Kotelnikov lub theorem: kev tsim, keeb kwm thiab nta

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Kotelnikov lub theorem: kev tsim, keeb kwm thiab nta
Kotelnikov lub theorem: kev tsim, keeb kwm thiab nta
Anonim

Thaum kawg ntawm lub kaum cuaj thiab pib ntawm lub xyoo pua nees nkaum, xov tooj thiab xov tooj cua tau tsim kho sai heev. Nyob rau hauv 1882, thawj lub xov tooj pauv nyob rau hauv Russia twb launched nyob rau hauv St. Qhov chaw nres tsheb no muaj 259 tus neeg siv khoom. Thiab nyob rau hauv Moscow nyob rau tib lub sij hawm muaj 200 subscribers.

Xyoo 1896, Alexander Popov tau tshaj tawm thawj lub xov tooj cua tshaj qhov kev ncua deb ntawm 250 meters, suav nrog ob lo lus: "Heinrich Hertz".

vintage xov tooj
vintage xov tooj

Kev txhim kho ntawm kev sib txuas lus tau ua ntej ntawm kev ua haujlwm thev naus laus zis. Ntau tshaj li ib puas xyoo dhau los txij thaum ntawd los, thiab ua tsaug rau kev ua haujlwm ntawm cov kws tshawb fawb thiab cov kws tshaj lij hauv kev lag luam no, peb pom tias lub ntiaj teb hloov pauv li cas.

Peb tsis tuaj yeem xav txog peb lub neej yam tsis muaj xov tooj, xov tooj cua sib txuas lus, TV thiab Is Taws Nem. Qhov no yog raws li kev nthuav tawm ntawm electromagnetic nthwv dej, txoj kev xav uas tau tsim los ntawm James Clerk Maxwell nyob rau hauv nruab nrab ntawm lub xyoo pua puv 19. Electromagnetic nthwv dej yog lub luag haujlwm ntawm cov teeb liab muaj txiaj ntsig, thiab hauv txoj kev xav ntawm kev xa xov hluav taws xob, lub theorem ntawm Lavxias tus kws tshawb fawb thiab kws tshaj lij, kws tshaj lij Vladimir Alexandrovich Kotelnikov plays lub luag haujlwm tseem ceeb.

Nws nkag mus rau kev tshawb fawb raws li lub npe ntawm Kotelnikov lub theorem.

YVladimir AleksandrovichKotelnikov

Tus neeg kawm yav tom ntej tau yug los hauv 1908 hauv tsev neeg ntawm Kazan University cov kws qhia ntawv. Kawm hauv MVTU im. Bauman, tau mus koom cov lus qhuab qhia ntawm kev txaus siab rau nws ntawm Moscow State University. Nyob rau hauv 1930, hluav taws xob engineering kws qhia ntawv, qhov twg Kotelnikov kawm, tau hloov mus rau hauv lub Moscow Fais fab Engineering lub koom haum, thiab Kotelnikov kawm tiav los ntawm nws. Tom qab kawm tiav, nws tau ua haujlwm hauv ntau lub tsev kawm ntawv qib siab thiab chaw kuaj mob. Thaum lub sij hawm ua tsov ua rog, nws tau mus rau lub chaw soj nstuam ntawm lub koom haum tshawb fawb kaw hauv Ufa, qhov chaw nws tau hais txog cov teeb meem ntawm kev ruaj ntseg kev sib txuas lus thiab cov lus encoding.

Kwv yees li qhov kev txhim kho no tau hais los ntawm Solzhenitsyn hauv nws cov ntawv tshiab "Nyob rau hauv Thawj Vaj Huam Sib Luag".

Rau plaub caug xyoo nws tau ua tus saib xyuas lub Department of "Fundamentals of Radio Engineering", thiab yog Tus Thawj Saib Xyuas Haujlwm ntawm Xov Tooj Cua Engineering. Tom qab ntawd nws tau los ua tus thawj coj ntawm Lub Tsev Haujlwm ntawm Xov Tooj Cua Engineering thiab Electronics ntawm USSR Academy of Sciences.

Txhua tus tub ntxhais kawm ntawm cov kev tshwj xeeb tseem tab tom kawm raws li Kotelnikov phau ntawv "Theoretical Foundations of Radio Engineering".

Kotelnikov kuj tau hais txog cov teeb meem ntawm xov tooj cua astronomy, kev tshawb fawb radiophysical ntawm dej hiav txwv, thiab kev tshawb fawb chaw.

Nws tsis muaj sijhawm los tshaj tawm nws txoj haujlwm kawg "Model Quantum Mechanics", tau sau thaum muaj hnub nyoog 97 xyoo. Nws tsuas yog tawm xyoo 2008

V. A. Kotelnikov tuag thaum muaj hnub nyoog 97 thaum Lub Ob Hlis 11, 2005. Nws yog ob zaug ua tus hero ntawm kev ua haujlwm ntawm kev sib raug zoo, tau txais ntau yam khoom plig rau tsoomfwv. Ib lub ntiaj teb me muaj npe hu ua nws.

Academician Kotelnikov thiab V. V. Putin
Academician Kotelnikov thiab V. V. Putin

YKotelnikov's theorem

Kev txhim kho kev sib txuas lustsa ntau cov lus nug theoretical. Piv txwv li, cov teeb liab ntawm qhov ntau zaus tuaj yeem kis tau los ntawm kev sib txuas lus, ntawm cov qauv sib txawv ntawm lub cev, nrog cov bandwidth sib txawv, kom tsis txhob poob cov ntaub ntawv thaum txais tos.

Xyoo 1933, Kotelnikov tau ua pov thawj nws txoj kev xav, uas yog hu ua tus qauv theorem.

Formulation of Kotelnikov's theorem:

Yog hais tias lub teeb liab analog muaj qhov txwv tsis pub dhau (tsim nyob rau hauv dav) spectrum, ces nws tuaj yeem rov tsim dua unambiguously thiab tsis poob los ntawm nws cov qauv discrete coj los ntawm ntau zaus nruj dua ob zaug ntawm qhov zaus.

Qhia txog rooj plaub zoo tshaj plaws thaum lub sijhawm teeb tsa lub sijhawm tsis kawg. Nws tsis muaj kev cuam tshuam, tab sis nws muaj qhov txwv (los ntawm Kotelnikov's theorem). Txawm li cas los xij, tus qauv lej piav qhia txog cov cim txwv tsis pub muaj txiaj ntsig zoo siv tau rau hauv kev xyaum ua cov cim tiag.

Raws li Kotelnikov theorem, ib txoj hauv kev rau kev sib kis ntawm cov teeb liab txuas ntxiv tuaj yeem ua tiav.

Kotelnikov compressor
Kotelnikov compressor

Lub ntsiab lus ntawm lub theorem

Kotelnikov's theorem tuaj yeem piav qhia yooj yim raws li hauv qab no. Yog tias koj xav tau xa ib lub teeb liab, ces nws tsis tas yuav xa nws tag nrho. Koj muaj peev xwm kis tau nws instantaneous impulses. Qhov sib kis zaus ntawm cov pulses no hu ua qhov piv txwv zaus hauv Kotelnikov theorem. Nws yuav tsum yog ob zaug ntawm qhov zaus ntawm lub teeb liab spectrum. Nyob rau hauv rooj plaub no, thaum kawg tau txais, lub teeb liab rov qab tsis muaj distortion.

Kotelnikov lub theorem kos cov lus xaus tseem ceeb heev txog kev txiav txim siab. Muaj cov piv txwv sib txawv rau ntau hom teeb liab. Rau lub suab (xov tooj) cov lus nrog lub channel dav ntawm 3.4 kHz - 6.8 kHz, thiab rau lub teeb liab TV - 16 MHz.

Hauv kev sib txuas lus txoj kev xav, muaj ntau hom kev sib txuas lus. Ntawm lub cev - wired, acoustic, optical, infrared thiab xov tooj cua raws. Thiab txawm hais tias lub theorem tau tsim los rau txoj kev sib txuas lus zoo tshaj plaws, nws muaj feem xyuam rau txhua hom kev sib txuas.

Multichannel telecommunications

Satellite kev sib txuas lus antennas
Satellite kev sib txuas lus antennas

Kotelnikov's theorem underlies multichannel telecommunications. Thaum kuaj thiab xa cov pulses, lub sijhawm nruab nrab ntawm pulses yog ntau dua li lawv lub sijhawm. Qhov no txhais tau hais tias nyob rau hauv lub ncua sij hawm ntawm pulses ntawm ib lub teeb liab (qhov no yog hu ua lub luag hauj lwm voj voog), nws muaj peev xwm xa pulses ntawm lwm lub teeb liab. Cov kab ke rau 12, 15, 30, 120, 180, 1920 lub suab tau raug siv. Ntawd yog, kwv yees li 2000 kev sib tham hauv xov tooj tuaj yeem sib kis tau ib txhij dhau ib khub ntawm cov xov hlau.

Raws li Kotelnikov theorem, hauv cov lus yooj yim, yuav luag txhua qhov kev sib txuas lus niaj hnub tau tshwm sim.

Harry Nyquist

physicist Harry Nyquist
physicist Harry Nyquist

Raws li qee zaum muaj xwm txheej hauv kev tshawb fawb, cov kws tshawb fawb txog cov teeb meem zoo sib xws tuaj txog yuav luag ib txhij ntawm tib qhov kev txiav txim siab. Qhov no yog qhov ntuj tsim. Txog rau tam sim no, kev tsis sib haum xeeb tsis tau txo qis txog leej twg nrhiav tau txoj cai kev txuag - Lomonosov lossis Lavoisier, uas tau tsim lub teeb incandescent - Yablochkin lossis Edison, uas tau tsim lub xov tooj cua - Popov lossis Marconi. Cov npe no tsis muaj qhov kawg.

Yog,American physicist ntawm Swedish keeb kwm Harry Nyquist nyob rau hauv 1927 nyob rau hauv phau ntawv journal "Certain Problems of Telegraph Transmission" luam tawm nws cov kev tshawb fawb nrog cov lus xaus zoo li Kotelnikov's. Nws theorem qee zaum hu ua Kotelnikov-Nyquist theorem.

Harry Nyquist yug hauv 1907, ua nws PhD hauv Yale University, thiab ua haujlwm ntawm Bell Labs. Nyob ntawd nws tau kawm txog cov teeb meem ntawm lub suab nrov thermal hauv amplifiers, koom nrog hauv kev txhim kho thawj phototelegraph. Nws tej hauj lwm tau ua lub hauv paus rau kev txhim kho ntxiv ntawm Claude Shannon. Nyquist tuag rau xyoo 1976

Claude Shannon

Tus kws tshawb fawb Claude Shannon
Tus kws tshawb fawb Claude Shannon

Claude Shannon qee zaum hu ua leej txiv ntawm cov ntaub ntawv hnub nyoog - zoo heev yog nws txoj kev koom tes rau txoj kev xav ntawm kev sib txuas lus thiab computer science. Claude Shannon yug hauv 1916 hauv Tebchaws Meskas. Nws ua haujlwm ntawm Bell Lab thiab ntawm ntau lub tebchaws Asmeskas. Thaum tsov rog, nws tau ua haujlwm nrog Alan Turing los txiav txim cov lej ntawm German submarines.

Xyoo 1948, nyob rau hauv tsab xov xwm "Kev Tshawb Fawb Txog Kev Ua lej ntawm Kev Sib Txuas Lus", nws tau thov lub sij hawm me ntsis raws li qhov kev xaiv ntawm qhov tsawg kawg nkaus ntawm cov ntaub ntawv. Nyob rau hauv 1949, nws tau ua pov thawj (ywj siab ntawm Kotelnikov) lub theorem mob siab rau lub reconstruction ntawm lub teeb liab los ntawm nws cov qauv discrete. Nws yog qee zaum hu ua Kotelnikov-Shannon theorem. Muaj tseeb tiag, nyob rau sab hnub poob lub npe ntawm Nyquist-Shannon theorem tau txais ntau dua.

Shannon tau qhia txog lub tswv yim ntawm entropy rau hauv kev sib txuas lus txoj kev xav. Kuv kawm cov lej. Ua tsaug rau nws txoj haujlwm, cryptography tau dhau los ua kev tshawb fawb tag nrho.

Kotelnikov thiab cryptoography

Kotelnikov tseem cuam tshuam nrog cov teeb meem ntawm cov lej thiabcryptoography. Tu siab, nyob rau hauv lub hnub ntawm lub USSR, txhua yam hais txog cov codes thiab ciphers tau nruj me ntsis cais. Thiab qhib kev tshaj tawm ntawm ntau yam ntawm Kotelnikov tej hauj lwm yuav tsis tau. Txawm li cas los xij, nws tau ua haujlwm los tsim cov kev sib txuas lus kaw, cov lej ntawm cov yeeb ncuab tsis tuaj yeem tawg.

Lub Rau Hli 18, 1941, yuav luag ua ntej ua tsov rog, Kotelnikov tsab xov xwm "Basics ntawm tsis siv neeg encryption" tau sau, luam tawm nyob rau hauv 2006 sau "Quantum cryptography thiab Kotelnikov's theorem ntawm ib zaug yuam sij thiab nyeem ntawv".

Tsis muaj suab nrov

Nrog kev pab los ntawm Kotelnikov txoj haujlwm, ib txoj kev xav ntawm kev tiv thaiv lub suab nrov tau tsim, uas txiav txim siab qhov kev cuam tshuam ntau tshaj plaws uas tuaj yeem nyob hauv kev sib txuas lus kom cov ntaub ntawv tsis ploj. Ib qho kev hloov pauv ntawm tus txais zoo tshaj plaws, uas nyob deb ntawm qhov tseeb, yog suav tias yog. Tab sis txoj hauv kev los txhim kho txoj kev sib txuas lus tau txhais tau meej.

Space exploration

Pab pawg coj los ntawm Kotelnikov tau ua haujlwm zoo rau cov kab ke ntawm kev sib txuas lus hauv chaw, automation thiab telemetry. Sergei Pavlovich Korolev koom nrog Kotelnikov lub chaw kuaj mob hauv kev daws teeb meem ntawm kev lag luam chaw.

Kaum ob ntawm kev tswj hwm thiab ntsuas cov ntsiab lus tau tsim, txuas rau hauv ib qho kev tswj thiab ntsuas qhov nyuaj.

Radar cov cuab yeej siv rau qhov chaw nres tsheb sib txuas hauv ntiaj teb tau tsim, daim duab qhia tau ua nyob rau hauv qhov chaw tsis pom kev ntawm lub ntiaj teb Venus. Nrog kev pab ntawm cov cuab yeej tsim los ntawm Kotelnikov, qhov chaw nres tsheb "Venera" thiab "Magellan" tau ua.radar cheeb tsam ntawm lub ntiaj teb nyob rau hauv predetermined sectors. Yog li ntawd, peb paub dab tsi yog zais ntawm Venus tom qab huab cua tuab. Mars, Jupiter, Mercury kuj tau tshawb pom.

Kotelnikov txoj kev txhim kho tau pom daim ntawv thov hauv cov chaw nres tsheb orbital thiab niaj hnub xov tooj cua telescopes.

Xyoo 1998, V. A. Kotelnikov tau txais txiaj ntsig von Karman nqi zog. Qhov no yog ib qho khoom plig los ntawm International Academy of Astronautics, uas yog muab rau cov neeg uas muaj tswv yim xav kom muaj txiaj ntsig zoo rau kev tshawb fawb chaw.

Tshaj tawm xov tooj cua los ntawm kev vam meej txawv teb chaws

Txoj haujlwm thoob ntiaj teb los tshawb nrhiav xov tooj cua ntawm cov kev vam meej hauv ntiaj teb Seti siv lub xov tooj cua loj tshaj plaws tau tsim tawm hauv 90s. Nws yog Kotelnikov uas tau lees paub qhov yuav tsum tau siv multichannel receivers rau lub hom phiaj no. Cov neeg txais xov tooj niaj hnub no mloog ntau lab lub xov tooj cua ib txhij, npog tag nrho cov peev txheej.

Cov kav hlau txais xov ntev
Cov kav hlau txais xov ntev

Tsis tas li, nyob rau hauv nws kev coj noj coj ua, kev ua haujlwm tau ua tiav uas txhais cov txheej txheem rau lub teeb liab nqaim tsim nyog hauv lub suab nrov thiab cuam tshuam.

Hmoov tsis zoo, txog tam sim no qhov kev tshawb nrhiav tsis tau ua tiav. Tab sis ntawm qhov ntsuas ntawm keeb kwm, lawv tau ua rau lub sijhawm luv luv.

Kotelnikov lub theorem hais txog kev tshawb pom hauv kev tshawb fawb. Nws tuaj yeem raug muab tso rau hauv qhov sib piv nrog cov theorems ntawm Pythagoras, Euler, Gauss, Lorentz, thiab lwm yam.

Hauv txhua qhov chaw uas yuav tsum tau xa lossis tau txais cov cim hluav taws xob, peb paub lossis tsis nco qab siv Kotelnikov theorem. Peb tham hauv xov tooj, saib TVmloog xov tooj cua, siv Internet. Tag nrho cov no yeej muaj lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua piv txwv.

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