Fotolitografia w prod obw scalonych; jakie znaczenie ma λ użytego przy tym promieniowania. Jaki jest rozmiar najm elementów w prod obwodach i jakie są przyczyny trudności dalszej miniaturyzacji.
-Polega na przenoszeniu odpowiedniego wzoru z maski (tam obraz 4-5x większy) na pow płytki krzemowej za pośrednictwem ukladu optycznego dzialajacego w zakresie nadfioletu (λ od 0,193 do 0,365 μm). Miniaturyzacja ogr przez dyfrakcję (=nieprostoliniowe rozchodznie się światła rozmycie obrazu). Prawa optyki narzucają tu warunek, że rozdzielczość obrazu nie może być mniejsza od długości fali światła. Dlatego miniaturyzacja obwodów scalonych szła dotąd w parze ze zmniejszaniem długości fali promieniowania stosowanego przy ich produkcji. Dalej jednak taka ewolucja może napotkać na barierę polegającą na tym, że dla dalekiego nadfioletu i dla promieni Röntgena (których λ jest jeszcze mniejsza) nie istnieją dobre soczewki. Inna bariera polega na tunelowaniu - przeskakiwaniu elektronów między sąsiadującymi ze sobą ścieżkami przewodnictwa, jeśli rozdzielająca je warstwa izolatora jest zbyt cienka. Z tego powodu wielkość elementów tranzystora MOS nigdy nie zejdzie poniżej ok. 0,03 m.
Co to λ? Co to ƒ i w jakich jedn wyrażona? Oblicz λ elektromagn o częst 70MHz.
-
Uporządkuj zakresy światła widzialnego, fal radiowych, promieni nadfiolet i podczerw wg rosn λ lub ƒ. Podaj przedziały λ dla każdego zakresu.
Daty wynalezienia: telegraf elektromagn 1840, tel. 1876, radiotelegraf 1897, radiowy przekaz dźwięku 1906, TV 1939, łączność satelit.
Co to dyspersja sygnału i jak zwalczać dyspersję w telekom
-To rozmywanie się sygnału. Zwalczanie poprzez instalowanie repetorów (powtarzaczy).
Ile inf. Można przekazać w jedn czasu przez: kabel tel, kabel koncentryczny, światłowód.
-kab tel: 56kb/s ale można zwiększyć montując na końcach kabla urządzenia komutacyjne w technologii ADSL i wtedy 3-4 Mb/s do abonenta i <1Mb/s z powr., dł kabla nie> niż kilka km.; kab konc: kilkaset Mb/s; światłow: kilkadziesiąt do kilkaset Gb/s.
Ile inf. na sekundę potrzeba do przesyłu: głos zrozumiały dla słuchacza, dźwięk wys. jakości, TV.
-Dźwięk słyszalny dla człowieka obejmuje częstotl do 20 kHz. Jeśli chcemy to przeliczyć na liczbę bitów na sekundę, należy powołać się na warunek Nyquista, zgodnie z którym częstotliwość próbkowania powinna być co najmniej 2 razy większa od najwyższej częstotliwości przekazywanego sygnału. Jest to zgodne z podaną wcześniej częstotliwością próbkowania dźwięku na płytach CD (44 kHz). Przemnożenie 16 bitów *44000 pomiarów/s* 2 ścieżki stereofoniczne daje wynik równy 1,4 Mb/s, a w rzeczywistości szybkość transmisji danych dla płyt CD jest nieco mniejsza i wynosi ok. 1,1 Mb/s. Podobny rachunek dla dźwięku w standardzie telefonii komórkowej GSM daje wynik 8 bitów *8 kHz =64 kb/s - jednak w rzeczywistości dzięki kompresji danych przesyła się tylko 14,4 kb/s. Obraz telewizyjny składa się z 625 linii, z których każda zawiera ok. 800 punktów (pikseli), a całość jest przekazywana 25 razy na sekundę, a jeśli przyjmiemy, że każdy pomiar jasności ma dokładność np. 3 bitów, to otrzymujemy 625·800·25·3 = 37,5 Mb/s - w rzeczywistości wystarcza ok. 30 Mb/s.
Why fale elektromagn w pewnym zakresie nadają się do przekazu dźw a nie TV? Jaka np. λ leży w tym zakresie?
-
Na czym polega modulacja: amplitudy, częstotl, impulsowo-kodowa.
-Modulacja amplitudy: fala dźwiękowa pada na mikrofon, z którego pochodzi wolnozmienny sygnał niosący informację. Skrótem GFN oznaczono generator fali nośnej o wysokiej częstotliwości, której amplituda zmieniana jest w modulatorze wg sygn wolnozmiennego. Zmodulowana fala jest przekazywana na antenę, gdzie prąd elektryczny ulega przekształceniu w falę elektromagnetyczną. Aby fala zmodulowana wiernie oddawała przebieg sygnału, przyjmuje się, że częstotliwość fali nośnej powinna być od niego przynajmniej 10 razy wyższa.
-Dla fal radiowych o wysokich częstotliwościach (np. UKF, telewizja) stosujemy zwykle modulację częstotliwości. Jest bardziej odporny na typowe zakłócenia, które silniej wpływają na amplitudę (zaniki, pulsacje).
-Przekaz danych w postaci cyfrowej wymaga odpowiedniej do tego zasady modulacji. Najważniejszą rolę pełni tu modulacja impulsowo-kodowa (pulse-code modulation - PCM), polegająca na przesyłaniu sygnału w postaci ciągu zer i jedynek, czyli czysto cyfrowej.
Co to widmo dźwięku, światła, sygn. elektr.
-opisuje rozkład światła na barwy w pryzmacie lub siatce dyfrakcyjnej. Ponieważ każda barwa monochromatyczna odpowiada innej długości fali lub częstotliwości, więc widmo jest równoważne wykresowi przedstawiającemu na osi pionowej amplitudę barw monochromatycznych będących składowymi danego światła, a na osi poziomej - ich długość fali lub częstotliwość. W tym sensie pojęcie widma stosuje się w odniesieniu do fal dźwiękowych lub radiowych
Co to szerokość pasma? Podaj przykłady. Ile wynosi szer. pasma wymagana dla kanału TV?
-Stacja nadająca muzykę wysokiej jakości wymaga 20kHz. Standard przekazu dźwięku przy obrazie TV to pasmo szerokości 185 kHz. Szerokość pasma kanału TV wynosi 6-7 MHz. Jak widać z powyższego, szerokość pasma (w Hz; oznaczmy ją symbolem B) jest miarą ilości informacji możliwej do przesłania drogą modulacji fali. Z drugiej strony, wcześniej wprowadziliśmy inną miarę, odpowiednią szczególnie dla przekazów cyfrowych - przepustowość kanału informacji w bitach na sekundę (symbol C). Te dwie wielkości wiąże ze sobą prawo Shannona-Hartleya C= B*log2(S/N+1); S/N stosunek natężenia sygnału do natężenia szumu.
Jakie wielkości wyraża się w dB i jak są zdefiniowane. If tłumienie w kablu wynosi 0,03 dB/m to jaka max dł. kabla w którym sygn. zostanie osłabiony >3x.
-Jedn tłumienia sygn w kablach i światłow jest dB/km. dB jest jedn stosunku 2 wartości tej samej wielkości: W2 jest większa od W1 o N dB, jeśli N=10log(W2/W1). Taka definicja stosuje się do mocy sygnału elektrycznego, optycznego lub dźwięku, a ponieważ moc jest proporcjonalna do kwadratu amplitudy, więc dla amplitud A1 i A2 wzór ma postać N = 20 log(A2/A1).
Zad: 0,03dB/km =(10logW1/W2)/długość kabla dł kabla =(10log3)/(30dB/km) =0,16m
Fizyczna zasada działania światłowodów i ich zastosow.
-Zasada działania światłowodów polega na wykorzystaniu zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia (zob. wstawka obok). Światłowód jest włóknem szklanym o średnicy poniżej 0,1 mm, wzdłuż którego promień światła biegnie nie wydostając się na zewnątrz. Poza wielką przepustowością informacyjną zaletą światłowodów jest niewielkie tłumienie sygnałów - obecnie repetory (wzmacniacze pośrednie) można instalować na nich co 100, 150 km i więcej. Są też odporne na zakłócenia elektromagnetyczne i podsłuch. Wadą światłow jest to, że przy instalacji i naprawach wymagają użycia techniki trudniejszej od kabli miedzianych, a szczególnie duże kłopoty sprawiają złącza przełączalne („zwrotnice”). Poza telekomunikacją światłowody znajdują zastosowanie m.in. w medycynie, gdzie służą do obserwacji wnętrza ciała ludzkiego, a także np. do oświetlania jamy ustnej.
Zalety i wady wykorzyst w łączności satelitów krążących na niskich orbitach w porówn z satelitami geostacjonarnymi.
- Zaletą satelity geostacjonarnego jest to, że skierowana w jego stronę antena pozostaje nieruchoma i niepotrzebny jest mechanizm jej obracania; ponadto duże jest pole widzenia i wystarczą 3 lub 4 satelity do pokrycia całej powierzchni Ziemi. Te plusy są szczególnie cenne w przypadku np. przekazu transmisji telewizyjnych, jednak w odniesieniu do bezpośredniej łączności z klientami telefonii komórkowej bardziej istotne okazują się wady tego rozwiązania. Do przekazu sygnałów na tak dużą odległość potrzebna jest albo duża moc nadawania (ryzyko negatywnego wpływu na zdrowie; także dla oszczędności baterii przyjmuje się ograniczenie mocy do 1 W), albo antena wielkiej średnicy na satelicie. Po drugie, czas przejścia fali elektromagnetycznej tam i z powrotem jest wtedy równy ok. 1/4 s, co w rozmowie tel zaczyna być odczuwalne. Coraz częściej planuje się systemy łączności oparte na satelitach krążących po orbitach niższych. Wykluczyć należy jedynie przedział wysokości od 2000 do 10000 km (tzw. pasy van Allena), w którym promieniowanie pochodzące od „schwytanych” przez pole magnetyczne Ziemi cząstek tzw. wiatru słonecznego może uszkadzać aparaturę. Ponieważ krótkie fale rozchodzą się praktycznie po liniach prostych, jak światło, więc satelita na niskiej orbicie może nawiązywać łączność tylko z niewielkim obszarem Ziemi. (Z tego samego powodu telewizja i „zwykła” telefonia komórkowa wymagają odpowiednio gęstej sieci przekaźników naziemnych). Potrzebna jest wtedy większa liczba satelitów. Zaletą łączności satelitarnej jest mniejsze natężenie zakłóceń.
Wg opubl w 1972 raportu Klubu Rzymskiego w 93r miało nastąpić wyczerpanie zasobów miedzi załamanie rozwoju telekom. Podaj 2 przyczyny dlaczego ta prognoza błędna.
Działanie anteny matrycowo-fazowej.
-Pozwala błyskawicznie zmieniać kierunek wysyłanej wiązki bez zmiany położenia anteny i bez „przestawienia” jakichkolwiek części ruchomych. Przypomnijmy najpierw zasadę działania siatki dyfrakcyjnej: padająca fala świetlna ulega ugięciu na szczelinach (rysach) siatki, które w ten sposób stają się źródłami wtórnych fal kulistych. Interferencja tych fal powoduje ich wzmocnienie w tych kierunkach, w których ich fazy są ze sobą zgodne (grzbiet jednej fali pokrywa się z grzbietem innych, a dołek - z dołkiem), natomiast osłabienie w innych kierunkach. W antenie matrycowo-fazowej zamiast rys siatki mamy wiele nadajników tworzących pewien układ przestrzenny (matrycę), przy czym fazę wysyłanego przez nie sygnału można zmieniać - w efekcie mamy zmianę kierunku, w którym fala ulega wzmocnieniu. Takie zmiany mogą następować w czasie 1 s.
Przykład wykorzystania redundancji przy przekazie inf.
-redund. to „nadmiarowość” informacji. Ostatnio obok standardowego dotychczas zakresu 900 MHz zaczęto wykorzystywać w Polsce także zakres 1800 MHz, a na świecie intensywnie bada się możliwość wprowadzenia 20-50 GHz, co odp dł fali od 6 do 15 mm. Podobne rozmiary mają krople deszczu, co jest źródłem silnych zakłóceń. Konieczne jest więc podjęcie środków zaradczych: zwiększenie mocy nadajników, jednoczesne przesyłanie sygnału kilkoma różnymi drogami, użycie różnych metod korekty błędów, szybkie i częste zmienianie częstotliwości (tak że ewentualne zakłócenia dotykają tylko części przekazu). Ta ostatnia metoda - zwana techniką widma rozproszonego jest też skuteczną ochroną przed podsłuchem. Metodę tę często stosuje się w połączeniu z kodowaniem bezpośrednim, polegającym na zastępowaniu każdego bitu sekwencją bitów tak dobraną, aby były one jak najlepiej odróżnialne w razie wystąpienia przekłamań. Powszechny przykład redund. to „literowanie” nazwisk =zastępowanie każdej litery imieniem
System nawigacji satelit.
- Najważniejszym systemem nawigacji satelitarnej jest obecnie GPS (Global Positioning System), składający się z 24 satelitów na wysokości nieco powyżej 20 tys. km (mniejszej niż geostacjonarna). Ustalenie położenia polega na pomiarze odległości do satelitów (w zasadzie wystarczyłyby 3 odległości do wyznaczenia trzech współrzędnych przestrzennych, w tym i wysokości nad ziemią). Sygnały wysyłane są bez przerwy i zawierają zakodowaną dokładną informację o czasie ich wysłania. Porównując go z czasem ich odebrania znajdujemy różnicę, która jest czasem przejścia drogi od satelity do odbiorcy, a mnożąc go przez prędkość światła wyznaczamy odległość.
a
- - 9 -