Elektroninis ryšys: pagrindai, pavyzdžiai ir pasiruošimas egzaminui
Šį darbą patikrino mūsų mokytojas: 17.01.2026 time_at 11:26
Užduoties tipas: Referatas
Pridėta: 17.01.2026 time_at 10:40
Santrauka:
Sužinokite elektroninio ryšio pagrindus, pavyzdžius ir pasiruošimą egzaminui: formules, blokines schemas, moduliaciją, kabelių palyginimą ir trikčių sprendimus.
Elektroninis ryšys: esminės sąvokos, pavyzdžiai ir pasiruošimas egzaminui
Įvadas
Šiuolaikinis pasaulis neįsivaizduojamas be patikimo ir greito elektroninio ryšio. Nesvarbu, ar naudojame mobilųjį telefoną, kompiuterį ar žiūrime televiziją, kiekvieną kartą pasinaudojame inžineriniais sprendimais, leidžiančiais keistis informacija tarp žmonių ar įrenginių. Taigi, elektroninis ryšys – tai procesas, kai signalai persiunčiami iš informacijos šaltinio iki gavėjo per įvairius perdavimo kanalus, tam tikslui taikant kodavimą, moduliaciją, filtravimą bei apsaugą nuo trikdžių. Pagrindinis šio rašinio tikslas – nuosekliai apžvelgti svarbiausius elektroninio ryšio aspektus ir pasiruošimo egzamino strategiją, remiantis Lietuvos švietimo sistemos reikalavimais ir pavyzdžiais.------
Ryšio sistemos dalys ir blokinė schema
Tipinę elektroninio ryšio sistemą galima išskaidyti į tris pagrindines dalis: siuntimo pusę, perdavimo kanalą bei gavėjo pusę. Pradžioje informacijos šaltinis (pvz., žmogaus balsas per mikrofoną, duomenų failas, vaizdo kamera) sukuria arba užfiksuoja signalą. Jeigu signalas yra analoginis, jis paprastai būna nepastovios amplitudės bei tęstinis laike – pvz., mikrofono generuojama įtampa, atitinkanti žmogaus balsą. Prieš perduodant tokią informaciją skaitmeniniu būdu, būtina ją diskretizuoti (imti mažus mėginius laiko intervalais) ir kvantuoti (priskirti amplitudes skaitmeniniams reikšmėms) – šis procesas ypač svarbus telefonijoje, televizijoje (skieptinis EIT'os egzaminas neretai reikalauja gebėti nubraižyti PCM signalą ir paaiškinti, kaip diskretizavimas vyksta praktikoje).Po paruošimo signalas siunčiamas kodavimo ir moduliavimo blokams. Signalų kodavimas užtikrina atsparumą triukšmams ir patikimą duomenų išsiuntimą per kanalą, o moduliavimas leidžia pritaikyti signalą konkrečios perdavimo terpės savybėms. Signalui perėjus per kanalą (kabelinį, optinį ar oru), jis paprastai susiliečia su įvairiais trukdžių šaltiniais: elektromagnetiniu triukšmu, iškraipymais, kanalo slopinimu. Gavėjas iššifruoja ir atkuria pradinę informaciją – dekodavimo bei filtravimo blokai pašalina perteklinius triukšmus.
Egzame reiktų visada nubraižyti paprastą blokinę schemą, kurioje funkcijos aiškiai išvardytos: informacijos šaltinis → kodavimas / moduliacija → perdavimo kanalas → demoduliacija / dekodavimas → priimtų duomenų atkūrimas. Nepamirškite paminėti bent dviejų triukdžių šaltinių – pvz., vietinis triukšmas kanale ir pašalinis elektromagnetinis laukas.
------
Signalo tipai ir jų matematinis vaizdavimas
Ryšio teorijoje svarbu suprasti, kuo skiriasi analoginiai ir skaitmeniniai signalai. Analoginis signalas, pavyzdžiui, žmogaus balsas, yra tęstinis laike ir amplitudėje. Skaitmeninis signalas – tai atskirų reikšmių ir momentų seka, kaip kompiuterinės sistemos perduodami „nuliai“ ir „vienetai“.Egzamine dažnai prašoma paaiškinti, kuo naudingas vienas ar kitas tipas įrenginyje – pavyzdžiui, kodėl radijas ilgus dešimtmečius naudojo analoginius signalus, o šiuolaikiniai mobilieji telefonai – skaitmeninius.
Periodinį signalą galima suanalizuoti, jį išskaidant į sinusoidines sudedamąsias. Tai vadinama signalo spektru. Lietuvos ryšio technologijų ugdymo programoje mokiniai mokosi, kad pagrindinis bangos dažnis žymimas f (Hz), o kampinis dažnis – ω = 2πf. Labai svarbus naudingas dažnių intervalas: kuo platesnis spektras, tuo daugiau informacijos galima perduoti (naudinga kanalo juosta). Egzamino metu prašoma, pavyzdžiui, nupiešti signalo vaizdą laike ir pabandyti apibūdinti jo dažninį turinį žodžiais.
------
Ryšio linijų tipai: palyginimas ir taikymas
Elektroninę informaciją galima perduoti įvairiomis linijomis, kiekviena jų turi savų ypatumų.1. Oro linijos (antžeminės): Paprasčiausios, dažniausiai naudojamos nebrangiam, trumpalaikiam signalų persiuntimui – pavyzdžiai: radijo bangos tarp siųstuvo ir antenos, lauko garsiakalbiai mokyklose. Privalumas – lengvas įrengimas, trūkumas – mažas patikimumas esant nepalankioms oro sąlygoms, siaura dažnių juosta.
2. Kabelinės linijos: Plačiausiai naudojamos mokyklose ir universitetų laboratorijose. Vytos poros (γ-poros, UTP) efektyvios iki kelių šimtų metrų – naudojamos kompiuterių tinklams, mokymo klasėse. Koaksialiniai kabeliai ilgesniems atstumams ar televizijos tinkluose. Kiekvieno tipo kabeliai pasižymi skirtinga triukšmų tolerancija ir laidumo galimybe – todėl svarbu žinoti jų charakterines varžas (pvz., 100 Ω vytai porai) ir maksimalius pralaidumus (šiuolaikinės UTP 5e/6 poros gali perduoti šimtus Mbit/s). Praktikoje egzamine būtina pateikti argumentą, kodėl, tarkim, mokyklos tinklui pasirenkate UTP, o ne koaksialinį kabelį.
3. Optinės linijos: Populiarėja dėl didžiulio pralaidumo (dešimtys Gbit/s, pavyzdžiai – LITNET tinklas tarp universitetų). Vienamodės skaidulos tinka tolimiems ryšiams, daugiamodės – trumpesniems (pvz., pastato viduje). Nepriklausomybė nuo elektromagnetinio triukšmo ir galimybė perduoti signalus be labai didelių stiprintuvų leidžia jas diegti tautiniuose ir regioniniuose tinkluose. Tačiau optinės linijos yra jautrios fiziniam pažeidimui (lenkimui) ir reikalauja tikslesnio diegimo.
Egzamine labai padeda trumpa lentelė, kurioje nurodomi tipiniai kiekvieno tipo privalumai bei trūkumai.
------
Dažnių juostos ir spektrinės ribos
Perduodami signalai naudoja skirtingas dažnių juostas. Žmogaus klausa paprastai siekia 20 Hz – 20 kHz, mikrofonai ir garso aparatūra apima šį intervalą, dar platesnė naudojama ultrasonicams (medicinoje), RF ryšiui (kilohertzai iki gigahercų), mikrobangoms (Wi-Fi, LTE) bei optiniam ryšiui (matomajam šviesos intervalui). Svarbi formulė: bangos ilgis λ = c / f (c – šviesos greitis, apie 3·10⁸ m/s). Egzamino tipinis uždavinys: apskaičiuoti, kokio ilgio bangą gausime esant 100 MHz dažniui (gausime λ ≈ 3 metrai).------
Radijo bangų sklidimas ir antenos
Ryšio kokybei didelę įtaką turi signalų sklidimo savybės. Tiesioginis matomumas tarp siųstuvo ir gavėjo užtikrina stabilų ryšį (miestų radijo linijos), tačiau dažnai pasitaiko atspindžiai, difrakcija (lenkimas už kliūčių), refrakcija (lūžimas skirtingo tankio sluoksniuose). Multipath reiškinys, kai signalas atkeliauja skirtingomis trajektorijomis, dažnai sukelia tarpsimbolinį trukdį (ypač svarbu mobiliame ryšyje).Antenos lemia, kaip efektyviai signalas sklinda; populiarūs dipoliai, Yagi (dažnai naudojami televizijai kaimuose), parabolinės antenos (satellitiniam ryšiui). Ryšio užduotyse pagalvokite apie stiprinimo koeficientą, kryptiškumą bei parinkite antentypį pagal situaciją (pvz., plačiajuoste Wi-Fi reikalinga sektorinė arba visakryptė antena).
------
Ilgo nuotolio sprendimai: relės stotys ir palydovai
Kai prireikia perduoti signalus šimtų ar tūkstančių kilometrų atstumu (pvz., tarp Vilniaus ir Klaipėdos universitetų), naudojamos relės stotys arba palydoviniai kanalai. Radijo relės stotyse signalas pakartotinai stiprinamas, siekiant įveikti slopinimą. Palydovinio ryšio atveju signalas išsiunčiamas į geostacionarų palydovą (apie 36 tūkstančių km aukštyje virš Žemės), kuris retransliuoja jį kitai stočiai. Palydovai būna aktyvūs (stiprina) arba pasyvūs (tiktai atspindi signalą). Egzamine reikėtų paminėti delsą (šiuo atveju dėl didelių atstumų ji matoma), galimus nuostolius bei būtinybę naudoti stiprinančias antenas.------
Moduliacija ir kodavimas
Moduliacijos tipas pasirinktas pagal perduodamo signalo savybes ir kanalo galimybes. Analoginės moduliacijos rūšys (AM, FM) vis dar naudojamos radijuje, FM ypač populiari dėl geresnio atsparumo triukšmams (Lietuvos regioniniuose radijo tinkluose). Skaitmeninės moduliacijos (ASK, FSK, PSK, QAM) taikomos skaitmeniniam duomenų perdavimui – pavyzdžiui, QAM moduliacija naudojama šviesolaidinėse linijose.Pulsinė kodinė moduliacija (PCM) – skaitmenintas analoginio signalo perdavimo būdas. Jeigu kvantavimui naudojama 8 bitų išraiška ir diskretizavimo dažnis 8 kHz, bendras bitų srautas būtų R = 8 · 8000 = 64 000 bitų/s (64 kbps). Tai – telefono kanalo klasika.
------
Kanalų sutankinimas ir hierarchija
Kad vienu kanalu galėtume perduoti daug vartotojų duomenų, naudojame dažninį arba laikinį kanalų sutankinimą (FDM/WDM ir TDM). FDM naudojamas radijo/TV transliacijose (kanalai skirtinguose dažniuose), WDM – optikoje (šviesa skirtinguose bangos ilgiuose). TDM – pagrindinis skaitmeniniuose telefonijos tinkluose. Kanalų hierarchija (pvz., Europoje E1 32 kanalai po 64 kbps) leidžia agreguoti mažus srautus į didesnius. SDH/SONET technologijos (plačiai taikomos LITNET tinkle) užtikrina sinchronizuotą, didelės spartų perdavimą, tinklo savimonitoringo galimybes.------
Trikdžiai ir patikimumo sprendimai
Kiekviena ryšio sistema patiria trikdžius. Dažniausiai – adityvinis baltasis triukšmas (fiziniai procesai, pvz., šiluminis judėjimas), multipath sukelti iškraipymai (kaip periferiniuose miesteliuose, kur signalas „atšokinėja“ nuo pastatų) ir impulsyvūs triukšmai (pvz., elektros prietaisų įjungimas klasėje). Ryšio kokybė išreiškiama tokiais parametrais kaip SNR (signalo/triukšmo santykis), BER (klaidų rodiklis) ir delsos parametrai.Pagerinti patikimumą galima įvairiais būdais: fiziniu (ekranavimu), programiniu (filtravimu, klaidų korekcijos kodavimu – Lietuvoje populiarūs Reed–Solomon, CRC kodai naujuose IT egzaminų kursuose), pertekliniu retransliavimu. Praktikoje, tarkim, jeigu multipath kelia problemų, galima naudoti equalizatorių arba RAKE imtuvą (šiuolaikiniai LTE tinklai).
------
Formulės ir skaičiai
Egzaminui būtina žinoti pagrindines formules: - Bangos ilgis: λ = c / f. - Kampinis dažnis: ω = 2πf. - PCM srautas: R = n · fs. - Shannon-Hartley geba: C = B · log2(1 + S/N). - Nyquist riba: C_max = 2B · log2(M).Pavyzdžiui, norint suskaičiuoti bangos ilgį 100 MHz, taikome λ = 3·10⁸ / 1·10⁸ = 3 m. PCM atveju, jei n = 8 bitai, fs = 8 kHz, R = 8*8000 = 64 000 bps. Svarbu nurodyti mato vienetus!
------
Egzamino klausimų sprendimo patarimai
Egzamino klausimuose dažnai prašoma: - Nubraižyti blokinę schemą ir apibūdinti funkcijas. - Trumpai palyginti kabelinius ir optinius variantus (pralaidumas, jautrumas triukšmui, kaina, atstumo galimybės). - Paaiškinti, kaip veikia PCM ir parodyti būtiną skaičiavimą. - Nurodyti pagrindinius triukšmų tipus ir jų sprendimą.Visais atvejais laikykitės struktūros: apibrėžimas – principas – privalumai/trūkumai – pavyzdys – reziumė.
------
Piešiniai ir schemos
Piešiniai turi būti tvarkingi: blokinė sistema, signalų diagramos prieš ir po kvantavimo, dažninės diagramos (pvz., FDM atvejis), kabelių ir optinių pluoštų sandara (pamiršti nepamirškite pavaizduoti bei pažymėti šerdį, apvalkalą), paprastos antenos (dipolio) spinduliuotės lobas.------
Ruošimosi strategija
1. Kartoti blokines schemas ir jų funkcijas. 2. Įsiminti pagrindines spektrines sąvokas ir formules. 3. Praktikuotis lentelių sudarymą (palyginimų). 4. Prisiminti moduliacijos rūšis ir PCM pavyzdžius. 5. Susisteminti triukšmo tipus ir jų mažinimą.Laiką egzamino metu valdykite aiškiai: pradžioje struktūruokite atsakymą ant juodraščio, vėliau aiškiai argumentuokite kiekvieną punkta, paskutines minutes skirkite piešinių užbaigimui.
------
Išvados
Elektroninio ryšio teorija – tai disciplina, sujungianti matematinį modeliavimą ir praktinius sprendimus. Egzamine svarbiausia aiškiai parodyti, kad suprantate sistemos logiką (blokai, kanalai, trikdžiai), mokate atlikti skaičiavimus ir gebate pasiūlyti priemones ryšio patikimumui pagerinti. Ruošiantis egzaminui didžiausią dėmesį skirkite formulių, schemų ir pagrindinių sąvokų supratimui praktiniuose kontekstuose.------
Kontrolinis sąrašas
- Blokinės schemos: žinoti pagrindinius blokus, jų funkcijas ir triukdžių šaltinius. - Pagrindinės formulės: λ, ω, PCM, Shannon, Nyquist. - Kabelių ir optinių linijų palyginimas: pralaidumas, atstumas, trukdžiai. - Moduliacijos rūšys ir PCM pavyzdys. - Kanalų sutankinimo principai: FDM, WDM, TDM. - Triukšmai ir jų sprendimai. - SDH/SONET esmė ir hierarchija.------
Naudingų formulių ir dažnių juostų santrauka
- λ = c / f (Hz, m, m/s) - ω = 2πf (rad/s) - PCM R = n · fs (bitai per sekundę) - Shannon: C = B · log2(1 + S/N) - Nyquist: C_max = 2B · log2(M) - Dažnių orientyrai: audio (iki 20 kHz), RF (kHz – GHz), mikro (GHz), optika (šimtai THz) - Dažniausiai naudojami vienetai: Hz, kHz, MHz, GHz, THz, bps, dB------
Įvertinkite:
Prisijunkite, kad galėtumėte įvertinti darbą.
Prisijungti