Радіотехніка, електроніка та радіоелектроніка

Окрім класифікації, наведеної на початку розділу, необхідно засвоїти та користуватись визначеннями, окресленими у заголовку.

Принциповою ознакою радіотехнічних систем є передача інформації шляхом випромінювання високочастотних електромагнітних коливань, тому їх відносять до техніки високочастотних електромагнітних коливань(рис.1.20).

В електронних системах передача, перетворення та відображення інформації відбувається без використання випромінювання високочастотних електромагнітних коливань. Виділяють інформаційну, енергетичну та технологічну електроніку. Зрозуміло, процеси, притаманні електронним системам, використовуються в традиційних радіотехнічних системах радіомовлення, телебачення та ін. Датчики, комп’ютери, канали зв’язку, кабельне телебачення – це електронні системи.

Радіоелектронні системи поєднують принципи передачі та перетворення інформації, які притаманні як радіотехніці так і електроніці. Прикладом такої системи є сучасна глобальна система Internet.

1.8 Аналогові та цифрові системи

Сучасні інформаційні комплекси складаються з аналогових тацифрових систем, які призначаються для обробки відповідних сигналів.(рис. 1.22).

Аналогові сигнали формуються різноманітними електровимірювальними перетворювачами (датчиками): – формувачами ЕІС, зокрема датчиками температури, на виході мікрофонів та ін. (рис.1.21.1). Такі сигнали є найбільш поширеними.

В аналогових (лінійних ) ЕС сигнали датчиків підсилюються та обробляються відповідними аналоговими пристроями (рис.1.21.5) до величини, необхідної для оптимального функціонування кінцевих аналогових пристроїв та відображення інформації у формі сприятливій роботі оператора (рис.1.21.7).

Аналогові ЕС (АЕС) сприймають, обробляють та передають ЕІС, які змінюються за законом безперервної (аналогової) функції. При цьому кожному конкретному значенню реальної фізичної величини на вході датчика однозначно відповідає певне значення вибраного електричного параметра постійного чи змінного струму. Перевагами АЕС є теоретично максимальні точність та швидкодія, простота пристроїв. До недоліків відносять низьку завадостійкість і нестабільність параметрів через сильну залежність параметрів таких пристроїв від впливу зовнішніх дестабілізуючих факторів (зміни температури, зміни параметрів елементів – старіння, дії зовнішніх полів та ін.), а також великі спотворення сигналів при передачі на великі відстані, значні труднощі довготермінового зберігання інформації, низька енергетична ефективність.

В сучасних інформаційних системах все більше використовують цифрові методи та системи обробки сигналів, в яких аналогові сигнали датчиків за допомогою аналого-цифрових перетворювачів (АЦП) перетворюються у відповідні цифрові сигнали (рис.1.21.3 ).

В цифрових ЕС (ЦЕС) сигнал фіксується двома рівнями напруги чи струму (високий рівень: логічна 1; низький рівень: логічний 0). Інформація фіксується цифровим кодом (наприклад, 1100101), який відповідає значенню ЕІС в дискретній точці за рівнем та часом. Для чого аналогові ЕІС за допомогою АЦП шляхом квантування за часом та дискретизації за рівнем перетворюються в послідовність цифрових кодів. У фіксовані моменти часу сигнали на виході АЦП тільки приблизно відповідають значенню вхідних сигналів. Процес перетворення та передачі сигналів за допомогою цифрових ЕС зводиться до обробки кодів, пов`язаних зі вхідним аналоговим сигналом. При цьому використовуються досконалі методи та програми обробки сигналів (рис.1.21. 2,5.).

Для фіксації та відображення інформації, сформованої ЦЕС, використовуються цифрові індикатори та пристрої (рис.1.21. 8).

В переважній більшості кінцеві пристрої є аналоговими, а тому в складі ЦЕС передбачають зворотне перетворення – цифро-аналогове, для чого використовують цифро-аналогові перетворювачі ( ЦАП, рис.1.21.6 ). При цьому кожний цифровий код, що поступає на вхід ЦАП, формує відповідне значення аналогового сигналу.

До переваг цифрових ЕС відносять: - високі завадостійкість та надійність; - можливість довготривалого зберігання інформації без втрат; - економічна та енергетична ефективність; - сумісність з інтегральною технологією.

Недоліки ЦЕС: малі швидкодія та точність порівняно з АЕС.

Сучасні електронні системи в основному передбачають обробку цифрових сигналів. З кожним роком обсяг виробництва ЦЕС суттєво збільшується і у відсотках значно перевищує виробництво АЕС.

1.9 Нова філософія сучасної техніки

Навчальні дисципліни радіоелектронного спрямовування вивчаються студентами на перших курсах навчальних закладів. Навіть до кінця навчання слід чекати суттєвих кроків по вдосконаленню ЕС, розробці нових програмних та апаратних методів обробки ЕІС.

Багато років суспільство сповідувало принцип: краще те, що найбільше в світі. Досягнення та широке впровадження сучасних приладів, пристроїв та систем радіоелектороніки свідчать щодо домінування нової філософії сучасної техніки: реалізація максимальних функцій в мінімальному обсязі. Вершинним проявом досягнення таких задач виявляється нанотехнологія.

Традиційна електроніка створюється завдяки мікротехнології, яка дозволяє формувати елементи мікроелектронних розмірів. Впроваджується також нанотехнологія (від грец. нанос – карликовий), за якою виготовляють деталі розмірами близько нанометра. У той час, як деталі мікроелектроніки являють собою масиви з міліардів атомів, нанотехнологія синтезує речовини або прилади впорядкованим складанням “деталей” з окремих атомів.

Розвивались та продовжують вдосконалюватись мікробіологія, мікроелектроніка, мікроприладобудування, але піднявшись в дослідженнях сходинкою вверх, в наносвіт, учені зрозуміли – там існує зовсім інший світ із можливостями, що значно перевищують усе те, про що тільки могли мріяти вчені та інженери. Часточки 1...10 нанометрів мають унікальні хімічні, фізико-технічні та фізичні властивості. Уже тепер можна стверджувати: розвиток техніки управління нанорозмірами дозволить змінити світ.

На межі двох тисячоліть людство вступило в нову епоху – в епоху нанотехнологій, наноматеріалів та нанопристроїв.

Не нівелюючи жодним чином сьогоднішні результати, пов`язані з впровадженням нанокомпозицій у медицині, харчовій промисловості, широкому застосуванню надтонких шарів, можна стверджувати, що магістральна лінія розвитку нанотехнологій – створення наноелектронних приладів, насамперед транзисторів та інтегральних схем, із багатоплановою номенклатурою використання в обчислювальній і мікрохвильовій техніці, метрології, вимірювальній техніці, сонячних батареях, дисплеях, великих екранах. Такі прилади дозволяють освоювати хвилі терагерцового діапазону, які охоплюють частоти від 100 ГГц до 10 ТГц, а відтак - створювати принципово нові системи радіозв`язку, радіолокації, радіонавігації, біології, медицини, контролю навколишнього середовища та криміналістики. Створюються теравізори для виявлення різноманітних сторонніх предметів. Завдяки освоєнню терагерцових хвиль стає можливим в практиці медицинської діагностики замінити небезпечні рентгенівські апарати

Теоретично вважається, що нанотехнологія дозволить створювати будь–які вироби: від обчислювальних машин надвисокої продуктивності – до штучних органів людини, від конструкційних матеріалів з недоступними сьогодні властивостями до високоякісних продуктів харчування та одягу. Як перший етап становлення та розвитку нанотехнології розглядається сучасна біотехнологія.

Методи кількісного прогнозування описують майбутнє,яке фактично є продовженням або екстраполяцією минулого. Це суттєво обмежує можливості таких методів. Насамперед тому, що ми живемо у світі, в якому постійно відбуваються якісно нові події, не властиві минулому, і тому їх не можна враховувати в ретроспективних даних. До них належать різні зламо- та стрибкоподібні зміни, які відбуваються з величезною швидкістю. Це вже спостерігається завдяки впровадженю нанотехнологій.

Поданий вище матеріал дає всі підстави вважати, що студент, вивчивши сучасну компонентну базу та принципи побудови ЕС, в період досягнення творчого підйому (тобто через 10 – 15 років), буде експлуатувати та створювати принципово нову апаратуру і системи обробки інформації. В той же час можна стверджувати: - електронні системи залишаться найбільш досконалими; - базою для створення нових компонентів та ЕС зостануться принципи керування електронними потоками, принципи, які реалізуються за допомогою сучасних активних компонентів. Щоб бути готовим для подальшої творчої роботи, пропоную ретельно вивчити прилади твердотілої електроніки, описані нижче. В той же час раджу повернутись до матеріалу цього розділу, який необхідно не тільки вивчити але осмислити, зробити зручним інструментом для поглибленого вивчення сучасних активних компонент.

Із класичної економічної теорії відомо, що традиційними чинниками виробництва були земля, капітал і праця. У сучасних виробничих умовах великого значення набувають нові знання, які стають найважливішим виробничим чинником, що вимагає впровадження якісно нових методів підготовки інженерів та науковців.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Генератори напруги та струму	\|	Початкові засади електроніки та схемотехніки

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.