Непрерывная волна или непрерывная форма волны ( CW ) — это электромагнитная волна постоянной амплитуды и частоты , обычно синусоидальная волна , которая для математического анализа считается бесконечной продолжительностью. [1] Это может относиться, например, к лазеру или ускорителю частиц , имеющему непрерывный выходной сигнал, в отличие от импульсного выходного сигнала.
В более широком смысле термин « непрерывная волна» также относится к раннему методу радиопередачи , в котором синусоидальная несущая волна включается и выключается. Точнее это называется прерывистой непрерывной волной ( ICW ). [2] Информация передается в периоды включения и выключения сигнала различной продолжительности, например, с помощью азбуки Морзе в раннем радио. В ранней радиопередаче беспроводной телеграфии волны CW также были известны как «незатухающие волны», чтобы отличить этот метод от сигналов затухающих волн , генерируемых более ранними передатчиками типа искрового разрядника .
В самых ранних радиопередатчиках использовался искровой разрядник для создания радиочастотных колебаний в передающей антенне. Сигналы, создаваемые этими искровыми передатчиками, состояли из цепочек коротких импульсов синусоидальных радиочастотных колебаний, которые быстро затухали до нуля, и назывались затухающими волнами . Недостатком затухающих волн было то, что их энергия распространялась в чрезвычайно широкой полосе частот ; у них была широкая полоса пропускания . В результате они создавали электромагнитные помехи ( RFI ), которые распространялись на передачи станций на других частотах.
Это мотивировало усилия по созданию радиочастотных колебаний, которые затухали бы медленнее; было меньше демпфирования. Существует обратная зависимость между скоростью затухания ( постоянной времени ) затухающей волны и ее шириной полосы; чем дольше затухающие волны затухают до нуля, тем уже полосу частот занимает радиосигнал и тем меньше он мешает другим передачам. По мере того, как все больше передатчиков начали заполнять радиоспектр, уменьшая частотный интервал между передачами, правительственные постановления начали ограничивать максимальное затухание или «уменьшение», которое мог иметь радиопередатчик. Производители выпустили искровые передатчики, генерирующие длинные «звенящие» волны с минимальным затуханием.
Было понятно, что идеальной радиоволной для радиотелеграфной связи будет синусоидальная волна с нулевым затуханием, непрерывная волна . Непрерывная непрерывная синусоидальная волна теоретически не имеет полосы пропускания; вся его энергия сосредоточена на одной частоте, поэтому она не мешает передаче на других частотах. Непрерывные волны не могли быть созданы с помощью электрической искры, но были достигнуты с помощью электронного генератора на вакуумной лампе , изобретенного примерно в 1913 году Эдвином Армстронгом и Александром Мейсснером . После Первой мировой войны стали широко доступны передатчики, способные генерировать непрерывные волны, генератор переменного тока Александерсона и ламповые генераторы .
Искровые передатчики затухающих волн были заменены передатчиками на электронных лампах непрерывного действия примерно в 1920 году, а передача затухающих волн была окончательно объявлена вне закона в 1934 году.
Для передачи информации непрерывную волну необходимо выключать и включать с помощью телеграфного ключа, чтобы генерировать импульсы различной длины, «точки» и «тире», которые обозначают текстовые сообщения азбукой Морзе , поэтому радиотелеграфия «непрерывной волны» Сигнал состоит из импульсов синусоидальных волн постоянной амплитуды с вкраплениями промежутков отсутствия сигнала.
При двухпозиционной манипуляции несущей, если несущая волна внезапно включается или выключается, теория связи может показать, что полоса пропускания будет большой; если несущая включается и выключается более постепенно, полоса пропускания будет меньше. Пропускная способность манипулируемого сигнала связана со скоростью передачи данных следующим образом: где – необходимая полоса пропускания в герцах, – скорость манипуляции при изменении сигнала в секунду ( скорость передачи данных ) и – константа, связанная с ожидаемым распространением радиосигнала. условия; K=1 трудно декодировать человеческому уху, K=3 или K=5 используются, когда ожидается замирание или многолучевое распространение . [3]
Ложный шум, излучаемый передатчиком , который резко включает и выключает несущую, называется щелчками клавиш . Шум возникает в той части полосы пропускания сигнала, которая находится выше и ниже несущей, чем это требуется для нормального, менее резкого переключения. Решение проблемы для CW состоит в том, чтобы сделать переход между включением и выключением более постепенным, сделав края импульсов мягкими , более закругленными, или использовать другие методы модуляции (например, фазовую модуляцию ). Определенные типы усилителей мощности, используемые в трансмиссии, могут усугубить эффект щелчков клавиш.
Ранние радиопередатчики не могли быть модулированы для передачи речи, поэтому единственной доступной формой связи была CW-радиотелеграфия. CW по-прежнему остается жизнеспособной формой радиосвязи спустя много лет после совершенствования передачи голоса, поскольку можно использовать простые и надежные передатчики, а также потому, что его сигналы представляют собой простейшую из форм модуляции, способную преодолевать помехи. Низкая полоса пропускания кодового сигнала, отчасти из-за низкой скорости передачи информации, позволяет использовать в приемнике очень избирательные фильтры, которые блокируют большую часть радиошума, который в противном случае снизил бы разборчивость сигнала.
Непрерывное радио называлось радиотелеграфией, потому что, как и телеграф , оно работало посредством простого переключателя для передачи кода Морзе . Однако вместо управления электричеством в перекрестном проводе переключатель контролировал мощность, передаваемую на радиопередатчик . Этот режим до сих пор широко используется радиолюбителями из-за его узкой полосы пропускания и высокого отношения сигнал/шум по сравнению с другими способами связи.
В военной связи и любительском радио термины «CW» и «код Морзе» часто используются как синонимы, несмотря на различия между ними. Помимо радиосигналов, код Морзе может передаваться, например, с использованием постоянного тока в проводах, звуке или свете. Для радиосигналов несущая включается и выключается, чтобы представить точки и тире элементов кода. Амплитуда и частота несущей остаются постоянными в течение каждого элемента кода. В приемнике принятый сигнал смешивается с гетеродинным сигналом от BFO ( генератора частоты биений ) для преобразования радиочастотных импульсов в звук. Почти весь коммерческий трафик в настоящее время прекратил работу с использованием Морзе, но он все еще используется радиолюбителями. Ненаправленные маяки (NDB) и всенаправленный радиодиапазон ОВЧ (VOR), используемые в аэронавигации, используют азбуку Морзе для передачи своего идентификатора.
Код Морзе практически исчез за пределами любительской службы, поэтому в нелюбительском контексте термин CW обычно относится к радиолокационной системе непрерывного действия , а не к системе, передающей короткие импульсы. Некоторые моностатические (с одной антенной) радары CW передают и принимают одну частоту (без качания частоты), часто используя передаваемый сигнал в качестве гетеродина для возврата; примеры включают полицейские радары скорости, микроволновые детекторы движения и автоматические устройства открывания дверей. Этот тип радара эффективно «ослепляется» собственным сигналом, передаваемым на неподвижные цели; они должны двигаться к радару или от него достаточно быстро, чтобы создать доплеровский сдвиг, достаточный для того, чтобы радар мог изолировать частоты исходящего и обратного сигналов. Этот тип радара непрерывного действия может измерять дальность , но не дальность (расстояние).
Другие радары CW линейно или псевдослучайно «чирикают» ( частотно модулируют ) свои передатчики достаточно быстро, чтобы избежать самоинтерференции с отражениями от объектов за пределами некоторого минимального расстояния; этот тип радара может обнаруживать и определять дальность статических целей. Этот подход обычно используется в радиолокационных высотомерах , в метеорологии , а также в исследованиях океана и атмосферы. Посадочный радар лунного модуля «Аполлон» сочетал в себе оба типа радаров CW.
В бистатических радарах CW используются физически отдельные передающая и приемная антенны, чтобы уменьшить проблемы самопомех, присущие моностатическим радарам CW.
В лазерной физике и технике «непрерывная волна» или «CW» относится к лазеру , который производит непрерывный выходной луч, иногда называемый «автономным», в отличие от лазера с модуляцией добротности , с переключением усиления или с синхронизацией моделей . который имеет импульсный выходной луч.
Полупроводниковый лазер непрерывного действия был изобретен японским физиком Идзуо Хаяси в 1970 году . ] и открыло область оптической связи , сыграв важную роль в будущих сетях связи . [5] Оптическая связь, в свою очередь, обеспечила аппаратную основу для интернет- технологий, заложив основы цифровой революции и информационной эпохи . [6]
