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第13章 极速通讯篇(2)

中译名为传输控制协议/因特网互联协议,又名网络通讯协议,是互联网最基本的协议、国际互联网络的基础,由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP负责发现传输的问题,一有问题就发出信号,要求重新传输,直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。

广域网

广域网,也称远程网。通常跨接很大的物理范围,所覆盖的范围从几十千米到几千千米,它能连接多个城市或国家,或横跨几个洲并能提供远距离通信,形成国际性的远程网络。

3. 传真机——即时的文件传输工具

传真机是应用扫描和光电变换技术,把文件、图表、照片等静止图像转换成电信号,传送到接收端,以记录形式进行复制的通信设备。传真技术早在19世纪40年代就已经诞生,比电话发明还要早三十年。它是由一位名叫亚历山大·贝恩的英国发明家于1843年发明的。但是,传真通信是在电信领域里发展比较缓慢的技术,直到20世纪20年代才逐渐成熟起来,60年代后得到了迅速发展。近十几年来,它已经成为使用最为广泛的通信工具之一。

钟摆

传真技术的起源说来很奇怪,它不是有意探索新的通信手段的结果,而是从研究电钟派生出来的。1842年,苏格兰人亚历山大·贝恩研究制作一项用电控制的钟摆结构,目的是要构成若干个钟互连起来同步的钟,就像现在的母子钟那样的主从系统。他在研制的过程中,敏锐地注意到一种现象,就是这个时钟系统里的每一个钟的钟摆在任何瞬间都在同一个相对的位置上。这个现象使发明家想到,如果能利用主摆使它在行程中通过由电接触点组成的图形或字符,那么这个图形或字符就会同时在远距主摆的一个或几个地点复制出来。根据这个设想,他在钟摆上加上一个扫描针,起着电刷的作用;另外加一个时钟推动的一块“信息板”,板上有要传送的图形或字符,它们是电接触点组成的;在接收端“信息板”上铺着一张电敏纸,当指针在纸上扫描时,如果指针中有电流脉冲,纸面上就出现一个黑点。发送端的钟摆摆动时,指针触及信息板上的接点时,就发出一个脉冲。信息板在时钟的驱动下,缓慢地向上移动,使指针一行一行地在信息板上扫描,把信息板上的图形变成电脉冲传送到接收端;接收端的信息板也在时钟的驱动下缓慢移动,这样就在电敏纸上留下图形,形成了与发送端一样的图形。这是一种原始的电化学纪录方式的传真机。

亚历山大·贝恩

1850年,又有一位英国的发明家,名叫弗·贝克卡尔,他把传真机的结构作了很大的改进,他采用“滚筒和丝杆”装置代替了时钟和钟摆的结构。这种改进的结构,工作状况有点像车床,滚筒作快速旋转,传真发送的图稿卷在滚筒上随之转动。而扫描针则沿着呖杆缓慢地顺着滚筒的轴向前进,对滚筒表面上的图形进行螺旋式的扫描。这种滚筒式的传真机一直被延用了一百多年。

人们对新闻照片和摄影图片的传送的要求是很广泛的。许多科学家都曾致力于相片传真机的研究。法国的一位发明家--爱德华·贝兰在一个地下室里废寝忘食地研究和试验了三年的时间,终于制成了相片传真机。1907年11月8日,贝兰在众目暌暌之下表演了他的研制成果——相片传真。1913年,他制成了世界上第一部用于新闻采访的手提式传真机。1914年,法国的一家报纸首先刊登了通过传真机传送的新闻照片。  相片传真把指针接触式的扫描改变成光电扫描,不仅使传真的质量大大提高,而且光电扫描和照相感光制版配合,使相片传真得以实现。

1968年,美国率先在公用电话网上开放传真业务,世界各国也随之相继利用电话网开放传真通信业务。使原本局限于在专用电路上应用的传真机的数量猛增,应用的范围迅速扩大。尤其是用于传送手写、打印或印刷的书信、文件、表格、图形等的文件传真机,使用最为普通,发展也最快。最近十多年来,传真通信的发展更为迅速,目前已成为发展最快的业务之一。

传真机

知识卡片:

钟摆

时钟机件的一部分,是根据单摆的原理制成的,左右摆动,通过一系列齿轮的作用,使指针以均匀的速度转动。

脉冲

一个物理量在短持续时间内突变后迅速回到其初始状态的过程。

4. 无线电——把声音传送到每个角落

无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。无线电技术的原理在于,导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象,通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端,电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。通过解调将信息从电流变化中提取出来,就达到了信息传递的目的。

早期的无线电广播

无线电的诞生九十几年前,“嘀、嘀、嘀”三声微弱而短促的讯号,通过电波传过2500千米的大西洋对岸,从此向世界宣布了无线电的诞生。那是1901年12月12日,扎营守候在位于加拿大东南角的纽芬兰讯号山(SignalHill)的马可尼,用气球和风筝驾设接收天线,终于接收到从英国西南角的宝窦,用大功率发射电台发送“S”字符的国际摩尔斯电码。这是有史以来第一次人类跨过大西洋的无线电通讯,这个实验向世人说明了无线电再也不是仅限于实验室的新奇东西,而是一种实用的通讯媒介。这一消息轰动了全球,激发了广大无线电爱好者浓厚兴趣,推动了业余无线电运动蓬勃发展。

无线电奠基人——马可尼

无线电经历了从电子管到晶体管,再到集成电路,从短波到超短波,再到微波,从模拟方式到数字方式,从固定使用到移动使用等各个发展阶段,无线电技术已成为现代信息社会的重要支柱。无线电的最早应用于航海中,使用摩尔斯电报在船与陆地间传递信息。现在,无线电有着多种应用形式,包括无线数据网,各种移动通信以及无线电广播等,譬如现在广泛应用的收音机、手机等,都需要用到无线电。

收音机

知识卡片:

电波

电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面,变动的电会产生磁,变动的磁则会产生电。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场,这就是电磁场,而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波,电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般,因此被称为电磁波,也常称为电波。

导体

导体是容易导电的物体,即是能够让电流通过材料;不容易导电的物体叫绝缘体。

摩尔斯电码

摩尔斯电码(又译为摩斯电码)是一种时通时断的信号代码,这种信号代码通过不同的排列顺序来表达不同的英文字母、数字和标点符号等。

5. 集成电路——小芯片也能发挥大作用

集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比(基于硅的集成电路)和罗伯特·诺伊思(基于锗的集成电路)。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。

杰克·基尔比

集成电路具有体积小,重量轻,引出线和焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,同时成本低,便于大规模生产。它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用,同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备,其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍,设备的稳定工作时间也可大大提高。

集成电路芯片

集成电路按其功能、结构的不同,可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号(例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等),其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号(例如3G手机、数码相机、电脑CPU、数字电视的逻辑控制和重放的音频信号和视频信号)。

集成电路板

知识卡片:

数字信号

其信息是用若干个明确定义的离散值表示的时间离散信号。数字信号指幅度的取值是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小,易于有数字电路进行处理,所以得到了广泛的应用。

模拟信号

模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内,其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。

8. 人造卫星——宇宙的访客

人造卫星,环绕地球在空间轨道上运行(至少一圈)的无人航天器。人造卫星基本按照天体力学规律绕地球运动,但因在不同的轨道上受非球形地球引力场、大气阻力、太阳引力、月球引力和光压的影响,实际运动情况非常复杂。人造卫星是发射数量最多、用途最广、发展最快的航天器。人造卫星发射数量约占航天器发射总数的90%以上。

人造卫星模拟图

卫星,是指在宇宙中所有围绕行星轨道上运行的天体,环绕哪一颗行星运转,就把它叫做那一颗行星的卫星。比如,月亮环绕着地球旋转,它就是地球的卫星。“人造卫星”就是我们人类“人工制造的卫星”。科学家用火箭把它发射到预定的轨道,使它环绕着地球或其他行星运转,以便进行探测或科学研究。围绕哪一颗行星运转的人造卫星,我们就叫它那一颗行星的人造卫星,比如最常用于观测、通讯等方面的“人造地球卫星”。

苏联发射的世界上第一颗人造卫星

地球对周围的物体有引力的作用,因而抛出的物体要落回地面。但是,抛出的初速度越大,物体就会飞得越远。牛顿在思考万有引力定律时就曾设想过,从高山上用不同的水平速度抛出物体,速度一次比一次大,落地点也就一次比一次离山脚远。如果没有空气阻力,当速度足够大时,物体就永远不会落到地面上来,它将围绕地球旋转,成为一颗绕地球运动的人造地球卫星,简称人造卫星。人造卫星是发射数量最多,用途最广,发展最快的航天器。1957年10月4日苏联发射了世界上第一颗人造卫星。之后,美国、法国、日本也相继发射了人造卫星。我国于1970年4月24日发射了自己的第一颗人造卫星‘东方红一号’。

中国发射第一颗人造卫星——东方红一号

截至2011年底,中国共成功发射100余颗不同类型的人造卫星。

中国首次月球探测工程第一幅月面图

知识卡片:

光压

光压,是射在物体上的光所产生的压力。如阳光照在身体上,不仅会感觉发暖,亦有压力,只是因为感觉器官的限制而感觉不到。光压的发现源于俄国和美国。19 世纪,英国物理学家麦克斯韦创立了电磁理论,指出光的本质是电磁波。麦克斯韦还预言:光射到物质表面时,将对这一表面施加压力。彗星尾巴背着太阳就是太阳的光压造成的。

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