갑작스럽게 켜지거나 꺼지는 짧은 전류 버스트를 보내면 왜 수신기가 평활화 전류를 수신합니까?


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정보 이론 입문 : 기호, 신호 및 노이즈 ( John R. Pierce)는 다음과 같이 말합니다.

모르스가 지중선에서 겪었던 어려움은 여전히 ​​중요한 문제였습니다. 일정한 전류를 똑같이 잘 전달하는 다른 회로가 반드시 전기 통신에 똑같이 적합하지는 않습니다. 지하 또는 해저 회로를 통해 점과 대시를 너무 빨리 보내면 수신단에서 함께 연결됩니다. 그림 II-1에서 알 수 있듯이, 갑자기 켜지고 꺼지는 짧은 전류 버스트를 보내면 회로의 끝에서 더 길고 매끄럽게 증가하는 전류의 상승 및 하강이 수신됩니다. 이러한 더 긴 전류 흐름은 예를 들어 전류가없는 것으로 전송 된 다른 심볼의 전류와 겹칠 수 있습니다. 따라서, 그림 II-2에 도시 된 바와 같이, 명확하고 뚜렷한 신호가 전송 될 때, 해석하기 어려운 모호한 방황하는 전류의 상승 및 하강으로 수신 될 수있다.

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물론 점, 공백 및 대시를 충분히 길게 만들면 파 엔드의 전류가 송신단의 전류를 더 잘 따르지만 전송 속도가 느려집니다. 주어진 전송 회로와 관련하여 점과 공간에 대한 전송 속도가 제한되어 있음이 분명합니다. 해저 케이블의 경우이 속도는 전신 기사에게 문제가 될 정도로 느립니다. 극의 전선의 경우 전신 기사를 방해하지 않는 것만 큼 빠릅니다. 초기 전신 인들은이 한계를 알고 있었고, 또한 의사 소통 이론의 핵심에 있습니다.

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전기 공학 배경이없는 사람으로서 나는 설명 된 현상이 당황하다는 것을 알았습니다. 갑작스럽게 켜지거나 꺼지는 짧은 전류 버스트를 보내는 경우 회로 유형에 따라 수신기가 전송 된 불연속 전류가 아닌 평활화 전류를 수신 할 수있는 이유는 무엇입니까? 순진하게도 수신 된 신호가 전송 된 신호와 동일 할 것이라고 예상 할 수 있습니까?

사람들이 전기 공학 배경이없는 사람이 이해할 수있는 언어를 사용 하여이 답변에 시간을 할애 할 수 있다면 대단히 감사하겠습니다.


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RC 저역 통과 필터 효과.
— 공황 발작

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@panicattack 나는 그것이 무엇을 의미하는지 이해하지 못합니까?
— 포인터

9
@panicattack 질문자의 마지막 단락에 따라 기술적 인 설명이 덜 필요할 것입니다.
— pjc50

8
그리고 코멘트에 답변을 쓰지 마십시오 ...
— 아스날

3
@ EllliotAlderson jusaca의 대답은 내가 찾고있는 설명 유형입니다. “저역 통과 필터”가 무엇인지 모르지만 제공된 설명은 진행 상황을 명확히하기에 충분했습니다.
— 포인터

답변:


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케이블은 저역 통과 필터처럼 작동하므로 고주파가 감쇠됩니다. 케이블이 길수록이 효과가 강해집니다.

충동은 빠른 상승과 하강으로 인해 매우 빠른 주파수 성분을 가지고 있습니다. 이러한 고주파가 감쇠되면 시간이 지남에 따라 임펄스가 번지 며 질문에 게시 한 원하는 결과를 얻습니다.


2
이것이 내가 찾던 설명 유형입니다. 감사!
— 포인터

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이것은 케이블을 따라 분배 된 인덕턴스와 커패시턴스에서 비롯됩니다. 한쪽 끝에 전류를 넣을 수 있으며 일부는 케이블로 형성된 커패시터를 충전합니다. 한쪽 끝에서 전류를 멈출 때 인덕턴스는 전류를 흐르게하고 커패시터를 방전시킵니다. 그것이 전자가가는 곳입니다.
— 로스 Millikan

5
나는 플라이휠이 어떻게 자동차 엔진의 회전을 부드럽게하는 것처럼 생각하고 싶습니다. 매 두 번째 스트로크는 작은 폭발 (너무 많은 갑작스러운 삽 또는 펄스)이지만 플라이휠이 무겁기 때문에 순간적으로 펄스에 반응하지 않으며, 무거 우므로 펄스 후에 계속 회전합니다. 신호 케이블에서도 비슷한 일이 발생합니다. 케이블 자체가 먼저 약간 충전 된 후 (특정 시간이 소요됨) 충전이 해제됩니다 (특정 시간이
— 소요됨

5
추가 할 재미있는 :이 실제로 고전압 AC 전력 전송하게 적은 을 통해 효율적으로 긴 거리. 높은 초기 비용과 스위칭 DC 전압의 비효율에도 불구하고, 비용은 매우 긴 고전압 DC 전송에 비해 정당화 됩니다.
— Alexander-Reinstate Monica

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아마도 다르게 생각하는 것이 도움이 될 것입니다. 전기를 흘리는 대신 매우 긴 파이프, 약간의 물 (압력) 및 밸브가 있다고 가정하십시오.

파이프의 한쪽 끝에서 밸브를 켜면 파이프를 가압하고 물을 통과시키는 데 일정 시간이 걸립니다. 다른 한편으로, 물은 결국 나오지만 흐름이 느리게 증가하고 천천히 감소합니다.

물을 충분히 빨리 켜고 끄면 다른 쪽과 적당히 흐릅니다.

다른 곳에서 언급했듯이 전기적 측면에서 이는 긴 케이블의 커패시턴스와 인덕턴스 때문입니다. 케이블 / 파이프가 길수록 뚜렷한 스무딩 효과가 커집니다. 이유 (물리)와 수학은 다를 수 있지만 결과는 운이 좋으며 희망적으로 이해하는 데 도움이 될 것입니다.


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권리! 인덕턴스에 의해 느려짐에 따라 전하는 문자 그대로 커패시턴스에서 "파일럿 (pile up)"한 다음 "드리블 아웃 (dibble out)"된다.
— AaronD

물의 비유를 늘리려면 지역 수영장으로 걸어 가서 킥보드를 잡고 영화 "10 계명"에 멋진 벽을 만드십시오. 고정 된 수직 벽을 만들 수있을뿐만 아니라 움직이는 날카로운 파면을 만들 수 없습니다.
— Ben Voigt

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신호의 끝이 날카로 워진 가장자리는 전송하기 위해 무한한 대역폭이 필요하며 실제 전선으로는 불가능합니다. 충분히 긴 와이어를 사용하면 저주파 만 통과하고 고주파가 감쇠되므로 날카로운 빠른 에지가 느린 물결 모양의 에지로 번져서 더 긴 펄스를 보내서 전압을 서서히 적절한 감지 레벨로 올릴 수 있도록해야합니다. 수신 끝. 구리 와이어의 각 단위 길이가 인덕턴스를 갖는 직렬 저항으로 간주 될 수 있고 주변 환경에 대한 병렬 병렬 커패시턴스 및 누설 저항을 가지므로 신호가 저하됩니다. 그렇지 않으면이 모델을 전송 라인이라고합니다. 병렬 커패시턴스가있는 직렬 저항은 저역 통과 필터입니다. 커패시턴스와 인덕턴스는 전송 라인의 특성 임피던스로 알려진 것을 형성합니다. 그리고 송신 및 수신단이 전송 라인 임피던스와 일치하지 않으면, 전압 펄스는 어느 정도 와이어로 반사되어 와이어가 안정화 될 때까지 와이어에서 핑퐁을한다. 전압 펄스가 빛의 속도의 약 2/3로 와이어를 통과함에 따라 전송 라인을 통해 이동하거나 전송 라인의 끝 사이에서 계속 튀는 신호가 얼마나 빨리 신호를 전송할 수 있는지와 방법을 결정합니다. 멀리 떨어지지 않고 전송할 수 있습니다.


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"충분히 긴 와이어를 사용하면 저주파 만 통과합니다." 라는 질문이 정확히 발생한 이유 라고 생각 합니다. 또한 끝없이 예리한 가장자리조차 아닙니다.
— ilkkachu
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