Fale elekromagmnetyczne w telekomunikacji

Fale elektromagnetyczne – rozprzestrzenianie siÄ™ zaburzenia elektromagnetycznego w postaci zmiennego pola elektrycznego i magnetycznego w Å›rodowisku otaczajÄ…cym źródÅ‚o tych zaburzeÅ„ lub w próżni, którym towarzyszy przenoszenie siÄ™ energii elektromagnetycznej. Fala elektromagnetyczna w oÅ›rodku jednorodnym jest falÄ… poprzecznÄ…. NajprostszÄ… falÄ… elektromagnetycznÄ… jest fala monochromatyczna. W zależnoÅ›ci od ksztaÅ‚tu powierzchni falowej rozróżnia siÄ™ np. fale kuliste, cylindryczne, pÅ‚askie i inne. DÅ‚ugoÅ›ci fal elektromagnetycznych mieszczÄ… siÄ™ w szerokich granicach. Wszystkie rodzaje tych fal, niezależnie od ich dÅ‚ugoÅ›ci ulegajÄ… tÅ‚umieniu, odbiciu, zaÅ‚amaniu, dyfrakcji, interferencji itd. Jednak ze zmniejszeniem siÄ™ dÅ‚ugoÅ›ci wykazujÄ… w coraz sÅ‚abszym stopniu cechy falowe, a w wiÄ™kszym korpuskularne. Wykrycie fal elektromagnetycznych wymaga stosowania odpowiednich detektorów przetwarzajÄ…cych energiÄ™ elektromagnetyczna w inne formy energii, np. dla fal radiowych stosuje siÄ™ detektory takie jak termopary, bolometry, prostowniki. Fale elektromagnetyczne bardzo krótkie wykrywane sÄ… metodami jonizacyjnymi lub fotochemicznymi. Fale elektromagnetyczne znalazÅ‚y szerokie zastosowanie m.in. do badaÅ„ mikrostruktury materii i przestrzeni kosmicznej.
W 1887 roku Niemiec Henryk Hertz zademonstrował publicznie nadawanie i odbiór fal elektromagnetycznych. Jego nadajnik wytwarzał prąd elektryczny, którego kierunek przepływu zmieniał się gwałtownie przy przeskoku iskry między elektrodami. Szybkozmienny prąd elektryczny zmuszał dwie płyty do emitowania fal radiowych, które były natychmiast rejestrowane przez Hertza za pomocą oddalonego o 3 metry odbiornika. Składał się on z pętli z drutu z przerwą pomiędzy końcami. W zaciemnionym pomieszczeniu było doskonale widoczne, gdy pomiędzy końcami drutu odbiornika przeskakiwały iskry, kiedy eksperymentator włączał nadajnik. To fal radiowe odbierane przez pętle powodowały, że płynął w nich prąd, co owocowało przeskokiem iskry w miejscu, gdzie obwód był przerwany.
Fale elektromagnetyczne znalazły szerokie zastosowanie między innymi w telekomunikacji. Telekomunikacją nazywa się dziedzinę zajmującą się przekazywaniem na odległość dźwięków, obrazów i sygnałów. Obejmuje ona telefonię, telegrafię, radiofonię, radiolokację, telewizję oraz telefonię komórkową.

TELEFONIA

W 1876 roku Alexander Grahama Bell jako pierwszy opatentowaÅ‚ urzÄ…dzenie, za pomocÄ… którego można przesyÅ‚ać na odlegÅ‚ość mowÄ™. W mikrofonie jego telefonu fale dźwiÄ™kowe padaÅ‚y na giÄ™tkÄ… membranÄ™, do której przymocowano magnes staÅ‚y. Membrana z magnesem wibrowaÅ‚y, co dziÄ™ki zjawisku indukcji elektromagnetycznej, powodowaÅ‚o wytwarzanie w znajdujÄ…cej siÄ™ tuż obok cewce zmiennego prÄ…du, którego natężenie odpowiadaÅ‚o zmianom ciÅ›nienia fali akustycznej. Ten prÄ…d przesyÅ‚ano kablem do odbiornika, czyli sÅ‚uchawki, gdzie przechodziÅ‚ przez uzwojenie elektromagnesu. Zmienny prÄ…d powodowaÅ‚ zmienne pole magnetyczne, w którym wibrowaÅ‚a ferromagnetyczna membrana, odtwarzajÄ…c oryginalny dźwiÄ™k. Bellowski nadajnik wytwarzaÅ‚ jedynie sÅ‚aby sygnaÅ‚ i nie byÅ‚o wówczas metody jego wzmocnienia. Znacznie lepsze efekty uzyskaÅ‚ amerykaÅ„ski wynalazca, Thomas Alva Edison. W 1878 roku ulepszyÅ‚ urzÄ…dzenie Bella, wprowadzajÄ…c mikrofon wÄ™glowy, w którym drgania membrany pobudzanej falÄ… akustycznÄ… powodowaÅ‚y zmiany ciÅ›nienia dziaÅ‚ajÄ…cego na pojemnik wypeÅ‚niony granulatem wÄ™glowym. Zmiany ciÅ›nienia byÅ‚y przyczynÄ… zmian oporu elektrycznego pojemnika, który byÅ‚ włączony w obwód zasilany z baterii. DziÄ™ki temu natężeniu prÄ…du pÅ‚ynÄ…cego obwodzie byÅ‚o modulowanie zgodnie ze zmianami ciÅ›nienia powietrza, wytwarzanymi przez falÄ™ akustycznÄ…. Odbiornik – sÅ‚uchawka byÅ‚ prawie identyczny jak ten w oryginalnym rozwiÄ…zaniu Bella.
Aż do niedawna większość aparatów telefonicznych byłą wyposażona w mikrofony węglowe. Ostatnio większość telefonów ma mikrofony pojemnościowe, których mikrofon zawiera pewien stały ładunek elektryczny. Pozwalają one uzyskać znaczne lepszy stosunek sygnału do szumu, a przez to lepszą jakość odtwarzanego dźwięku.

TELEGRAFIA

Pierwszy telegraficzny system przesyÅ‚ania informacji stworzyli w 1837 roku dwaj Anglicy, Charles Wheatstone i William Cooke. Odbiornik telegraficzny ich pomysÅ‚u skÅ‚adaÅ‚ siÄ™ z piÄ™ciu igieÅ‚ magnetycznych, umieszczonych na planszy z wypisanymi literami alfabetu. Nadawany sygnaÅ‚ odchylaÅ‚ dwie z igieÅ‚, które wskazywaÅ‚y na jednÄ… z liter. Dwa lata później Wheatstone opracowaÅ‚ system dwugÅ‚owy, w którym numer odchylanej igÅ‚y oraz kierunek wychylenia jednoznacznie wskazywaÅ‚ nadawanÄ… literÄ™. Do nadawania i interpretacji sygnałów potrzeba byÅ‚ wykwalifikowanych i zrÄ™cznych operatorów, lecz system ten byÅ‚ wprowadzony do użytku, jako że wymagaÅ‚ niewielkiej iloÅ›ci drutu. W 1840 r. wynalazca zbudowaÅ‚ tak zwany telegraf „ABC”, w którym elektromagnes uruchamiaÅ‚ mechanizm zegarowy obracajÄ…cy tarczÄ… z literami. Operator czekaÅ‚, aż w okienku pojawi siÄ™ żądana litera i wtedy nadawaÅ‚ sygnaÅ‚, który byÅ‚ odbierany gdy na urzÄ…dzeniu odbiorczym pojawiaÅ‚a siÄ™ ta sama litera.
W czasie gdy Wheatstone i Cooke budowali telegraf w Anglii, w Stanach Zjednoczonych eksperymentowaÅ‚ z podobnym urzÄ…dzeniem malarz Samuel Morse. Jego pomysÅ‚ polegaÅ‚ na tym, by każdÄ… literÄ™ zaszyfrować w postaci kombinacji krótkich i dÅ‚ugich sygnałów. SygnaÅ‚y przesyÅ‚ano po drucie, naciskajÄ…c w odpowiedni sposób przełącznik, zwany kluczem. Odbiornik rejestrowaÅ‚ sygnaÅ‚y na papierowej taÅ›mie pod postaciÄ… kresek i kropek, które należaÅ‚o nastÄ™pnie odczytać. Szyfr ten zyskaÅ‚ sobie wkrótce nazwÄ™ alfabetu Morse’a.
Z początku operatorów szkolono w odczytywaniu szyfru z taśm papierowych, lecz w praktyce operatorzy byli w stanie łatwo odczytać treść przekazu, wsłuchując się w trzaski wydawane przez odbiornik przy zapisywaniu taśmy. Zmieniono więc formę odbiornika, wprowadzając proste urządzenie zwane stukawką, które wydawało wyraźnie różne dźwięki, gdy żelazna sztabka była przyciągana i puszczana przez elektromagnes. W ten sposób umożliwiono łatwiejszą identyfikację początku i końca sygnału, co czyniło rozszyfrowanie wiadomości jeszcze prostszym.
Gdy telegraf rozpowszechnił się, problemem stało się opóźnienia wynikające z konieczności oczekiwania, aż zwolni się linia. Mimo wzrastającej szybko ilości linii telegraficznych, należało znaleźć sposób na szybkie, efektywne przesyłanie informacji. Rozwiązanie znalazł znany już nam Anglik Charles Wheatstont.
Jego pomysÅ‚ byÅ‚ bardzo prosty. Operator kodowaÅ‚ wiadomość w alfabecie Morse’a na maszynie, która perforowaÅ‚a w odpowiedni sposób taÅ›mÄ™ papierowÄ…. NastÄ™pnie taÅ›ma byÅ‚a przepuszczana z dużą prÄ™dkoÅ›ciÄ… przez specjalny nadajnik, który przypisywaÅ‚ otworom w taÅ›mie sygnaÅ‚y elektryczne. Po drugiej stronie linii inny aparat odczytywaÅ‚ nadawane sygnaÅ‚y i zapisywaÅ‚ w postaci kropek i kresek na papierowej taÅ›mie. Zautomatyzowanie nadawania i odbioru sygnałów pozwoliÅ‚o na przesyÅ‚anie paruset słów w ciÄ…gu minuty, podczas gdy sprawny i dobrze wyszkolony operator byÅ‚ w stanie nadać w tym czasie do 30 słów. Efekt byÅ‚ taki, że w tym samym czasie można byÅ‚o nadać tym samym kablem znacznie wiÄ™cej informacji.
Z poczÄ…tku operatorzy musieli znać alfabet Morse’a. Lecz już wkrótce wiadomoÅ›ci kodowane byÅ‚y automatycznie. Wystukiwano wiadomość na klawiaturze przypominajÄ…cej maszynÄ™ do pisania, która sama zmieniaÅ‚a jÄ… na ukÅ‚ad kropek i kresek. Z drugiej strony maszyna odbiorcza także dokonywaÅ‚a konwersji z alfabetu Morse’a na normalne litery i wypisywaÅ‚a wiadomość na papierowej taÅ›mie w postaci ciÄ…gu liter. Teraz należaÅ‚o tylko odpowiednio jÄ… pociąć na pojedyncze wyrazy, nakleić na formularze i dostarczyć do adresata. Z ego typu aparatów wyewoluowaÅ‚y dalekopisy.





RADIOFONIA

Badania rozpoczÄ™te przez Hertza byÅ‚y kontynuowane przez wielu naukowców i inżynierów z caÅ‚ego Å›wiata. Najbardziej zasÅ‚użyÅ‚ siÄ™ w historii radiofonii WÅ‚och Guglielmo Marconi, w czerwcu 1896 roku Marconi opatentowaÅ‚ pierwszy nadajÄ…cy siÄ™ do praktycznego użytku system radiowy. Za pomocÄ… nadajnika i odbiornika można byÅ‚o porozumiewać siÄ™ alfabetem Morse’a na odlegÅ‚ość na poczÄ…tku zaledwie okoÅ‚o 3 kilometrów, ale do nawiÄ…zania łącznoÅ›ci nie byÅ‚ potrzebny drut!
Detektor zastosowany przez Marconiego został wynaleziony w 1890 przez Edouarda Branleya z Paryskiego Uniwersytetu Katolickiego. Składał się on ze szklanej rury wypełnionej opiłkami metalowymi. Normalnie opór między końcami rury był stosunkowo wysoki, tak więc obwodzie mógł płynąć niewielki tylko prąd. Jednak fale radiowe o dostatecznym natężeniu powodowały, że opór elektryczny w rurze spadał gwałtownie, umożliwiając przepływ przez obwód dużego prądu. Prąd ten uruchamiał dzwonek lub stukawkę telegrafu, która odbierała nadawany sygnał.
Po skonstruowaniu niezawodnego systemu, Marconi skoncentrował się na zwiększeniu jego zasięgu. Rozpoczynał z przesyłem sygnałów na odległość paru metrów, lecz już wkrótce udało mu się nawiązywać łączność na odległość kilku kilometrów. To z kolej znaczyło, że jego system nadaje się dla potrzeb telegrafii. W 1896 roku udało mu się połączyć siecią radiową kilka budynków w Londynie, a w roku następnym powstało 13 km połączenie w poprzek Kanału Bristolskiego. Jeszcze w tym samym roku otworzono 29 km połączenie radiowe z Poole w hrabstwie Gorset na Wyspę Wight.
Także w 1897 roku angielski fizyk Olivier Lodge wprowadził system strojenia, czyli syntonię. Obwód zawierający kondensator i cewkę indukcyjną służył do regulacji częstotliwości wysyłanych fal elektromagnetycznych. W odbiorniku podobny obwód odbierał fale o określonej częstotliwości. Ten system umożliwił jednocześnie nadawanie różnych informacji na różnych częstotliwościach, tak że transmisje nie zakłócały się wzajemnie. Marconi zaczął wkrótce wykorzystywać tę zasadę w swoim sprzęcie.
Do 1899 roku Marconiemu udało się uzyskać łączność na dystansie około 50 km, tak więc połączenie radiowe Wielkiej Brytanii z Francją poprzez kanał La Manche przestało być problemem. Lecz jego triumf nadszedł w grudniu1901 roku, gdy fale radiowe przeleciały ponad Atlantykiem. Odbiornik ustawiony w St. John na Nowej Funlandii odebrał sygnał nadany z Poldhu w Kornwalii. Miejsca te dzieliła odległość ponad 3000 kilometrów. W rezultacie aparatura radiowa zaczęła być instalowana na statkach, dzięki czemu mogły one pozostawać w łączności z lądem i wzywać pomocy w razie niebezpieczeństwa.
Gdy technika radiowa przełamywała ograniczenia konwencjonalnej telegrafii, kanadyjski fizyk Reginald Fessenden rozpoczął prace nad kolejnym zagadnieniem. Był nim telefon bez drutu, urządzenie, którego działanie polegało na transmisji nie prostych sygnałów, sygnałów dzwięków.
PomysÅ‚em leżącym u podstaw przekazywania dźwiÄ™ku za pomocÄ… fal radiowych byÅ‚o zastosowanie mikrofonu do ich modulowania. Fessenden rozpoczÄ…Å‚ pracÄ™ w 1900 roku od prób transmisji na niewielkich odlegÅ‚oÅ›ciach. Ówczesne odbiorniki radiotelegraficzne byÅ‚y niekiedy wyposażone w sÅ‚uchawki, by operatorzy mogli sÅ‚uchać „kresek” i „kropek” w przychodzÄ…cych komunikatach.
Nadajniki iskrowe produkowały sygnał bardzo zaszumiony, który z kolej powodował znaczne zakłócenie emitowanej fali nośnej. Z tego powodu Fessenden przeprowadzał swe późniejsze eksperymenty z użyciem alternatora (generatora prądu przemiennego), specjalnie zaprojektowanego do wytwarzania szybko zmiennego prądu wymaganego w nadajniku. W tym samym czasie powstały pierwsze lampy elektronowe, które mogły być z powodzeniem wykorzystane do ulepszenia metod nadawania i odbioru fal elektromagnetycznych. Ich zastosowanie rozpoczęło rozwój elektroniki.
Triody (lampy elektronowe trójelektrodowe), wynalezione na przełomie 1906-1907 r. przez Amerykanina Lee de Foresta, były używane do wytwarzania czystego sygnału nośnego dużej częstotliwości, następnie do jego zmodulowania sygnałem dźwiękowym, a na końcu do wzmocnienia całości przed wyemitowaniem przez antenę nadajnika.
Lampy były także wykorzystywane także w odbiornikach radiowych do wzmacniania sygnału odbieranego przez antenę, separacji sygnału modulującego od fali nośnej oraz do wzmocnienia sygnału modulującego przed odtworzeniem go na słuchawkach lub głośniku odbiornika.
Gdy w latach dwudziestych XX wieku rozpoczęto nadawanie audycji radiowych, ludzie słuchali ich za pomocą słuchawek podłączonych bezpośrednio do odbiornika kryształowego. Wewnątrz słuchawek elektromagnes, zasilany energią fali radiowej, powodował drgania cienkiej metalowej płytki zwanej diafragmą, które to drgania wytwarzały dźwięki.
Odbiorniki krysztaÅ‚owe zapewniaÅ‚y zupeÅ‚nie przyzwoitÄ… jakość odbioru, a poza tym byÅ‚y bardzo wygodne, gdyż nie wymagaÅ‚y żadnego źródÅ‚a zasilania czy to sieciowego, czy bateryjnego. Do wytwarzania dźwiÄ™ku używaÅ‚y energii fali radiowej „chwytanej „ przez antenÄ™. Jednak powodowaÅ‚o to, że aby móc sÅ‚uchać oddalonych stacji o sÅ‚abym sygnale, należaÅ‚o używać bardzo dÅ‚ugich anten.
Inną wadą odbiorników tego typu była słaba rozdzielczość. Kondensator lub cewka w obwodzie strojonym odbiornika były regulowane tak, aby dostroić się do częstotliwości, na której nadawała wybrana stacja. Jednak proste obwody nie były w stanie zupełnie wyeliminować sygnałów o zbliżonych częstotliwościach. Problem ten stawał się coraz poważniejszy wraz ze wzrostem liczby nadających stacji. Zmiany konstrukcyjne polepszające rozdzielczość doprowadzały do znacznego spadku czułości, a to oznaczało cichszy odbiór audycji. Sytuację poprawiło wprowadzenie odbiorników lampowych, w których do wzmacniania sygnałów zastosowano lampy elektronowe. Można było produkować odbiorniki charakteryzujące się zarówno wysoką czułością jak i rozdzielczością. Pozwoliło to na zastosowanie w radiu głośnika, tak aby każda osoba przebywająca w pomieszczeniu mogła słuchać audycji.

RADIOLOKACJA

Już pionierzy radiofonii zauważyli, że odbieranym przez nich sygnałom nierzadko towarzyszy echo. Brało się to stąd, że do odbiornika dochodziły również fale odbite od różnych obiektów. Miały one do przebycia dłuższą drogę niż fale nie odbite, więc nadchodziły później.
W 1922 roku Taylor i Young, dwaj amerykańscy naukowcy związani z marynarką Stanów Zjednoczonych, prowadzili eksperymenty nad komunikacją radiową i zauważyli, że nadawane przez nich fale odbijają się od statku znajdującego się na rzece. W 1930 Young i Hayland zdołali zarejestrować fale radiowe odbite od samolotu. Już wkrótce potem potrafili oni metodą odbitych fal radiowych wykrywać samoloty znajdujące się w promieniu do 80 km.
Jednakże metoda Younga i Haylande pozwalała określić wyłącznie kierunek, w którym szukany obiekt się znajdował. Odległość od wykrytego obiektu pozostawał nieznana. Ich następcy wkrótce odkryli metodę pomiaru dystansu. Polegała ona po prostu na pomiarze czasu przelotu wysłanego sygnału do obiektu i z powrotem. Prędkość rozchodzenia się fal radiowych byłą znana (jest to prędkość światła, wynosząca około 300000 km/s), tak więc obliczenie prędkości było proste. Prace eksperymentalne oraz ciągły postęp w elektronice doprowadziły do powstania, wciągu kilku zaledwie lat, systemów radarowych nadających się do praktycznego wykorzystania.
W Wielkiej Brytanii prace nad rozwojem radaru podjął we wczesnych latach 30. fizyk Robert Watson-Watt. W rezultacie wokół wybrzeży brytyjskich powstał przed II wojną światową łacnych stacji radarowych. Stacje te wcześnie ostrzegały o zbliżających się samolotach wydatnie przyczyniły się do ostatecznego sukcesu Brytyjczyków podczas bitwy o Anglię.
Od czasu zakończenia wojny radar wykorzystywano coraz szerzej, zarówno w celach militarnych, jak i cywilnych. Radar stał się szybko kluczowym urządzeniem w centrach kontroli lotów samolotów pasażerskich.
Typowy współczesny radar składa się z anteny wysyłającej pulsujące sygnały radiowe w postaci wąskie, kierunkowej wiązki. Antena obraca się ciągle, tak więc sygnał omiata całą przestrzeń wokół. Po wysłaniu każdego impulsu, układ automatycznie przełącza się na odbiór sygnału odbitego, którego charakterystyka częstotliwościowa jest identyczna z charakterystyką impulsu wysyłanego. Układ automatycznie mierzy odległość od odszukanego obiekt. Na ekranie okrągłej lampy oscyloskopowej sygnały odbite reprezentowane są w postaci jasnych plam. Środek ekranu odpowiada pozycji radaru. Samoloty pojawiają się na ekranie jako świecące punkty. Operator może bezzwłocznie określić zarówno kierunek lotu, jak i odległość od obiektu pojawiającego się w zasięgu urządzenia.
Efektem Dopplera nazywamy pozorną zmianę częstotliwości fali wysyłanej przez obiekt poruszający się względem obserwatora. Przykładowo, rejestrowany przez nas ton wydawanego przez pociąg sygnału dźwiękowego zmienia się nagle, gdy ten przejeżdża obok i zaczyna się oddalać. Gdy pociąg zbliża się do nas, częstotliwość wysyłanej przez niego fali dźwiękowej jest większa i wyższy jest ton, który słyszymy. Gdy pociąg nas mija, to emitowana przezeń fala dźwiękowa ma częstotliwość mniejszą i rejestrujemy ton niższy. Podobne zjawisko występuje również w przypadku fal elektromagnetycznych.
Także gdy fala radiowa odbija się od ruchomego obiektu, następuje zmiana jej częstotliwości. Pozwala to na łatwe rozróżnienie celów ruchomych i stacjonarnych. W większości radarowych systemów obrony powietrznej rejestrowane są wyłącznie obiekty ruchome, powodujące zmianę częstotliwości fali radiowej. W ten sposób wyeliminowane są sygnały odbite od budynków i innych przeszkód terenowych, co znacznie upraszcza analizę obrazu. W niektórych urządzeniach na podstawie zmian częstotliwości określana jest również prędkość obserwowanego obiektu.
Radary instalowane na pokładach samolotów ostrzegają pilotów przed przeszkodami terenowymi. Umożliwiają także śledzenie rzeźby terenu poprzez pokrywę chmur, co przydaje się w nawigacji. Podobnie radary na statkach umożliwiają śledzenie ruchów innych jednostek przy słabej widoczności. W portach radary są często wykorzystywane do prowadzenia statków. Meteorolodzy za pomocą radarów śledzą przemieszczanie się huraganów. Radar służy także jako pomocnicze urządzenie do badań Księżyca.

TELEWIZJA

Idea telewizji pochodzi od dwóch brytyjskich uczonych Ayrtona i Perry’ego. W latach 70. XIX wieku zbudowano pierwsze fotokomórki, które mogÅ‚y zamieniać Å›wiatÅ‚o na sygnaÅ‚y elektryczne. Ayrton i Perry zaproponowali użycie ukÅ‚adu takich fotokomórek pokrywajÄ…cych pewnÄ… powierzchnie do zapisu zmian natężenia oÅ›wietlenia generowanych przez obraz jakiegoÅ› przedmiotu, rzucany na nie poprzez ukÅ‚ad optyczny. Im wiÄ™cej Å›wiatÅ‚a pada na fotokomórkÄ™, tym wiÄ™kszy prÄ…d ona wytwarza. PrÄ…d generowany przez danÄ… komórkÄ™ sÅ‚użyć mógÅ‚by do zapalania żaróweczek w odpowiednim ukÅ‚adzie wyÅ›wietlajÄ…cym, na którym można by byÅ‚o przesÅ‚ać obraz przedmiotu. Zaproponowana w roku 1880 idea nie doczekaÅ‚a siÄ™ realizacji, a to z tego powodu, że prÄ…d wytwarzany w fotokomórce byÅ‚ zbyt sÅ‚aby, aby umożliwić pracÄ™ jakiekolwiek żaróweczki. Wówczas nie znano jeszcze żadnej metody wzmocnienia sygnaÅ‚u prÄ…dowego.
NastÄ™pny wielki krok ku telewizji wykonaÅ‚ Niemiec Paul Nipkow. W 1884 r. zaproponowaÅ‚ istotnÄ… zmianÄ™ systemu – zamianÄ™ ukÅ‚ad ogniw i żaróweczek na pojedyncze ogniwo i pojedyncze źródÅ‚o Å›wiatÅ‚a jako odbiornik. Możliwe to byÅ‚ dziÄ™ki zastosowaniu „dysku skanujÄ…cego”, czyli wirujÄ…cej tarczy z odpowiednio rozmieszczonymi otworkami. WirujÄ…cy dysk umożliwiaÅ‚ dotarcie do fotokomórki Å›wiatÅ‚u z różnych partii obrazu w pewnej sekwencji czasowej, okreÅ›lonej poprzez rozkÅ‚ad otworów. W ten sposób caÅ‚y obraz byÅ‚ zapisywany przez czas peÅ‚nego obrotu dysku w postaci impulsów elektrycznych. Teoria gÅ‚osiÅ‚a, że obraz może zostać odtworzony dziÄ™ki źródÅ‚u Å›wiatÅ‚a sterowanemu wytworzonym prÄ…dem oraz wirujÄ…cemu z takÄ… samÄ… prÄ™dkoÅ›ciÄ… identycznemu dyskowi. Aby zaistniaÅ‚o zÅ‚udzenie oglÄ…dania peÅ‚nego obrazu, a nie serii impulsów Å›wietlnych, prÄ™dkość obrotowa dysku musiaÅ‚aby być odpowiednio duża, by okres jego obrotu byÅ‚ krótszy od bezwÅ‚adnoÅ›ci ludzkiego oka. System Nipkowa nie doczekaÅ‚ siÄ™ praktycznej realizacji ze wzglÄ™du na brak możliwoÅ›ci wzmacniania sygnałów prÄ…dowych.
DziaÅ‚ajÄ…ce systemy telewizyjne musiaÅ‚y poczekać na wynalazek triody – lampy elektronowej, która mogÅ‚a być użyta jako wzmacniacz sygnaÅ‚u elektrycznego. Wynaleziona w 1906 r. przez Amerykanina Lee de Foresta lampa umożliwiÅ‚a Szkotowi Johnowi Logie Bairdowi budowÄ™ systemu telewizji opartego na pomyÅ›le Nipkowa. W roku 1926 Baird mógÅ‚ już zademonstrować pierwszy system przesyÅ‚ania obrazów za pomocÄ… fal radiowych. W 1932 roku BBC zgodziÅ‚a siÄ™ rozpocząć seriÄ™ eksperymentalnych transmisji telewizyjnych.
Do czasu rozpoczęcia regularnych transmisji w 1936 roku BBC zaadaptowało inny system stworzony przez kompanię American Marconi/EMI. System ten był całkowicie elektryczny, nie wymagał stosowania żadnych elementów ruchomych, co czyniło go znacznie pewniejszym od mechanicznego systemu Barda. Obrazy były odtwarzane skanującą wiązką elektronową padającą na ekran luminescencyjny w lampie kineskopowej. Z początku ekran dzielono na 405 linii poziomych, po których odbywało się skanowanie, lecz potem ich ilość zwiększono do 625 (525 w USA). Dawało to znacznie lepsze rezultaty niż system mechaniczny, wykorzystujący zaledwie 30 linii.
Program telewizyjny jest, podobnie jak programy radiowe w UKF, nadawany metodÄ… modulacji czÄ™stotliwoÅ›ci, co znaczy, że sygnaÅ‚ telewizyjny zmienia czÄ™stotliwość fali noÅ›nej. Oznacza to, że każda stacja zajmuje pewne pasmo czÄ™stotliwoÅ›ci fali noÅ›nej. Dla standardowej telewizji szerokość pasma wynosi okoÅ‚o 8 Mhz – tyle miejsca zajmuje każdy kanaÅ‚ telewizyjny, na którym transmituje siÄ™ sygnaÅ‚ modulujÄ…cy o czÄ™stotliwoÅ›ci rzÄ™du zaledwie dziesiÄ…tych części megaherca. Poprawienie jakoÅ›ci obrazu wymaga zawarcia w sygnale modulujÄ…cym wiÄ™kszej iloÅ›ci informacji, co z kolei oznaczaÅ‚oby wzrost szerokoÅ›ci pasma telewizyjnego.
W latach 80. zastosowano inne metody przesyÅ‚ania sygnałów TV – telewizjÄ™ kablowÄ… oraz satelitarna. Telewizja kablowa przesyÅ‚a sygnaÅ‚ Å›wiatÅ‚owodem bezpoÅ›rednio do domu. W ten sposób można przesÅ‚ać znacznie wiÄ™cej kanałów niż z użyciem fal radiowych. Telewizja satelitarna wykorzystuje specjalne satelity telekomunikacyjne umieszczone na orbitach geostacjonarnych nad pewnymi punktami na powierzchni Ziemi. Telewizja satelitarna wykorzystuje czÄ™stotliwoÅ›ci mikrofalowe, znacznie wyższe niż używane przez tradycyjnÄ… telewizjÄ™ „naziemnÄ…”.

TELEFONY KOMÓRKOWE

W ostatnich latach trwa bardzo intensywny rozwój sieci telefonii komórkowej. Małe przenośne aparaty, zasilane bateriami, umożliwiają przeprowadzenie rozmowy z prawie dowolnego miejsca stały się już normalnym zjawiskiem. Rozmowa jest transmitowana w postaci fal radiowych do najbliższej stacji nadawczo-odbiorczej, obsługującej niewielki obszar, tzw. komórkę. Gdy przemieszczamy się z obszaru jednej komórki do innej, to obsługa naszej rozmowy jest automatycznie przekazywana z jednej stacji nadawczo-odbiorczej do następnej. Ze stacji rozmowa jest transmitowana poprzez specjalną centralę normalną siecią telefoniczną do telefonu stacjonarnego, lub do innej stacji nadawczo-odbiorczej i z niej, za pomocą fal radiowych, do aparatu komórkowego.