Ipilẹ Fisiksi ti Awọn ibaraẹnisọrọ
Ìbánisọ̀rọ̀ jẹ́ ìlànà fífi ìsọfúnni ránṣẹ́ láti ibì kan sí ibòmíràn nípa lílo ohun èlò kan pàtó, yálà èyí tí a fi wáyà tàbí èyí tí a kò fi wáyà ṣe. Lẹ́yìn ìmọ̀ ẹ̀rọ tí a ń lò lójoojúmọ́—àwọn fóònù alágbéká, Wi-Fi, rédíò, tẹlifíṣọ̀n, àti àwọn sátẹ́láìtì pàápàá—ni àwọn ìlànà fisíkísì tí ó ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ìpìlẹ̀ rẹ̀. Lílóye fisíkísì pàtàkì ti ìbánisọ̀rọ̀ túmọ̀ sí mímọ bí a ṣe ń ṣe àwọn àmì, tí a ń gbé nípasẹ̀ àwọn ìgbì iná mànàmáná, tí a ń darí nípasẹ̀ ohun èlò ìfiranṣẹ́, tí a sì tún ń gbà padà sínú ìsọfúnni tí ó yéni.
1. Àwọn àmì àti ìwífún: Láti àwọn ìránṣẹ́ sí àwọn ìgbì omi
Nínú ìbánisọ̀rọ̀, ìwífún ni àkóónú ìránṣẹ́ kan (ohùn, ọ̀rọ̀, àwòrán, fídíò), nígbà tí ìwífún ni ìrísí ara tí ó ń gbé ìwífún náà. Ìwífún lè jẹ́ fóltéèjì iná mànàmáná nínú okùn, ìyípadà nínú agbára ìmọ́lẹ̀ nínú okùn optíkì , tàbí ìgbì oní-ẹ̀rọ-ìmọ́lẹ̀ nínú afẹ́fẹ́.
Nínú fisiksi, a sábà máa ń ṣàpèjúwe àwọn àmì gẹ́gẹ́ bí iṣẹ́ àkókò, fún àpẹẹrẹ \(x(t)). Àwọn àmì ohùn afọwọ́ṣe ní ìrísí ìgbì tí ń bá a lọ, nígbà tí àwọn àmì oni-nọ́ńbà ní àwọn ìpele ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ (fún àpẹẹrẹ, 0 àti 1). A ṣe àṣeyọrí ìyípadà láti analog sí oni-nọ́ńbà nípasẹ̀ àpẹẹrẹ àti ìṣirò, èyí tí ó ní í ṣe pẹ̀lú èrò ìmòye àmì àti àwọn ìdíwọ́ ara ti àwọn ẹ̀rọ itanna.
2. Àwọn Ìgbì Elétírónágíìkì gẹ́gẹ́ bí Àwọn Olùgbé
Àkójọpọ̀ ìjíròrò ìgbàlódé ni àwọn ìgbì iná mànàmáná. Gẹ́gẹ́ bí ẹ̀kọ́ Maxwell, pápá iná mànàmáná tó ń yípadà máa ń mú pápá iná mànàmáná jáde, ní ìdàkejì, ó máa ń ṣẹ̀dá àwọn ìgbì omi tó lè tàn kálẹ̀ kódà nínú afẹ́fẹ́. Ìyára àwọn ìgbì iná mànàmáná nínú afẹ́fẹ́ ni:
\[
c \nnọ́mbà 3 \nígbà 10^8 \ \ọ̀rọ̀{m/s}
\]
Àjọṣepọ̀ pàtàkì láàrín ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ (\(f\)), ìgbì omi (\(\lambda\)), àti iyára ìtẹ̀síwájú (\(v\)) ni:
\[
v = f\lambda
\]
Nínú afẹ́fẹ́, iyára ìtànkálẹ̀ náà súnmọ́ (c), nígbàtí nínú àwọn ohun èlò bíi okùn coaxial tàbí okùn optical , iyára náà kéré sí i nítorí ipa àwọn ohun ìní ohun èlò (ìyọ̀ǹda àti ìyọ̀ǹda).
3. Ìwọ̀n Ìgbohùngbà àti Pínpín Ìwọ̀n Ìgbohùngbà
Àwọn ìgbì iná mànàmáná bo gbogbo ìrísí: láti ìgbì rédíò onígbohùn-ì ...
Ìgbàgbogbo ló ń pinnu ọ̀pọ̀lọpọ̀ nǹkan: ìfàmọ́ra ìdènà, ìwọ̀n, ìwọ̀n antenna, àti agbára ikanni. Àwọn ìgbàgbogbo kékeré (fún àpẹẹrẹ, rédíò AM) lè dé àwọn ọ̀nà jíjìn nítorí ìyípadà àti ìṣàfihàn ionospheric, nígbàtí àwọn ìgbàgbogbo gíga (fún àpẹẹrẹ, 5G mmWave) lè gbé ìwọ̀n data tó pọ̀ jù ṣùgbọ́n wọ́n lè fara da àwọn ìdènà àti pé wọ́n ní àkókò kúkúrú.
Nítorí pé ìwọ̀n ìpele-ìpele náà ní ààlà àti pé ó lè fa ìdènà, orílẹ̀-èdè kọ̀ọ̀kan ń ṣe àkóso ìpínkiri iye àwọn ènìyàn kí àwọn iṣẹ́ tó yàtọ̀ síra má baà dí ara wọn lọ́wọ́.
4. Ṣíṣe àtúnṣe: Ṣíṣe àgbékalẹ̀ ìwífún lórí àwọn ìgbì omi
A kì í sábà gbé àwọn àmì ìwífún jáde “aise” láìsí àtúnṣe. Lọ́pọ̀ ìgbà, ìwífún ni a gbé ka orí àmì ìgbésẹ̀ nípasẹ̀ ìlànà ìyípadà. Ní ti ara, ìyípadà túmọ̀ sí yíyípadà àwọn pàrámítà ìgbì ìgbésẹ̀ ìgbésẹ̀:
1. Ìyípadà Ìwọ̀n Àfikún (AM): a máa ń yí ìyípadà ìpele amúgbálẹ́gbẹ̀ẹ́ padà lẹ́yìn àmì ìwífún.
2. Ìyípadà Ìgbàkúgbà (FM): Ìyípadà ìgbakúgbà ìṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ìwífún náà.
3. Ìyípadà Ìpele (PM) / PSK (oní-nọ́ńbà): a yí ìpele onígbèsè padà nípasẹ̀ iye kan pàtó.
Ṣíṣe àtúnṣe mú kí ìgbékalẹ̀ náà ṣiṣẹ́ dáadáa, ó dín ìdènà kù, ó sì jẹ́ kí ọ̀pọ̀ àwọn olùlò pín ìpele ...
5. Agbára, Ìdènà, àti Òfin Ìyípadà
Nínú ìgbéjáde aláìlókùn, agbára àmì tí a gbà ń dínkù pẹ̀lú ìjìnnà. Ní ṣókí, fún orísun ìtànṣán tí ó dọ́gba, agbára agbára náà ń tẹ̀lé òfin onígun mẹ́rin tí ó lòdì sí i:
\[
I \propto \frac{1}{r^2}
\]
Sibẹsibẹ, ni agbaye gidi, itankalẹ tun ni ipa nipasẹ ironu, itankale, gbigba, ati ọna pupọ. Ninu awọn okun waya, idinku agbara ni a pe ni idinku, ti a maa n fihan ni awọn decibels (dB). Fọọmu gbogbogbo fun ipin agbara ni:
\[
\text{dB} = 10 \log_{10}\left(\frac{P_2}{P_1}\right)
\]
Ìmọ̀ nípa dB ṣe pàtàkì gan-an nítorí ó ń mú kí ìṣirò amplifier gain, àwọn ìpàdánù okùn, àti àwọn àlàfo ètò ní ìrísí logarithmic sums rọrùn.
6. Ariwo ati Ipin Ifihan si Ariwo (SNR)
Kò sí ètò ìbánisọ̀rọ̀ tí kò ní ìdènà. Ariwo wá láti orísun púpọ̀: ìṣípo ooru elekitironi (ariwo ooru), ìdènà ẹ̀rọ, ìdènà láti ọ̀dọ̀ àwọn olùlò mìíràn, àti àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ afẹ́fẹ́ pàápàá.
Ọ̀kan lára àwọn èrò fisiksi pàtàkì jùlọ nínú gbígbà àmì ni Ìpíndọ́gba Àmì-sí-Ariwo (SNR), èyí tí í ṣe ìpíndọ́gba agbára àmì sí agbára ariwo. SNR gíga túmọ̀ sí wípé àmì náà rọrùn láti gbà padà, nígbàtí SNR tí ó kéré mú kí ó ṣeéṣe kí àṣìṣe dátà wáyé.
A le ṣe iṣiro ariwo ooru nipasẹ idogba:
\[
N = kTB
\]
pẹ̀lú \(k\) àìyípadà Boltzmann, \(T\) iwọ̀n otútù (Kelvin), àti \(B\) ìpele ìpele ìpele ìpele. Ìgbékalẹ̀ yìí fihàn pé bí ìpele ìpele náà ṣe gbòòrò tó, bẹ́ẹ̀ ni ariwo tí a gbé kalẹ̀ ṣe pọ̀ tó, nítorí náà, ṣíṣe ètò náà máa ń ní ìyípadà láàárín agbára ìwífún àti ìdènà ariwo.
7. Ìwọ̀n Ìwọ̀n, Agbára Ìkànnì, àti Ààlà Shannon
Ìwọ̀n ìpele ìpele tí àmì ìkànnì kan ń lò ni ìwọ̀n ìpele ìpele ìkànnì. Nínú ìmọ̀ ìbánisọ̀rọ̀, ìwọ̀n ìpele ìkànnì ní í ṣe pẹ̀lú bí a ṣe lè fi ìwífún ránṣẹ́ kíákíá. Ìmọ̀ ìwífún ní ààlà pàtàkì nípasẹ̀ ìlànà Shannon:
\[
C = B \log_2(1+\text{SNR})
\]
níbi tí \(C\) jẹ́ agbára ikanni (bits/second). Èyí kìí ṣe agbekalẹ imọ-ẹrọ nìkan, ṣùgbọ́n ààlà ìwífún nípa ti ara: agbára data tó ga jùlọ tí a lè ṣe ní ti ìmọ̀-ẹ̀rọ fún bandwidth àti SNR kan. Àwọn ìmọ̀-ẹ̀rọ òde-òní bíi 4G/5G, Wi-Fi 6/7, àti ìbánisọ̀rọ̀ satẹlaiti ń súnmọ́ ààlà Shannon nígbà gbogbo pẹ̀lú ìkọ̀wé ikanni tó díjú (àtúnṣe àṣìṣe) àti ìyípadà.
8. Àwọn ohun èlò ìṣíṣẹ́: Okùn, Okùn Optical, àti Ààyè Ọ̀fẹ́
a) Okùn bàbà (okùn oníyípo, coaxial)
Nínú àwọn okùn bàbà, àwọn àmì ìfihàn máa ń tàn kálẹ̀ gẹ́gẹ́ bí ìgbì iná mànàmáná tí a ń darí. Ìdènà iná mànàmáná, ipa awọ ara ní àwọn ìpele gíga, àti capacitance máa ń fa ìdínkù àti ìyípadà. Àwọn okùn coaxial jẹ́ alágbára sí ìdènà ju àwọn okùn tí a yí padà nítorí ààbò wọn.
b) Okùn opitika
Okùn opitika máa ń fi ìmọ́lẹ̀ gbé ìsọfúnni jáde, èyí tí ó sábà máa ń jẹ́ lésà. Ìlànà pàtàkì rẹ̀ ni àtúnṣe inú pátápátá nítorí ìyàtọ̀ nínú àtọ́ka ìfàmọ́ra láàárín mojuto àti ìbòrí. Okùn opitika ní ìdínkù díẹ̀ àti ìpele gíga, èyí tí ó sọ ọ́ di ẹ̀yìn ayélujára àgbáyé.
c) Itankale aaye ọfẹ (redio ati awọn makirowefu)
Nínú ìbánisọ̀rọ̀ aláìlókùn, àwọn ìgbì omi máa ń tàn káàkiri afẹ́fẹ́ nípasẹ̀ àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ bíi ìṣàfihàn, ìyípadà, àti ìtúká. Ní àwọn ìgbì omi gíga, ìlà ojú máa ń di pàtàkì, nítorí náà a sábà máa ń gbé àwọn eriali sí orí àwọn ilé gogoro tàbí kí a lo àwọn satẹ́láìtì.
9. Antenna: Ó ń yí ìṣàn omi padà sí ìgbì omi
Eriali jẹ́ ẹ̀rọ kan tí ó so àwọn àmì iná mànàmáná àti àwọn ìgbì iná mànàmáná pọ̀. Nígbà tí agbára ìyípadà bá ń ṣàn láti inú antenna, àwọn agbára ìfàsẹ́yìn náà máa ń yọ àwọn ìgbì iná mànàmáná jáde.
Àwọn ànímọ́ eriali pàtàkì nínú ìmọ̀ ìbánisọ̀rọ̀ pẹ̀lú:
– Èrè (ìní ìtọ́sọ́nà): fojusi ìró náà sí ọ̀nà kan pàtó.
– Àpẹẹrẹ ìtànṣán: bí a ṣe ń tú agbára jáde sí ojú ọ̀run.
– Ìpínyà: ìtọ́sọ́nà pápá iná mànàmáná (òró, petele, yíká).
Ìbáramu ìfọ̀rọ̀wérọ̀ àti ìfọ̀rọ̀wérọ̀ olùgbà ṣe pàtàkì: àìbáramu ìfọ̀rọ̀wérọ̀ lè ba agbára tí a gbà jẹ́ gidigidi.
10. Ìparí: Ìdí tí Fisiksi fi wà ní ọkàn ìbánisọ̀rọ̀
Ibaraẹnisọrọ kii ṣe nipa awọn ẹrọ tabi awọn ohun elo nikan, ṣugbọn dipo lilo taara ti awọn ofin ti fisiksi: awọn igbi elekitironiki, agbara ati agbara, idinku, ariwo ooru, ati paapaa awọn opin agbara alaye. Idagbasoke ti imọ-ẹrọ ibaraẹnisọrọ, lati redio analog si awọn nẹtiwọọki 5G ati awọn opitika okun iyara giga, jẹ pataki igbiyanju eniyan lati ṣakoso ati mu ihuwasi awọn igbi, ohun elo, ati alaye dara si.
Nípa lílóye ìpìlẹ̀ físíìkì ìbánisọ̀rọ̀, a lè rí i pé gbogbo ìpè fóònù, gbogbo ìṣàn fídíò, àti gbogbo ìránṣẹ́ tí a fi ránṣẹ́ jẹ́ àbájáde ìṣètò pípéye ti àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ àdánidá—láti ìṣípo ti àwọn elekitironi nínú àwọn iyika, sí àwọn photon nínú àwọn okùn optical, sí àwọn ìgbì rédíò tí ń rìn kiri nínú ààyè ọ̀fẹ́. Òye yìí kò wúlò fún àwọn akẹ́kọ̀ọ́ àti àwọn onímọ̀ nípa ìmọ̀ ẹ̀rọ nìkan, ṣùgbọ́n ó tún ṣí òye sílẹ̀ nípa bí ayé òde òní ṣe so pọ̀ nípasẹ̀ àwọn òfin ìpìlẹ̀ àgbáyé.
