Isi Fizik nke Nkwukọrịta
Nkwukọrịta bụ usoro nke izipu ozi site n'otu ebe gaa na nke ọzọ site na iji igwe kpọmkwem, ma ọ bụ waya ma ọ bụ ikuku. N'azụ teknụzụ anyị na-eji kwa ụbọchị—ekwentị mkpanaaka, Wi-Fi, redio, telivishọn, na ọbụna satịlaịtị—bụ ụkpụrụ anụ ahụ dị mkpa. Ịghọta fizikisi nke isi nke nkwukọrịta pụtara ịghọta otu esi emepụta akara, ebu site na ebili mmiri elektrọnik, na-eduzi site na igwe nnyefe, wee nataghachi n'ime ozi a na-aghọta.
1. Ihe Mgbaàmà na Ozi: Site na Ozi ruo na Ebili Mmiri
N'ihe gbasara nkwukọrịta, ozi bụ ihe dị n'ime ozi (olu, ederede, onyonyo, vidiyo), ebe ihe mgbaàmà bụ ụdị anụ ahụ nke na-ebu ozi ahụ. Ihe mgbaàmà nwere ike ịbụ voltaji eletriki dị na eriri, mgbanwe na ike ọkụ na eriri anya, ma ọ bụ ebili mmiri electromagnetic n'ikuku.
Na fiziki, a na-akọwakarị akara ngosi dị ka ọrụ oge, dịka ọmụmaatụ \(x(t)). Akara ngosi ọdịyo analọg nwere ụdị ebili mmiri na-aga n'ihu, ebe akara dijitalụ nwere ọkwa dị iche iche (dịka ọmụmaatụ, 0 na 1). A na-eme mgbanwe site na analọg gaa na dijitalụ site na nlele na nhazi, nke metụtara echiche na ozizi akara ngosi na oke anụ ahụ nke ngwaọrụ eletrọnịkị.
2. Ebili eletriki dịka ndị na-ebu ya
Isi ihe dị mkpa n'ihe gbasara nkwukọrịta ọgbara ọhụrụ bụ ebili mmiri elektrọnik. Dịka ozizi Maxwell si kwuo, ọkụ eletrik na-agbanwe agbanwe na-emepụta mbara igwe magnet na nke ọzọ, na-emepụta ebili mmiri nke nwere ike ịgbasa ọbụna n'ime oghere ikuku. Ọsọ nke ebili mmiri elektrọnik na oghere ikuku bụ:
\[
c \ihe dị ka ugboro atọ 10^8 \ \ederede{m/s}
\]
Mmekọrịta dị n'etiti ugboro ole (\(f\)), ogologo ebili mmiri (\(\lambda\)), na ọsọ mgbasa (\(v\)) bụ:
\[
v = f\lambda
\]
N'ikuku, ọsọ mgbasa dị nso na \(c\), ebe n'ime mgbasa ozi dịka eriri coaxial ma ọ bụ eriri anya, ọsọ ahụ dị ala n'ihi mmetụta nke ihe onwunwe (ikike na ike).
3. Oke ọsọ na nkesa band
Ebili eletriki na-ekpuchi ọtụtụ ụdịdị dị iche iche: site na obere redio ruo na radieshon gamma dị elu. Nkwukọrịta na-ejikarị akụkụ redio, microwave, na infrared nke ụdịdị dị iche iche eme ihe.
Ugboro ugboro na-ekpebi ọtụtụ ihe: ntinye ihe mgbochi, oke, nha antenna, na ikike ọwa. Ugboro dị ala (dịka ọmụmaatụ, redio AM) nwere ike iru ebe dị anya n'ihi diffraction na ntụgharị ionospheric, ebe ugboro ugboro dị elu (dịka ọmụmaatụ, 5G mmWave) nwere ike ibu oke ọnụego data mana ha na-adịkarị mfe ịnweta ihe mgbochi ma nwee oke dị mkpụmkpụ.
Ebe ọ bụ na spectrum dị oke ma nwee ike ibute nsogbu, mba ọ bụla na-achịkwa nkesa otu egwu ka ọrụ dị iche iche ghara itinye aka na ibe ha.
4. Mgbanwe: Ịtụnye Ozi n'elu ebili mmiri
A naghị ekesa akara ozi "anaghị arụ ọrụ" na-enweghị mgbanwe. Dịka ọ na-adịkarị, a na-etinye ozi n'elu akara ngosi onye na-ebu site na usoro mgbanwe. N'ụzọ anụ ahụ, mgbanwe pụtara ịgbanwe paramita nke ebili mmiri onye na-ebu:
1. Mgbanwe Oke (AM): A na-agbanwe oke ibugharị mgbe ihe mgbaàmà ozi gasịrị.
2. Mgbanwe Ugboro (FM): Ugboro igwe na-agbanwe dịka ozi si dị.
3. Nhazi usoro (PM) / PSK (dijitalụ): a na-agbanwe usoro nhazi site na uru ụfọdụ.
Mgbanwe na-eme ka nnyefe dịkwuo mma, na-ebelata nnyonye anya, ma na-enye ọtụtụ ndị ọrụ ohere ịkekọrịta spectrum site na usoro dịka FM multiplexing, OFDM, ma ọ bụ spread spectrum.
5. Ike, Mbelata, na Iwu Gburugburu Agbanwe
Na nnyefe ikuku, ike mgbaama anatara na-ebelata ka anya dị. N'ikwu ya n'ụzọ dị mfe, maka isi iyi na-enwu enwu n'otu aka ahụ, ike ike na-agbaso iwu square nke na-agbanwe agbanwe:
\[
I \propto \frac{1}{r^2}
\]
Agbanyeghị, n'ụwa n'ezie, mmụba na-emetụtakwa ntụgharị uche, mgbasa, nnabata, na ọtụtụ ụzọ. Na waya, a na-akpọ mbelata ike mbelata, nke a na-egosipụtakarị na decibels (dB). Usoro izugbe maka oke ike bụ:
\[
\text{dB} = 10 \log_{10}\left(\frac{P_2}{P_1}\right)
\]
Echiche nke dB dị oke mkpa n'ihi na ọ na-eme ka ngụkọ nke uru amplifier, mfu eriri, na oke sistemụ dị mfe n'ụdị ngụkọta logarithmic.
6. Mkpọtụ na Oke Mgbaàmà na Mkpọtụ (SNR)
Enweghị sistemụ nkwukọrịta nke na-enweghị nnyonye anya. Mkpọtụ sitere na ọtụtụ ebe: mmegharị elektrọn okpomọkụ (mkpọtụ okpomọkụ), nnyonye anya ngwaọrụ, nnyonye anya sitere n'aka ndị ọrụ ndị ọzọ, na ọbụna ihe ndị dị na mbara igwe.
Otu n'ime echiche fiziki kachasị mkpa na nnata mgbaàmà bụ Usoro Signal-to-Noise (SNR), nke bụ oke ike mgbaàmà na ike mkpọtụ. SNR dị elu pụtara na mgbaàmà ahụ dị mfe ịgbake, ebe obere SNR na-eme ka ohere nke njehie data dịkwuo elu.
Enwere ike ịchọpụta mkpọtụ okpomọkụ site na usoro ndị a:
\[
N = kTB
\]
na \(k\) ihe na-agbanweghi agbanwe nke Boltzmann, \(T\) okpomọkụ (Kelvin), na \(B\) bandwit ugboro ole. Nha nhata a na-egosi na bandwit ahụ ka ukwuu, otú ahụ ka mkpọtụ ahụ si abata, yabụ nhazi sistemụ na-agụnye mgbanwe n'etiti ikike data na iguzogide mkpọtụ.
7. Bandwidth, ikike ọwa, na Shannon Limit
Bandwit bụ oke ugboro ole akara na-eji. Na fiziki nkwukọrịta, bandwidth na-ejikọta kpọmkwem na otu esi ezipu ozi ngwa ngwa. Ozizi ozi na-enye oke dị mkpa site na tiori Shannon:
\[
C = B \log_2(1+\text{SNR})
\]
ebe \(C\) bụ ikike ọwa (bits/sekọnd). Nke a abụghị naanị usoro teknụzụ, kama oke ozi anụ ahụ: ikike data kachasị elu nke a ga-enweta n'echiche maka bandwidth na SNR enyere. Teknụzụ ọgbara ọhụrụ dịka 4G/5G, Wi-Fi 6/7, na nkwukọrịta satịlaịtị na-erute oke Shannon mgbe niile site na koodu ọwa dị mgbagwoju anya (ndozi njehie) na mgbanwe.
8. Mgbasa Ozi: Waya, eriri anya, na oghere efu
a) Eriri ọla kọpa (ụzọ gbagọrọ agbagọ, coaxial)
N'ime waya ọla kọpa, ihe mgbaàmà na-agbasa dị ka ebili mmiri elektrọnik na-eduzi. Nguzogide eletriki, mmetụta akpụkpọ ahụ na ugboro dị elu, na capacitance na-akpata mbelata na mgbanwe. Waya coaxial na-eguzogide nnyonye anya karịa nke a gbagọrọ agbagọ n'ihi ihe nchebe ha.
b) Eriri anya
Eriri anya na-ebufe ozi site na iji ìhè, nke na-abụkarị laser. Isi ihe dị na ya bụ ntụgharị uche dị n'ime ya n'ihi ọdịiche dị na ntinye anya n'etiti isi na ihe mkpuchi. Eriri anya nwere obere mbelata na oke bandwidth dị elu, nke na-eme ka ọ bụrụ isi ihe dị na ịntanetị zuru ụwa ọnụ.
c) Mgbasa oghere n'efu (redio na microwaves)
N'ime nkwukọrịta ikuku, ebili mmiri na-agbasa site na ikuku site na ihe ndị dị ka ntụgharị uche, mgbasa ozi, na mgbasa ozi. N'oge dị elu, ahịrị anya na-aghọ ihe dị mkpa, yabụ a na-etinyekarị antenna n'elu ụlọ elu ma ọ bụ jiri satịlaịtị.
9. Antenna: Na-agbanwe ọkụ eletrik ka ọ bụrụ ebili mmiri
Antenna bụ ngwaọrụ nke na-ejikọ akara eletriki na ebili mmiri elektrọnik. Mgbe ọkụ eletrik na-agbanwe agbanwe na-agafe na antenna, chaja ngwa ngwa na-ewepụta ebili mmiri elektrọnik.
Njirimara antenna dị mkpa na fiziki nkwukọrịta gụnyere:
– Uru (uru ntụziaka): lekwasị anya n'otu ntụziaka.
– Usoro radieshọn: otu esi ewepụta ike n'ime mbara igwe.
– Polarization: nhazi nke ubi eletriki (kwụ ọtọ, kwụ ọtọ, okirikiri).
Ndakọrịta polarisation nke onye na-ebufe na onye na-anata dị mkpa: enweghị nkwekọ polarisation nwere ike imebi ike enwetara nke ukwuu.
10. Mmechi: Ihe mere Fizik ji dị n'isi Nkwukọrịta
Nkwukọrịta abụghị naanị gbasara ngwaọrụ ma ọ bụ ngwa, kama ọ bụ itinye iwu nke physics ozugbo: ebili mmiri elektrọnik, ike na ike, mbelata, mkpọtụ okpomọkụ, na ọbụna oke ikike ozi. Mmepe nke teknụzụ nkwukọrịta, site na redio analog ruo na netwọk 5G na eriri optics dị elu, bụ mbọ mmadụ iji chịkwaa ma melite omume nke ebili mmiri, ihe, na ozi.
Site n'ịghọta ihe gbasara physics nke nkwukọrịta, anyị nwere ike ịhụ na oku ekwentị ọ bụla, vidiyo ọ bụla, na ozi ọ bụla ezitere bụ nsonaazụ nke nhazi nke ihe ndị sitere n'okike kpọmkwem - site na mmegharị nke elektrọn na sekit, ruo na foton na eriri anya, ruo na ebili mmiri redio na-agagharị na oghere efu. Nghọta a abụghị naanị maka ụmụ akwụkwọ injinia na ndị ọkachamara, kamakwa ọ na-emepe nghọta banyere otu esi ejikọta ụwa nke oge a site na iwu ndị bụ isi nke eluigwe na ala.
