Ich weiß, dass dies eine sehr grundlegende Frage ist, aber die von Google zurückgegebenen Antworten sind viel zu kompliziert, als dass ich sie verstehen könnte. Ich frage hier nicht nach Modulation. Ich möchte wissen, was genau die Daten enthält.
Bitte lassen Sie mich meine Zweifel erklären:
Angenommen, ich möchte von meinem PC aus die Nummer zehn übertragen. Es wird in binär umgewandelt und wird zu 00001010. Dann wird es an das Modem gesendet, das in ein analoges Signal umgewandelt wird. Dieses analoge Signal wird dann über die Leitung geleitet und erreicht sein Ziel, wo es erneut in binär umgewandelt wird und der Benutzer die Nummer erhält.
Wäre es nun ein digitales Signal, würde der Wert als Kombination aus Hoch- und Niederspannung übertragen.
Was durch den Draht fließt, ist Strom.
Wie trägt dieser Strom die Daten? Strom fließt grundsätzlich Elektronen.
Die Geschwindigkeit der Elektronen hängt von der angelegten Spannung ab (daran erinnere ich mich aus der Schule). Aber meine Daten werden fast sofort empfangen.
Wenn es also aktuell wäre, würde es meine Daten nicht so schnell übertragen.
Ich habe irgendwo gelesen, dass Drähte Daten fast mit Lichtgeschwindigkeit übertragen. Wie?
Was trägt meine Daten? Nur EM-Wellen bewegen sich so schnell.
Bitte hilf mir. Möglicherweise fehlen mir hier viele grundlegende Punkte. Ich habe keine Kommunikationsmodi studiert.
Antworten:
Strom und Spannung sind nicht trennbar. Der Strom fließt, weil am Draht eine Spannung anliegt und ein leitender Pfad von dieser Spannung zu einer niedrigeren Spannung besteht.
Wir können also sagen, dass die Daten als Spannungs- oder Stromimpulse codiert sind, das ist eigentlich egal. Häufig gibt eine hohe Spannung (5 V) eine "1" und eine niedrige Spannung (0 V) eine "0" an. Sie können jedoch zwei beliebige Spannungen auswählen. 3,3 und 0 V. 0 und 3,3 V. -0,8 und -1,2 V. Je nachdem, was in Ihrem Design am besten funktioniert.
Eine andere Sichtweise ist, dass die Spannung an einer Stelle auf dem Draht nur eine einfachere Sichtweise auf die Tatsache ist, dass sich zwischen dem Draht und allem, was ihn umgibt, ein elektrisches Feld befindet.
Wenn sich ein Signal entlang einer Leitung ausbreitet, breitet sich tatsächlich das elektromagnetische Feld zwischen der Leitung und einem nahegelegenen "Masse" - oder "Rückleiter" aus. Tatsächlich ist es also eine EM-Welle, kein massereiches Objekt (wie ein Elektron), das das Signal über den Draht transportiert.
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Das Ohmsche Gesetz ist großartig. Wenn Sie 1 Volt an einen 1-Ohm-Widerstand anlegen, fließt 1 Ampere. Es verbirgt jedoch eine dunklere Wahrheit, die am besten aufgedeckt wird, wenn Sie sich vorstellen, dass der 1-Ohm-Widerstand mehrere Meilen von der 1-Volt-Quelle entfernt und über ein Kabel verbunden ist.
Sie legen also 1 Volt an und einige Zeit später sehen Sie, dass 1 Volt über die 1-Ohm-Last fließt - genau das könnte Ihrer Meinung nach passieren, ist aber komplexer als das in Mikrosekunden, die erforderlich sind, um das Kabel herunterzufahren.
In Wirklichkeit "informiert" das Kabel die 1-Volt-Stromquelle darüber, dass sie 20 mA benötigt (dies gilt für Kabel mit einer charakteristischen Impedanz von 50 Ohm, dh viele Koaxialkabel haben diese Impedanz). Offensichtlich 1 Volt / 50 Ohm = 20 mA. Der Strom wird also zunächst nicht von der Last (zu weit weg) bestimmt, sondern vom Medium des Kabels.
Also, die 20 mA UND die 1 Volt rasen das Kabel als EM-Welle runter - das Kabel sorgt dafür und es gibt ein E-Feld und ein H-Feld, genau wie eine echte Funkwelle, die in Luft / Atmosphäre / Vakuum / Medium gesendet wird . Ein Vakuum hat auch eine charakteristische Impedanz - es ist ungefähr 377 Ohm; was bedeutet, dass das Verhältnis von E-Feld zu H-Feld 377 ist.
Die E- und H-Felder fahren zum anderen Ende des Kabels, um mit einer 1-Ohm-Last empfangen zu werden, und dann beginnen seltsame Dinge zu passieren. Wenn die Last am anderen Ende 50 Ohm betragen würde, wäre dies das "Ende der Geschichte". Da die Last jedoch nicht mit den "Eigenschaften" der EM-Welle übereinstimmt, wird eine Reflexion an die Stromquelle zurückgesendet. hin und her schliesslich wird der richtige strom durch das kabel geschickt, um der last zu entsprechen. In wenigen Mikrosekunden ist alles vorbei.
Es ist also eine EM-Welle, die das Kabel entlang läuft. Aus diesem Grund ist es immer eine gute Idee, die Verwendung von Anpassungsimpedanzen in Betracht zu ziehen, um zu verhindern, dass Reflexionen zu Datenverfälschungen führen.
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Da Sie diese Frage im Kontext eines PCs und eines Modems stellen, beschränken sich die Antworten, die ich vorstelle, auf die Telefondomäne.
In Ihrer Erklärung, den Wert "10" von Ihrem PC bis zu dem Punkt zu senden, an dem das Modem die Einsen und Nullen konvertiert, die den Binärwert 00001010 bilden, sind Sie richtig. Im Allgemeinen konvertiert das Modem die Einsen und Nullen tatsächlich in zwei verschiedene Werte Audiotöne. Dies ist im Wesentlichen darauf zurückzuführen, dass das Telefonsystem zum Senden und Empfangen von Audio-Wellenformen als variierender elektrischer Strom ausgelegt ist. Diese zwei diskreten Werte von Audiotönen (zwei unterschiedliche Frequenzen) durchlaufen das lokale Telefonsystem als zeitlich variierender Strom. Sobald diese Signale in der Zentrale Ihrer örtlichen Telefongesellschaft ("CO") empfangen wurden (dh an der Stelle, an der die Telefonleitung von Ihrem Haus aus angeschlossen ist), werden sie in der Regel genau dort in digitale Daten umgewandelt und digital über die nationalen Amtsleitungen gesendet.
Das Empfangsmodem erkennt diese beiden spezifischen Audiotöne (ein Ton ist eine "Null", der andere ist eine "Eins") und konvertiert sie zurück in eine binäre Folge von Einsen und Nullen. Dann ist es an dem PC, der mit dem empfangenden Modem verbunden ist, diese Nullen und Einsen wieder in 8-Bit-Werte umzuwandeln.
Um Ihre Frage zu beantworten, was die Daten tatsächlich enthält, handelt es sich also tatsächlich um einen mehrstufigen Mechanismus. Das Modem wandelt die Nullen und Einsen in unterschiedliche zeitveränderliche Signale um (die beiden Töne, dargestellt durch eine analoge zeitveränderliche Spannung) und leitet diese zeitveränderlichen Signale dann als zeitveränderliche Ströme durch die Kupfer-Telefonleitungen zum CO. Das Modem wandelt die zeitveränderlichen Signale in zeitveränderliche Ströme um, da die Verbindung zum CO eine sogenannte "Stromschleife" ist. Die lokale Kupfertelefonleitung zu Ihrem CO überträgt elektrisch codierte Audiosignale als Ströme und nicht als Spannungen. Diese elektrischen Ströme fließen sehr schnell, so dass Ihre "Daten" (die der zeitlich variierende Strom darstellt) sehr schnell fließen. Vielleicht nicht mit Lichtgeschwindigkeit,
Siehst du? Hier spielen zwei Mechanismen eine Rolle: Die Binärdaten werden als Tonfrequenzen dargestellt, und die Töne werden in Form elektrischer Ströme übertragen. Zumindest funktioniert das so zwischen dem Modem und dem CO der Telefongesellschaft an beiden Enden der Verbindung. Zwischen den beiden teilnehmenden CO kommt eine ganze Reihe anderer Mechanismen ins Spiel.
Auch um Ihr Denken zu korrigieren, werden Binärdaten in elektronischen Systemen in der Regel als zwei Spannungspegel codiert, jedoch nicht immer. Einige Systeme, wie das Modem, codieren Daten als Frequenzen. Andere codieren Daten als Phase eines Signals mit konstanter Frequenz. Und es gibt noch ein paar andere Methoden.
Und überlassen Sie all das Zeug zur Ausbreitung elektrischer Wellen und E-Felder den Physikern. Es wird Sie nur verwirren, wenn Sie es mit praktischen elektronischen Geräten zu tun haben. In dieser EE-Welt dreht sich alles um Spannungen und Ströme. Sie müssen die Phänomene jenseits dieser beiden Parameter nicht verstehen, um zu verstehen, was in den meisten gängigen elektronischen Geräten vor sich geht.
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