互いに干渉することなく、同じワイヤ上で2つの電流が反対方向に同時に流れることができるのはどうですか?


23

情報理論の紹介:記号、信号、ノイズ、ジョンR.ピアース著、次のように述べています。

直線性は自然の本当に驚くべき特性ですが、決して珍しいものではありません。ネットワーク理論に関連して第1章で説明した抵抗、コンデンサ、およびインダクタで構成される回路はすべて線形であり、電信線およびケーブルも線形です。実際、真空管、トランジスタ、またはダイオードを含む場合を除き、通常、電気回路は線形であり、場合によってはそのような回路も実質的に線形です。

電信線は線形であるため、電信線は互いに電気信号が相互作用せずに独立して動作するため、2つの電信信号は互いに干渉することなく同じ線上を反対方向に同時に移動できるためです。ただし、直線性は電気回路ではかなり一般的な現象ですが、決して普遍的な自然現象ではありません。2つの列車は、干渉なしに同じ軌道を反対方向に移動できません。ただし、列車に含まれるすべての物理現象が線形である場合は、おそらく可能です。読者は、不幸な多くの真に直線的な人間の種族について推測するかもしれません。

これを物理的な観点から考えてみると、電信線は直線的であり、2本の電信信号(つまり2つの電流)が同じ線上を反対方向に同時に移動できるという意味で、 、互いに干渉することなく?

ワイヤーを単一車線の双方向道路として単純に考えていました。この類推では、車はどちらの方向にも移動できますが、同時には移動できません。私が理解しているように、固体では、電子の動きが電流を生成するため、電子は車になります。著者の線形性の説明を考えると、この同時の双方向の電流の流れを可能にする電子でここで何が起こっているのでしょうか?

この線形性の物理的特性を明らかにする線形回路に関するウィキペディアのページには何も見つかりませんでした。

人々がこれを明確にするために時間を割いていただければ幸いです。

PS私は電気工学のバックグラウンドを持っていないので、基本的に言葉で説明されていることを歓迎します。

編集:前のスレッドのコメントに基づいて、電子を両面バンパーカーとして表現し、それらの車で満たされた双方向のレーンを想像すると、私のアナロジーはより正確になることを理解していますいずれかの方向の動き(いずれかの方向の電流)は、波のように連続した「押し/ナッジ」運動によって表されます。電流の方向)。

編集2:私の誤解の核心は、電流と信号が同じものであると仮定するという事実に由来していると私に言っている多くの答えがあります。これらの答えが正しいと、私はされた電流信号は、同じものであると仮定著者は、彼らが(または彼は明らかにこの2つを区別するために失敗した)テキストに同じものであることを示唆し続けているので!同じ章の次の抜粋を参照してください。

MorseがAlfred Vailで作業していた間、古いコーディングはあきらめられ、1838年までにMorseコードとして知られるようになりました。このコードでは、アルファベットの文字はスペース、ドット、ダッシュで表されます。スペースは電流が存在しないことであり、ドットは短い期間の電流であり、ダッシュは長い期間の電流です。

モールスが地下の電線で遭遇した困難は依然として重要な問題でした。 安定した電流を等しくうまく流す異なる回路は、電気通信に必ずしも等しく適しているわけではありません。アンダーグラウンドまたは海底のサーキットでドットとダッシュを速すぎる速度で送信した場合、それらは受信側で一緒に実行されます。図II-1に示すように、急激にオン/オフする電流の短いバーストを送信すると、回路の遠端で電流が長く滑らかに上昇および下降します。このより長い電流の流れは、たとえば電流の欠如として送信される別のシンボルの電流と重なる場合があります。したがって、図II-2に示すように、明確で明確な信号が送信されると、あいまいにさまよう電流の上昇と下降として受信される可能性があり、解釈が困難です。

ここに画像の説明を入力してください

もちろん、ドット、スペース、ダッシュを十分に長くすると、遠端の電流は送信端の電流によく追従しますが、これにより伝送速度が遅くなります。所定の伝送回路には、ドットとスペースの伝送の制限速度が何らかの形で関連付けられていることは明らかです。海底ケーブルの場合、この速度は非常に遅いので、電信家にとっては問題です。電柱のワイヤーの場合、電信家を煩わせないほど高速です。初期の電信学者はこの制限を認識しており、それもコミュニケーション理論の中心にあります。

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この速度の制限に直面した場合でも、特定の期間に特定の回線を介して送信できる文字数を増やすために、さまざまなことができます。ダッシュは、ドットとして送信するのに3倍の時間がかかります。二重電流の電信によって得ることができることがすぐに理解されました。これを理解するには、受信端で、小電流の流れの方向を検出および指示する検流計が電信線と地面の間に接続されていることを想像します。ドットを示すために、送信者はバッテリーのプラス端子をワイヤに接続し、マイナス端子をアースに接続します。検流計の針は右に移動します。ダッシュを送信するには、送信者はバッテリーのマイナス端子をワイヤーに接続し、プラス端子を地面に接続します。検流計の針が左に移動します。一方の方向(ワイヤへの)の電流はドットを表し、もう一方の方向(ワイヤの外へ)の電流はダッシュを表します。電流がまったくない(バッテリーが切断されている)ことは、スペースを表します。実際の二重電流電信では、異なる種類の受信機器が使用されます。

単一電流の電信では、コードを構築するための2つの要素があります。1と0と呼ばれる現在の電流と電流なしです。ワイヤーへの電流; 電流なし; 逆電流、またはワイヤからの電流; または+ 1、0、-1として ここで、+または—記号は電流の流れの方向を示し、数字1は電流の大きさまたは強度を示します。この場合、どちらの方向の電流の流れでも等しくなります。

1874年、トーマスエジソンはさらに先を行きました。彼の四重電信システムでは、2方向の電流と2方向の電流を使用しました。彼は、1つのメッセージを送信するために電流の方向の変化に関係なく強度の変化を使用し、別のメッセージを送信するために強度の変化に関係なく電流の方向の変化を使用しました。電流が次の電流と等しく異なると仮定した場合、2つのメッセージが1つの回線で+ 3、+ 1、-1、-3として同時に伝達される4つの異なる電流フロー条件を表すことができます。受信側でのこれらの解釈を表Iに示します。

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図II-3は、2つの同時の独立したメッセージのドット、ダッシュ、およびスペースを、4つの異なる現在値の連続によって表す方法を示しています。

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明らかに、回路を介して送信できる情報の量は、回路を介して連続シンボル(連続電流値)を送信できる速度だけでなく、選択可能なさまざまなシンボル(異なる電流値)の数にも依存します。シンボルとして2つの電流+1または0、または2つの電流+1と-1だけが有効である場合、一度に2つの可能性のうち1つだけを受信機に伝えることができます。ただし、+ 3または+ 1または-1または-3など、4つの現在値(4つのシンボルのいずれか)を一度に選択できる場合は、これらの現在の値(シンボル)2つの独立した情報:メッセージ1で0または1を意味するかどうか、およびメッセージ2で0または1を意味するかどうか。4つの現在値を使用すると、2つの独立したメッセージを送信できます。それぞれ2つの現在値で1つのメッセージを送信できます。2つの現在の値を使用できるように、4つの現在の値を使用することで、1分あたり2倍の文字を送信できます。

そして、この教科書は物理学や電気工学の前提条件を前提としていないので、特に著者が常に同じであることを暗示しているという事実を考えると、読者が信号と電流を区別できるとは考えにくい(または、明確な方法で、そのような背景のない人々のために2つを分離できない場合)。


1
後で回答クラスの説明で戻ってくる必要がありますが、本質的には、2人の送信者の貢献は、単に彼らが互いに通過する場所を追加するだけで、課題は終わりです。送信しているものがわかっている場合は、それを差し引いて、他の人が送信したものを確認できます。キャッチは、送電線の影響と過去の送電の反射を見る可能性です。伝送線路に関する講義を最後まで読んだ場合、各方向への衝動が互いに通過するという考えは明確であり、これなしでそれを明確に説明する方法を考えようとしています。
クリスストラットン

2
最初に非常に大きなバンパーカーのフリートを想像してください...
クリスストラットン

11
教科書の引用には「2つの電信信号...」と書かれていますが、質問には「2つの電流...」と反対の方向に向かっていることに注意してください。しかし、オームの法則、$ V = IR $により、電流はワイヤ全体の電圧降下に比例します。そのため、実際に電流が逆方向に流れることを>>同時に<<観測することはありません。ただし、答えが示唆するように、非常に急速に変化する電圧で表される波形は、メッセージを両方向にエンコードできます。

4
率直に言って、私はその本の著者が「線形」の意味を理解していないと思います。確かに、あなたが引用した箇所で彼が説明していることを意味するものではありません。コンデンサとインダクタは明らかに非線形です。@JohnForkoshはそれを正しく理解しました。双方向信号をエンコードするために両方向に流れる電流を示す必要はありません。実際、二重化(両方向の通信)を実証する電信回線は、非常に単純です。必要なのは、センタータップコイルと加減抵抗器だけです。mysite.du.edu/~jcalvert/tel/morse/morse.htm#H1を
ロバートハーベイ

3
「線形性」には2つの異なる意味があります。ジョンフォーコシュが引用する電気的なものと、この著者が使用する無線信号のコンテキストで使用されるもう1つです。入力信号を単純な部分に分離し、出力で重ね合わせを使用してシステム全体の出力を復元することにより、システムの効果を説明できることを説明しています。」- dspillustrations.com/pages/posts/misc/...

回答:


12

物理学の説明では、導波管(自由空間を含む)は2つの伝搬方向に対して直交モードを持っています。これは、反対方向に進む2つの信号が干渉しないことを意味します。(これは近似ではなく、干渉はありません)。

「送信」信号と「受信」信号を分離するデバイスはサーキュレーターです。また、光ドメインにも存在し、単一の光ファイバー上で二重通信を実装するために使用できます。RFドメインでは、単一のアンテナを介して送信信号と受信信号の分離を実装するために使用できます(もちろん、同時に同じ周波数で)。実際には、主に技術的な理由により、送信と受信に異なる周波数を使用することがよくあります。サーキュレータは完全に分離されておらず、分離は非常に弱い受信信号に対してはうまく機能しません。しかし、完璧なサーキュレーター装置があれば、うまくいくでしょう。

古いアナログ電話システムでは、ワイヤーペアは1つしかありませんでしたが、同時に話すことも聞くこともできました。

TL / DR:非常に基本的な説明は、ワイヤーに電圧と電流があり、2つの方向に別々の情報を運ぶために使用できるということです。以下を考慮してください。

ワイヤの片側には制御可能な電圧源があり、送信される情報は瞬時電圧です。ワイヤの反対側には、制御可能な電流源(またはより良い「シンク」)があります。ここで送信される情報は瞬時電流です。明らかに、ステーション1(電圧源のあるステーション)は、ワイヤを流れる電流を測定するだけで、ソース2から信号を読み取ることができます。ステーション2は、その電流源の端子で電圧を測定することにより、ステーション1から信号を受信することもできます。したがって、これは、単一のワイヤペアを介して同時に2方向に情報を送信できることを証明しています。また、電流源/シンクを電圧源に接続できない可能性があると思われる場合。これは完全に可能です、

編集:波についての基本的な説明もあります:自由空間波には、振動する電磁界(EおよびH)があります。それらは、空間内で90°の角度に向けられており、90°の時間的位相シフトがあります。これは、順方向の場合は+ 90°、逆方向の伝搬方向の場合は-90°です(座標系または位相の符号の選択に応じて、逆の場合もあります)。また、磁場と電場の振幅の比率は、媒体の波動インピーダンスに固定されます(真空では377オームです)。現在、前後に伝播する波がある場合、空間と時間のいたるところに電界と磁界の重ね合わせがあります。ただし、両方の波の理想的な分離は可能です。簡単に言えば、電場は加算され、磁場は減算されます(180°の合計位相シフトのため)。各成分のEフィールドとHフィールドの振幅は固定比であるため、HをEフィールドに置き換え(またはその逆)、前後の伝播波の2つのEフィールド振幅を解くことができます。これは、2つの伝搬方向の理想的な分離が可能であることを示しています。

そして、この背後にある非常に抽象的な物理学の説明は-前に書いたように-2つの伝搬方向に対応するモードは常に直交しており、信号は干渉しないということです。


3
In the old analog telephone system there was only a single wire pair, yet it was possible to speak and hear at the same time.-はい。ただし、2つの音声信号が混合されたためです。これは、ミキサーを使用して複数の楽器を1つの曲に入れることができる同じ現象です。
ロバートハーベイ

4
@RobertHarveyいいえ 各端は、自分の声聞くことなく、スピーカーでもう一方の端を聞きます(または、少なくとも、大幅に減衰したバージョンを聞きます。システムの不一致は、常に少しの反射信号を引き起こします)。
ホッブズ

2
@hobbsあなたのコメントは私の経験と完全には一致しません。大声ではっきりと地上回線で話しているとき、私は間違いなく自分の声を聞きます。ダイヤルトーンがなく、バッテリー(電話会社から供給された48 V)の回線でも、テスト用の電話に息を吹き込むのを聞くことができます。それは私がラインにバッテリーがあることを知っている方法です。その最後のポイントは、私があなたのコメントに同意する方法を強調しています:固定電話で自分自身を聞くのは、回線であなた自身の信号を聞くためではなく、電話のマイクからの信号と回線からの信号を混合しているのは電話自体です。
トッドウィルコックス

1
参照してください「側音」
ネモ

1
@kostas「複数の不正確さ」:もっと具体的に教えてください。答えの冒頭を読んだら(「-以前書いたように-」)、「伝播のモード」に言及していることに気づいたでしょう。しかし、この形式の最後の文は不正確でした。正確で回答の本文に一致するように編集しました。
アンドレアスH.

23

2つの電信信号(つまり、2つの電流)が、互いに干渉することなく、同じワイヤ上を反対方向に同時に移動できるという意味で

0 V0 A

2つの電流波が反対方向に進む場合、2つの音波が同じ媒体内で反対方向に進むことができるように、波は互いに問題なく通過します。

ここに画像の説明を入力してください

(ここで、青は左に移動し、緑は右に移動し、赤の波はそれらの結果の重ね合わせです。赤の波はワイヤで時間とともに測定される電流/電圧分布です。)

バツ2バツ3うんバツtバツt

バツうんバツt=LtバツtRバツt
バツバツt=CtうんバツtGうんバツt

LCGRバツt

うんうん1バツtうん2バツt

うんバツt=αうん1バツt+βうん2バツt
αβ


DCに関する補足:

2つの電流を反対方向に流すと、それらの寄与が相殺され、電流が流れなくなります。あるいは、単にオームの法則により、直流(DC)が一度に両方向に流れないことを確信させることができます。

Rうん=φ2φ1=うんR

うん=φ1φ2=うん
=うんR=うんR=

両方の電位を等しくすると、差はなく、電流はゼロになります。

両端に電流を出力する唯一の方法は、中央にソースを配置することです。これはあまり面白くありません。


厳密に言えば、波は互いに影響を与えることなく同じ方向にも伝播できます。たとえば、異なる周波数の波です。いくつかの同様の方程式(これはそうではないが、私は思う)は、OPが引用した本の列車のように、異なる周波数の波が異なる速度で移動し、互いに追い越すことを可能にすることができる。

@Kostas確かに、それらは一般的に相互作用しません。
ahemmetter

アニメーションに余分な最後のフレームがあるようです。これにより、繰り返しのアニメーションの滑らかさが損なわれます(基本的に、2つの後続の同一フレーム)。
ルスラン

11

問題があります。 電信信号は電流ではありません。 (代わりに、電信信号は電圧であると言うこともできます。)どちらが正しいですか?どちらでもない。

これを解決するには、電子機器をあきらめ、代わりにその背後にある物理学に戻ります。実際、電信信号(およびすべての電気信号さえも)は実際には電気エネルギーです。光や電波と同じもの。信号は変化であり、変化する電流は電圧を伴います。電流を伴う電圧の変化と同じです。信号はワットであり、アンペアやボルトだけではありません。

信号エネルギーの動作は、回路の電流とは異なります。エネルギーは回路全体で圧縮されますが、代わりにアンプまたは充電フローは圧縮されません。電荷はループ全体を単に回転するか、わずかに前後に揺れ動きますが、電流は光速で前方に飛ぶことはありません。しかし、何かが光速で飛んでいます。それを測定し、ワットまたは「ワット数」の観点から議論します。アンプは速く飛ぶのではなく、アンプは異なります。アンプは「媒体」のスローモーションです。その充電海はすべての電線の内部にあります。波対中。音波対風にやや似ています。電流は風のようなもので、信号は音波のようなものです。(そしてもちろん、音波は前後風です!波は揺れますが、波は前方に伝播します。)

2つの独立した信号が電気回路をどのように通過できますか?最初に、2つの独立した音波が同じ空気領域をどのように通過できるかを自問してください。そして池で、2つの小石を投げて、2つのブルズアイの波紋パターンが相互作用せずに互いにどのように通過するかを自問してください。交差するたびに1つのレーザービームが別のレーザービームをブロックしないのはなぜですか?媒体が線形であれば、すべての波ができることです。線形システムでは、波は再び加算および減算できるため、相互作用することなく互いに交差します。光ファイバ内の光に対して機能します。オルガンパイプ内のサウンドに対して機能します。パルスが反対方向に進む同軸ケーブルで機能し、単一のペア、単一の回路を光速で伝搬する電信信号で機能します。

あなたの質問への答えには、物理​​学の本の波の章が含まれます。特定の回路の質問に対する答えは、ケーブルの反射とワイヤ上の定在波という、エレクトロニクスの魅力的な分野全体を開きます。

一方、2つの直流は同一の回路を占有できません。なぜなら、それらは同一性を失い、結合して合計電流を形成するからです。(すべての回路が1ターンインダクタであることを忘れないでください。同様に、2つの異なる電圧が同じコンデンサを占有することはできません!両方の場合、それらは結合し、再び減算することはできません。)2つの直流が1本のワイヤを占有できます。そのワイヤが2つの別の回路の共通セクションである場合。しかし、彼らはそれを合計して、その共通セクション内に3番目の電流を形成します。(例えば、それらが等しく反対である場合、それらはそのセクションでゼロ電流を差し引くかもしれません。1つの電子は実際に同時に2つの方向に流れることはできません。)

同時に、2つの完全に独立したエネルギー波(信号)が1つの単一回路に伝播できます。どうやって?これにはEとMの両方が関係し、それには秘密が含まれています。それを理解するには、長いペアの両方のワイヤを調べ、電圧と電流を含める必要があります。2本のワイヤとそれらにかかる電圧を無視して、単一のワイヤと電流だけに集中している限り、あなたの質問に答えることはできません。

単一の回路では、電流はフライホイールのような閉じた円です。ある場所で開始して別の場所に流れることはありません(代わりに、時計回り、CW、またはCCWになります。これは駆動ベルトのようです。)回路内の電流は、スピンフライホイール、閉ループのようなものです。しかし、確実に何かが一方通行になりますよね?バッテリーが電球を点灯するたびに、何かがバッテリーから電球に移動し、バッテリーに戻らないようにする必要があります。それは現在のものではありません。代わりに、EMエネルギーであり、エネルギーの流れはワットで測定されます。ボルトのアンペア。懐中電灯回路では、ワット数はバッテリーから電球への一方向の速い流れです。しかし、電流は非常に遅いです循環的流れ。繰り返しますが、バッテリーから電球への「信号」は、アンペアや電子ではなく、EMエネルギーでできています。

それで、あなたの答えの始まりです:単一の回路で、電気エネルギーがどの方向に流れているかをどのように知ることができますか?シンプル:ワット数の値を見てください。具体的には、ワイヤ間の電圧にそれらを通るアンペアを掛けます。結果が正の場合、エネルギーは一方の方向に流れ、負の場合、もう一方の方向に流れます。懐中電灯を使用して、電圧計と電流計を接続し、それらを乗算すると正のワット数が得られるようにします。次に、電球を取り外して代わりにバッテリー充電器を取り付けると、電流が反転するため、エネルギーがバッテリーに逆流します。(VとIの波が同期している場合、エネルギーは連続的に前方に流れますが、VとIが180度の場合、エネルギーは逆方向に流れます。

したがって、正のワット数の電気パルスを使用した長いケーブルでは、パルスは左に沿ってズームし、ワット数が負の場合、パルスは右に進みます。懐中電灯のバッテリーを突然接続したり外したりすると、2本のワイヤーに沿ってエネルギー波が発射されます。光速で移動し、懐中電灯の電球に吸収されて点灯します。バッテリーを接続したままにすると、リップルがまったくなくても、エネルギー波が電球に流れます。それが基本的な波動工学の最初の概念です。回路を横切る電気エネルギーの伝播...そして「DC」は非常に低い周波数で実際には「AC」であるという考えです。

再び最初に戻ります。2つの信号パルスが同じワイヤペアに沿って反対方向に飛ぶにはどうすればよいですか。(それはワイヤでなければならないことに注意してくださいペア含まボルトと。未単線。)パルスの1が正のワット数があり、左になった場合、他のパルスが負のワット数を持っており、右起こっている間、それは、発生する可能性があります。1つのパルスは正のボルトと正のアンプで構成され、もう1つのパルスは負のボルトと正のアンプで構成されます。両方のパルスはEM波です。

PS

ああ、私は別のアプローチを見ます!(必要に応じて、これは長いので無視してください。)2つの別個の回路、2つの懐中電灯があるとしますが、それぞれから1つの短いワイヤセクションを結合します。2つの回路には1本のワイヤが共通しています。彼らは相互作用しますか?いいえ、共通線の内部では、電流が再び加算および減算されるだけです。各回路ループには独自の電球電圧が個別に点灯します。これは、各回路ループに独自の独立したバッテリー電圧と独自のループ電流があるためです。しかし、その一般的なワイヤには、2つの異なる電流が流れているように見えます!1つの「回路電流」は、1つのバッテリー、電球、閉ループ全体の導体を含むループ全体の電流であるため、実際にはそうではありません。結合されたワイヤでは、2つの電流がワイヤの一端に追加され、その後、もう一方で再び引きます。各回路の2つのエネルギー波は、共通ワイヤの電流が加算および減算できる場合でも、独立したままです。

これは、元の質問への回答に単一のワイヤーを含めることはできないことを示しています。バックオフしてより広い視野をとることによってのみ答えることができます。2本のワイヤの電圧も含めることにより。

これは、「線形」対「非線形」の仕組みも示しています。共通線では、一方の端で2つの電流が加算されて結合されています。しかし、その後、彼らはもう一方の端で再び完全に引き離します。これにより、2つのループが独立したままになります。しかし、これが起こらず、代わりに単一のワイヤの電流が単純な合計の組み合わせではなかった場合はどうでしょうか?ああ、それは「NONLINEAR」でしょう。その場合、一度結合するとそれらをきれいに分離できませんでした。ワイヤの一方の端での「加算」は、もう一方の端での「引き算」と完全には等しくありません。その場合、2つの別々の回路が相互作用し始めます。1つのバッテリーがもう1つの電球をわずかに点灯し始めます。2つの回路の信号は、真に混合されます。

PPPPS

この種の質問には長い歴史があり、それに関する人気のある本は、BJハントによるTHE MAXWELLIANSです。悪名高いOliver Heavisideは、電信信号は実際にはEM波であると考えましたが、その後、英国政府電信局の長であるWilliam Preeceによってほぼ抑圧されました。彼は点とダッシュが単に流れ、期間、物語の終わり、質問をしないでください。そうしないと、WH Preeceがあなたを申し訳なくさせます!:)ヘビサイドは、ケーブル波の新しいEM理論を使用して、巨大な電信問題を解決しました。100KMの電信線に沿って移動する信号では、ドットは消えるか「リップル」し、電話線では、長距離伝送が完全に歪んでしまい、不可能。(問題は、低周波数が高周波数よりも速く移動する波分散または「チャープ」であることがわかった。)s「電信士の方程式」と彼の「ローディングコイル」はこれを修正し、遠距離であっても電信がブロードバンドになるようにしました。彼は独力で長距離電話を作成しました。しかし、Preeceは彼の政治的力を利用して、報道機関での反ヘビサイドの悪口キャンペーンとエンジニア間のささやきキャンペーンを開始することで、この異端をすぐに止めました。その後、アメリカでは、コロンビアのピューピンがヘビサイドの装荷コイルを発明したふりをして特許を取得し、ベル電話で数百万ドルを稼ぎましたが、ヘビサイドは死ぬまで名声を得ることができず、ほとんど無一文のままでした。(ヘッセ、テスラとマルコーニよりもずっと前のテスラ/マルコーニの物語。プピンはテスラの没落においても大きな役割を果たしました!)それで、電信電信の話が大好きな理由がわかりました。取りつかれています。私を始めさせないでください!おっとっと、遅すぎる。:)


答えてくれてありがとう。同じ章の冒頭で、著者は電気電信(モースコードなど)を指すものとしてコンテキストを確立し、次のように述べています。だから、著者は電信信号電流であると言っているようです?
ポインター

これは少なくとも正しい考えを示唆していますが、いくつかの問題のある側面があります。また、「アイデンティティの喪失」は物理学ではなく、アプリケーションのエンジニアリング上の問題であり、場合によっては解決できます。
クリスストラットン

この答えの私の問題は、私の質問にまったく答えていないように見えることです。代わりに、それは単に現象が線形性のために可能であると主張しているが、それがなぜ可能であるかの物理学を説明していない、それは私の質問のポイントでした。「これを解決するために、電子機器をあきらめ、代わりにその背後にある物理学にフォールバックします。...」で始まる段落は、それがどのように可能であるかの物理学をまったく説明していないようです。むしろ、私の質問に完全に答えることを避ける接線になります。
ポインター

@ThePointer著者は電信について誤解を持っているか、少なくとも「子供たちへの嘘」を初心者に説明しすぎています。何が起こっているのかを理解するには、電信信号は波ではなく電流であるという考えを捨ててみてください。実際、電信サウンダーにパルスを送ったり、電話のスピーカー、フラッシュ電球で音を立てたりすることは、エネルギーを送って仕事をすることなしにはできません。これには、ワイヤ上の光速電磁波の測定であるワット数が含まれます。ドット/ダッシュは誘導されたEM波です:電圧/電流のパルス。
wbeaty

@ThePointer>私の質問にまったく答えてください。本当だ!答えはありませんので、質問を変更してください。「すべての波はそのように動作します」は純粋な電流には適用されません。しかし、一点鎖線はワット数、ボルト、アンペアなので、質問にボルトを含めます。または、1本のガラス棒で、2つの光信号が相互作用せずに反対方向に通過する方法 答えは、ワイヤペアの電信信号にも適用されます。「波はそれをする」という私の答えは、ケーブル反射と定在波の章全体の始まりに過ぎません。そこでは、1つの長い回路でボルトアンペア信号が反対方向に進みます。上記をさらに追加します。
wbeaty

8

Andreas Hは、導波管用のサーキュレーターについて言及しました。アナログ電話では、この仕事は反側音誘導コイル(ASTIC)と呼ばれる不完全なハイブリッド回路によって行われます。完全なハイブリッドコイルは、同時に別々に音声を送受信します。つまり、送信機からの信号はワイヤを介して相手側の受信機に伝わり、離れた送信機からの信号は同じワイヤペアで受信機に伝わります。ASTICがローカルトランスミッターからの信号の一部をローカルレシーバーに渡すことを許可するために、人々は自分の声を聞く必要があることが早くから認識されていました。

ローカルアナログ交換エリア内では、回線は、交換機のリレーを介して他の電話に至るまで、1つの電話から2本のワイヤになります。交換機間の移動を開始すると、信号は交換機でハイブリッドコイルによって分割され、一方の方向の音声は別の方向の音声とは別の回路を移動します(4線接合回路)。これにより、増幅器は単方向であるため(一方向のみ)、音声を増幅できました。リモート交換では、2つの別々のパスがハイブリッドコイルによって再結合され、コールの最後のレッグはワイヤのペアになります。

アナログ電話および交換機の音声は300Hz〜3400Hzであったため、これは低周波EM波です。

ただし、ACまたはDCのいずれかの電力を転送する場合、同じワイヤ内で異なる方向に流れる異なる電流はありません。たとえば、特定の州では、エネルギー供給会社は一定の割合の「グリーン」エネルギーを供給する必要がありますが、州外からエネルギーを購入するために十分な「グリーン」発電リソースがありません。同時に、余剰の非グリーンエネルギーを州外で販売しています。同じ相互接続(ワイヤ)でエネルギーを売買している場合、同じワイヤで反対方向に移動する2つの競合する電力フローはありません。州Aが州Bから500 MWの容量を購入し、州Bが州Aから400 MWの容量を購入している場合、州Bから州Aへの100 MWのフローがあります。


5

干渉します。

電気信号は、水の波のようにワイヤーを伝わります。そして2つの波が出会うとあなたは干渉を受けます。

しかし、ワイヤは線形であるため、干渉は加算の形を取り、info0rmationを破壊することはありません。したがって、信号の1つがわかっていれば、減算によって他の信号を見つけることができます。

電話回線では、ハイブリッドと呼ばれる回路を使用(使用)します。この回路は、着信信号と発信信号を分離し、単一の銅線回線が両方向に音声信号を伝送できるようにします。

電信はおそらく、送信者が回線上で見たものから独自の信号を減算するような類似のものを使用し、独自の信号の送信と同時に相手から到着したものを判別できるようにしました。


1
これは正しくありません。反対方向に伝播する波はまったく干渉しません。時間と空間の任意の時点で、両方を理想的に回復できます。これを行うデバイスはサーキュレーターです。
アンドレアスH.

おそらく、干渉の異なる定義を使用していますか?サーキュレーターはマイクロ波ハイブリッドです。
ジェイセン

おそらく:干渉の私の定義は、空間の特定の位置で波の振幅が(おそらく完全に)減衰することです。これは、前方および後方に伝播する波には当てはまりません。あなたはハイブリッドについて正しいです。
アンドレアスH.

私は、インターウィキのウィキペディアのページの定義を使用しています。信号は失われずに加算されます。
ジェイセン

1
これは正解です。電流は一度に一方向にしか流れないことに注意してください(方向は各送信者が終端にかける電圧によって決まります)。参照されている本は、電子ではなく情報理論に関するものです(おそらく、情報理論は正しく、電気/電子は完全に間違っています)。
ブレンダン

4

あなたが書いた:

互いに干渉することなく、同じワイヤ上で2つの電流が反対方向に同時に移動できるのはどのようになりますか?

しかし、元のテキストは言う:

2つの電信信号は、互いに干渉することなく、同じワイヤ上で同時に反対方向に進むことができます

矛盾があります。電信信号と電流は同じものではありません。電流は、各端のトランスデューサーによってライン上で動いている波の線形重ね合わせです。ライン上のある時点でのある瞬間の電流は、1つの値しか持つことができませんが、ラインの各端に加えられた信号から波の寄与を計算し、それらを加算することにより、その値を計算できます。

よりシンプルだが直接観測可能なシステムとして、部屋で音楽を再生するステレオを検討してください。1つのスピーカーは、他のスピーカーからの圧力波の伝播方法を変更しません。空間と瞬間の任意の点での正味の圧力勾配は、各スピーカーからの圧力波の加算の結果です。

電流や圧力などの物理量の値は1つだけですが、それらの量が原因の付加的な組み合わせの影響を受けることがわかっている場合、線形重ね合わせの原理により、システムをより小さな部分に分割することができます。線路の両端にある電信局と、線路を伝播する波が発生します。


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信号は波で構成されています。波は互いに通過し、通過後は変化しません。電磁波。海の波もお互いを通過します(ただし、それらは時々影響を与えますが、私は入りません)。「干渉する」という言葉は、著者による不適切な選択でした。誰もその理由を本当に言えません。しかし、あなたはすでに波が互いに通過できることを本能的に知っています。窓から出て、同時に窓から入る光について考えてみてください。これは困惑しているように見えませんか?

あなたの質問では、「現在」という言葉を使用しています。電流は別の問題です。ワイヤの電流は、基本的にポイントを通過する電荷の流れとして定義されます。これはネットフローになります。そのため、電流がどういうわけかお互いに通過することについて話すのは意味がありません。

静電容量やインダクタンスなど、より高度な伝送線の影響について話すことは避けようとしています。一番下の行は、信号が互いに通過できることであり、通過中、通過の場所で、それらは互いに影響します。しかし、通過後は、通過が発生しなかったかのように継続します。窓を両方向に通過する光を考えてください。


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現在ではありませんが、あらゆる方向に移動する信号です。このため、電話の受話器は、話すときに受信した音を中断する必要がなく、電信プロトコルよりもよく知られています。

これは「ハイブリッド」と呼ばれるちょっとした仕掛けで、主に遠くの電話からの信号を耳に伝え、マイクに加えられた声に応じて信号(電流の変調)を生成します。聞こえるのは、2本の声によって等しく変調される「電流」ではなく、聞こえるのは90%であり、自分の10%だけです。接続のもう一方の端にある同様のハイブリッドは、彼/彼女の音声入力の主要部分をキャンセルし、その電話受信機であなたの声が強く聞こえるようにします。

ハイブリッドは信号付加回路で、音声と2つの音声の組み合わせ(回線上)の両方にアクセスでき、それらを組み合わせて遠くからメッセージを補強します。このスキームには、電信局が利用できないものはありません。電信局は、送信中でも受信局としても動作できます。

通常、プッシュツートーク割り込みスイッチを持つワイヤレストランスミッター(非デジタルの種類)には簡単に使用できません。デジタルパケットを送信する携帯電話は、多くの割り込みを行っていますが、その速度は、送信中に過負荷になる受信機との相互作用がひどいため、めったに私たちを悩ませることはありません。


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あなたのアナロジーが壊れています。車をバンパーカーと考えていない限り、車のレーンを考えないでください。

ワイヤを移動する電子の実際の全体的な平均速度はかなり遅いです。ワイヤ内の電子のドリフト速度は通常数マイクロメートル/秒で、まったく速くありません。

ワイヤを伝播するものは、電子から電子へ、ソースから宛先へと移動します。そのプロセスは非常に迅速に行われ、ほぼ光速です。高速道路の例えでは、最初の車にぶつかり、各車がその前の車にぶつかることに似ています。各車は全体的にゆっくりと動いていますが、チェーンを十分に強く打つことができれば、波がチェーンを伝播する可能性があります。

明らかに、複数の音波が同時に複数の方向に空中を伝わることがあります。ただし、何かを叫ぶとき、単一の分子が必ずしも口からリスナーの耳に直接移動するとは限りません。代わりに、空気を介した分子間の跳ね返りが音を伝達します。同じことが基本的に電気信号にも当てはまります。


答えてくれてありがとう。しかし、この修正版のアナロジーを使用しても、信号が同じワイヤを逆方向に同時に伝搬する方法/場合は明確ではありませんか?このアナロジーを使用すると、電子(バンパーカー)は一度に単一方向の信号伝搬のみを許可すると思われますか?そうでなければ、信号が「乱雑/破損/キャンセル/何でも」になると直観するでしょうか?
ポインター

@ThePointerは正確にはバンパーカーではなく、長く伸びたSlinkys(tm)に似ています。ワイヤ内の長い電子の列は、長いフロッピースプリングのように動作します。どちらかの端を小刻みに動かすと、波がばねに沿って圧縮されます。左向きの波は右向きの波を通過しますが、これはスプリングの力と動きが完全に加減できる場合のみです。(次に、Slinkyを2つの独立したプーリーの周りを通る閉ループの駆動ベルトとして使用して、類推を完了します。
-wbeaty

実際にバンパーカーも動作します。論理的な1つは、車の列が1メートル移動するときであり、移動しないときはゼロであると仮定しましょう。車が移動して受信し、ヒットして送信するのを見ることができます。両方が同時にヒットした場合、ラインは移動しません。あなたがそれを打ったときに線が動かなかったなら、あなたは1つを受け取ったことを知っています。
TemeV

ワイヤの電流は電子で構成されています(電流は電子である必要はありませんが、ワイヤでは電流です)。しかし、信号は電磁波です。波は相対論的な速度で移動します。しかし、電子は非常にゆっくりと動きます。遠端でワイヤから出てくる電子は、近端で入力したものと同じではありません。
mkeith

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次の状況を考慮してください。

一端に制御可能な電圧源、もう一端に制御可能な電流シンクを備えた単一のワイヤペアがあるとします。両端で相手の信号を測定できるため(電圧源では電流を測定でき、電流源では電圧を測定できます)、双方向に情報を送信できます。周波数多重化または時間多重化は含まれません。そしてない干渉、波動理論を呼び出す必要はありません。

詳細については、Physics SEに関する私の回答をご覧ください。


とても良い。Aは送信する電圧を変調し、Bは受信する電圧をリッスンします。一方、Bは送信する電流を変調し、Aは受信する電流をリッスンします。
ハーパー-モニカの復活

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衛星放送受信アンテナ用のアンテナケーブルは2方向に電流を流します-チューナーから18ボルトのDC信号が供給され、受信アンテナの焦点でLNBに電力を供給し、同時にLNBは4〜12 GHzの信号を送信します。同じワイヤーでチューナーに戻ります。

どちらも電流ですが、1つはDCでフラットであり、もう1つは無線周波数であり変化します。


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なぜなら、どんな波も互いに通過できるからです。干渉が発生しますが、これは波を止めません。

池の2つの波が互いに通過できる理由を尋ねるようなものです。波が完全に反対の場合、それらは消滅します。そうでない場合、波はお互いを弱め続けます。


「電信線は線形であるため、電信線は相互に作用することなく電気信号が独立して動作するため、2本の電信信号は1本を干渉することなく同じ線上を反対方向に同時に移動できるためです。別の。」
ポインター

著者は間違っていますか?
ポインター

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@ThePointer文字通り2つの波を取り、各波からの電流と電圧を加算して、混同した波がどのように見えるかを確認できます。干渉とは何ですか?各端には、相手が送信したものが表示されますが、真ん中を見るとごちゃごちゃになります。
user253751

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多くのエンジニアと研究者(私を含む)によって、金属導体は電流と電圧に関して線形の挙動を示すことが観察されています。ただし、ほとんどの材料と同様に、線形動作は特定の範囲でのみ存在します。高レベルの電流は、非線形の動作になります。銅、銀、金などの優れた導体では、線形動作の範囲は非常に大きくなります。これらの金属の抵抗は低い(ゼロではない)。(金属の抵抗がゼロであると仮定すると、現実に合わない奇妙な予測になります)

低電流密度では、電子内に移動するための金属に多くの空きスペースがあり、それらは互いにぶつかったり、頻繁にスタックしたりしません。エネルギーは金属にあまり吸収されず、挙動は線形に見えます(バンパーカーははるかに離れています)

金属の電流密度が十分に高くなると、電流が金属に大きなエネルギーを伝達し、抵抗が変化し、挙動が非線形になります。簡単な例として、大きな12Vカーバッテリーの端子に細い線(28ゲージなど)を引っ掛けます。金属は熱くなり、最終的には溶けて回路を破壊します。これは非常に非線形の動作です。そのワイヤはおそらく50アンペア程度を運んでいます。(これを自分で試さないでください-溶けた金属の小片が飛び回り、火災や目に重大な損傷を引き起こす可能性があります)一方、この同じワイヤに2つの信号を(溶かす前に)それぞれ0.001アンペアで入れると、動作は非常に線形になります。


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この男はより実存的なポイントを作るために手を振っている。原理的には機能しますが、彼の言うとおりではありません。 そして、信号ではなく、現在

ちなみに、無線でも、2つの送信機は同時使用をブロックすることができます1:25でこれを聞いてください。その「Booooop」は、両方の飛行機が「彼らの」離陸許可を認めているが、少なくとも一方が聞こえないように互いを踏んでいる。

DC電信システムを使用している場合、同じ問題。いずれかの電信キーが押された場合 両方が発生します有効にするにはサウンダを。DCドメインでは、反対方向にDC信号を送信することは実際には不可能です(ただし、他の人が終了するまで待機し、2人の人が同時に起動することを警戒するというCSMA-CDスタイルの場合を除く)。

ただし、電信局1がDCを送信し、電信局2にACブロッキングチョークを介して接続されたサウンダーがあるとします。ステーション2は、1000 Hz ACのオンとオフを切り替えることで送信します。ステーション1のみが聞こえるのは、そのサウンダーに1000 Hz ACを通過させるがDCをブロックする適切なサイズのコンデンサがあるためです。

特定の周波数のみを通過させる「バンドパス」フィルターを使用して、これを複数のAC周波数に拡張できます。TVシリーズChicago Fireの消防署を称えるbah-boo-BEEPトーンについて考えてみましょう。このショーは、音色の起源であるEmergencyと呼ばれる1970年代のショーに対する大きな敬意と叫びです。 緊急事態は、複数の周波数がまさにその方法で使用された1960年代の消防システムを描いています。

一度に送信する2つのステーションは、単にワイヤ上でコードを作成します。コードが互いに干渉しないように、周波数はスマートに選択する必要があります。

すべてのステーションはすべての信号を聞きます。彼らは単に「彼ら自身のドッグフード」、つまり彼らが送信している信号を無視します。

搬送波が変調されると、より複雑になる可能性があります。この時点で、私たちは無線スペクトルについて話しているが、それは有線上にある

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