù)學(xué)信號，將信息變?yōu)槎M制的代碼，由原本的連續(xù)電磁波變?yōu)殡x散狀態(tài)的二進制代碼，增加了抗干擾能力，提高傳輸?shù)馁|(zhì)量。
德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨，是世界上第一個提出二進制記數(shù)法的人。用二進制記數(shù)，只用0 和1 兩個符號。墻上設(shè)置8 組序列板，代表2 的8 次方、2 的7 次方、2 的6 次方、2 的5 次方……上方設(shè)置對應(yīng)的2 進制數(shù)碼管。大家可站在互動區(qū)，移動身高板標記出自己的身高位置，從大到小依次取下序列板放入互動區(qū)，在放入序列板的同時，互動區(qū)會亮起對應(yīng)高度的燈帶，當排滿至標記位置時，數(shù)碼管顯示的數(shù)字就是對應(yīng)高度的二進制數(shù)據(jù)，此時顯示器開始播放對應(yīng)高度從二進制計算成十進制的過程。
數(shù)字信號的出現(xiàn)與發(fā)展與信息時代的需求密切相關(guān)，尤其是在20世紀中葉以后，隨著計算機和通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號的應(yīng)用變得普遍。不僅讓通行變得更加快捷和可靠，還大幅提高了人們的生活品質(zhì)。
