On dokuzuncu yüzyılın sonunda ve yirminci yüzyılın başında, telefon ve radyo iletişimi hızla gelişti. 1882'de Rusya'daki ilk telefon santrali St. Petersburg'da kuruldu. Bu istasyonun 259 abonesi vardı. Ve Moskova'da yaklaşık aynı zamanda 200 abone vardı.
1896'da Alexander Popov, yalnızca iki kelimeden oluşan 250 metrelik bir mesafeye ilk radyo sinyalini iletti: "Heinrich Hertz".
İletişimin gelişimi, teknolojik ilerlemenin ön saflarında yer aldı. O zamandan bu yana bir asırdan biraz fazla zaman geçti ve bu sektördeki bilim adamları ve mühendislerin çalışmaları sayesinde dünyanın nasıl değiştiğini görüyoruz.
Telefon, radyo iletişimi, televizyon ve internet olmadan hayatımızı hayal edemeyiz. Bu, teorisi on dokuzuncu yüzyılın ortalarında James Clerk Maxwell tarafından geliştirilen elektromanyetik dalgaların yayılmasına dayanmaktadır. Elektromanyetik dalgalar faydalı sinyallerin taşıyıcısıdır ve sinyal iletim teorisinde Rus bilim adamı ve mühendis akademisyen Vladimir Alexandrovich Kotelnikov'un teoremi temel bir rol oynar.
Bilime Kotelnikov teoremi adı altında girdi.
Vladimir AleksandrovichKotelnikov
Geleceğin akademisyeni 1908 yılında Kazan Üniversitesi öğretmenlerinden oluşan bir ailede doğdu. MVTU im.'da okudu Bauman, Moskova Devlet Üniversitesi'nde ilgilendiği derslere katıldı. 1930'da Kotelnikov'un çalıştığı elektrik mühendisliği fakültesi Moskova Enerji Mühendisliği Enstitüsü'ne dönüştürüldü ve Kotelnikov ondan mezun oldu. Mezun olduktan sonra çeşitli üniversite ve laboratuvarlarda çalıştı. Savaş sırasında Ufa'daki kapalı bir araştırma enstitüsünün laboratuvarına başkanlık etti ve burada güvenli iletişim kanalları ve mesaj kodlama sorunlarıyla ilgilendi.
Bu tür gelişmelerden yaklaşık olarak Solzhenitsyn "In the First Circle" adlı romanında bahseder.
Yaklaşık kırk yıl boyunca "Radyo Mühendisliğinin Temelleri" bölümünden sorumluydu ve Radyo Mühendisliği Fakültesi Dekanıydı. Daha sonra SSCB Bilimler Akademisi Radyo Mühendisliği ve Elektronik Enstitüsü müdürü oldu.
İlgili uzmanlık alanlarındaki tüm öğrenciler hala Kotelnikov'un "Radyo Mühendisliğinin Teorik Temelleri" ders kitabına göre eğitim görmektedir.
Kotelnikov ayrıca radyo astronomi, okyanusların radyofizik araştırmaları ve uzay araştırmalarının sorunlarıyla da ilgilendi.
Neredeyse 97 yaşında yazdığı son çalışması "Model Quantum Mechanics"i yayınlamak için zamanı yoktu. Sadece 2008'de çıktı
V. A. Kotelnikov 11 Şubat 2005'te 97 yaşında öldü. Sosyalist emeğin iki katı kahramanıydı, birçok hükümet ödülüne layık görüldü. Küçük gezegenlerden birine onun adı verilmiştir.
Kotelnikov teoremi
İletişim sistemlerinin geliştirilmesibirçok teorik soruyu gündeme getiriyor. Örneğin, alım sırasında bilgi kaybetmemek için farklı bant genişliğine sahip, farklı fiziksel yapıya sahip iletişim kanalları üzerinden hangi frekans aralığının iletilebileceğine dair sinyaller.
1933'te Kotelnikov, örnekleme teoremi olarak adlandırılan teoremini kanıtladı.
Kotelnikov teoreminin formülasyonu:
Bir analog sinyalin sonlu (genişliği sınırlı) bir spektrumu varsa, o zaman üst frekansın kesin olarak iki katından daha büyük bir frekansta alınan ayrık örneklerinden kayıp olmadan açık bir şekilde yeniden oluşturulabilir.
Sinyal süresinin sonsuz olduğu ideal durumu tanımlar. Kesintisi yoktur, ancak sınırlı bir spektrumu vardır (Kotelnikov teoremi ile). Ancak, sınırlı spektrumlu sinyalleri tanımlayan matematiksel model, pratikte gerçek sinyallere uygulanabilir.
Kotelnikov teoremine dayalı olarak, sürekli sinyallerin ayrık iletimi için bir yöntem uygulanabilir.
Teoremin fiziksel anlamı
Kotelnikov teoremi aşağıdaki gibi basit terimlerle açıklanabilir. Belirli bir sinyali iletmeniz gerekiyorsa, onu bütünüyle iletmek gerekli değildir. Anlık dürtülerini iletebilirsiniz. Bu darbelerin iletim frekansına Kotelnikov teoreminde örnekleme frekansı denir. Sinyal spektrumunun üst frekansının iki katı olmalıdır. Bu durumda, alıcı uçta sinyal bozulma olmadan geri yüklenir.
Kotelnikov teoremi, ayrıklaştırma hakkında çok önemli sonuçlar çıkarır. Farklı sinyal türleri için farklı örnekleme oranları vardır. 3.4 kHz - 6.8 kHz kanal genişliğine sahip bir sesli (telefon) mesajı ve bir televizyon sinyali için - 16 MHz.
İletişim teorisinde, birkaç tür iletişim kanalı vardır. Fiziksel düzeyde - kablolu, akustik, optik, kızılötesi ve radyo kanalları. Ve teorem ideal bir iletişim kanalı için geliştirilmiş olsa da, diğer tüm kanal türleri için geçerlidir.
Çok kanallı telekomünikasyon
Kotelnikov teoremi çok kanallı telekomünikasyonun temelini oluşturur. Darbeleri örneklerken ve iletirken, darbeler arasındaki süre, sürelerinden çok daha fazladır. Bu, bir sinyalin darbe aralıklarında (buna görev döngüsü denir), başka bir sinyalin darbelerinin iletilmesinin mümkün olduğu anlamına gelir. 12, 15, 30, 120, 180, 1920 ses kanalları için sistemler hayata geçirildi. Yani, bir çift kablo üzerinden aynı anda yaklaşık 2000 telefon görüşmesi iletilebilir.
Kotelnikov teoremine dayanarak, basit bir deyişle, neredeyse tüm modern iletişim sistemleri ortaya çıktı.
Harry Nyquist
Bilimde bazen olduğu gibi, benzer problemlerle uğraşan bilim adamları neredeyse aynı anda aynı sonuçlara varırlar. Bu oldukça doğal. Şimdiye kadar, koruma yasasını kimin keşfettiği - akkor lambayı icat eden Lomonosov veya Lavoisier - radyoyu icat eden Yablochkin veya Edison - Popov veya Marconi - konusundaki anlaşmazlıklar azalmadı. Bu liste sonsuzdur.
Evet,İsveç asıllı Amerikalı fizikçi Harry Nyquist 1927'de "Certain Problems of Telegraph Transmission" dergisinde Kotelnikov'unkine benzer sonuçlarla araştırmasını yayınladı. Teoremi bazen Kotelnikov-Nyquist teoremi olarak adlandırılır.
Harry Nyquist 1907'de doğdu, doktorasını Yale Üniversitesi'nde yaptı ve Bell Laboratuvarlarında çalıştı. Orada, amplifikatörlerdeki termal gürültü problemlerini inceledi, ilk fototelgrafın geliştirilmesine katıldı. Çalışmaları, Claude Shannon'ın daha sonraki gelişmeleri için temel oluşturdu. Nyquist 1976'da öldü
Claude Shannon
Claude Shannon'a bazen bilgi çağının babası denir - iletişim teorisine ve bilgisayar bilimlerine katkısı o kadar büyüktür ki. Claude Shannon 1916'da ABD'de doğdu. Bell Laboratuvarı'nda ve bir dizi Amerikan üniversitesinde çalıştı. Savaş sırasında Alman deniz altılarının kodlarını çözmek için Alan Turing ile çalıştı.
1948'de "Matematiksel İletişim Teorisi" makalesinde, minimum bilgi biriminin bir tanımı olarak bit terimini önerdi. 1949'da (Kotelnikov'dan bağımsız olarak), ayrık örneklerinden bir sinyalin yeniden yapılandırılmasına adanmış bir teoremi kanıtladı. Bazen Kotelnikov-Shannon teoremi olarak adlandırılır. Doğru, Batı'da Nyquist-Shannon teoreminin adı daha çok kabul görüyor.
Shannon, entropi kavramını iletişim teorisine soktu. Kodları inceledim. Çalışmaları sayesinde kriptografi tam teşekküllü bir bilim haline geldi.
Kotelnikov ve kriptografi
Kotelnikov ayrıca kod sorunları vekriptografi. Ne yazık ki, SSCB günlerinde kodlar ve şifrelerle ilgili her şey kesinlikle sınıflandırıldı. Ve Kotelnikov'un birçok eserinin açık yayınları olamazdı. Ancak, düşmanın şifrelerini kıramayacağı kapalı iletişim kanalları yaratmaya çalıştı.
18 Haziran 1941, neredeyse savaştan önce, Kotelnikov'un "Otomatik şifrelemenin temelleri" adlı makalesi, 2006 koleksiyonunda "Kuantum kriptografisi ve Kotelnikov'un tek seferlik anahtarlar ve okumalar üzerinde teoremi" yayınlandı.
Gürültü bağışıklığı
Kotelnikov'un çalışmasının yardımıyla, bilgilerin kaybolmaması için bir iletişim kanalında olabilecek maksimum parazit miktarını belirleyen bir potansiyel gürültü bağışıklığı teorisi geliştirildi. Gerçek olandan uzak olan ideal bir alıcının bir çeşidi düşünülür. Ancak iletişim kanalını iyileştirmenin yolları açıkça tanımlanmıştır.
Uzay keşfi
Kotelnikov liderliğindeki ekip, uzay iletişimi, otomasyon ve telemetri sistemlerine büyük katkı sağladı. Sergei Pavlovich Korolev, uzay endüstrisinin sorunlarının çözümüne Kotelnikov laboratuvarını dahil etti.
Tek bir kontrol ve ölçüm kompleksine bağlı düzinelerce kontrol ve ölçüm noktası oluşturuldu.
Gezegenler arası uzay istasyonları için radar ekipmanı geliştirildi, haritalama Venüs gezegeninin opak atmosferinde yapıldı. Kotelnikov başkanlığında geliştirilen cihazların yardımıyla, uzay istasyonları "Venera" ve "Magellan" gerçekleştirildi.önceden belirlenmiş sektörlerde gezegenin radar alanları. Sonuç olarak, yoğun bulutların ardında Venüs'te neyin gizlendiğini biliyoruz. Mars, Jüpiter, Merkür de keşfedildi.
Kotelnikov'un geliştirmeleri yörünge istasyonlarında ve modern radyo teleskoplarında uygulama buldu.
1998'de V. A. Kotelnikov, von Karman Ödülü'ne layık görüldü. Bu, uzay araştırmalarına önemli katkıları için yaratıcı düşünceye sahip kişilere verilen Uluslararası Astronotik Akademisi'nin bir ödülüdür.
Dünya dışı medeniyetlerden gelen radyo sinyallerini arayın
Dünya dışı medeniyetlerin radyo sinyallerini aramak için uluslararası program Seti, en büyük radyo teleskoplarını kullanarak 90'larda başlatıldı. Bu amaçla çok kanallı alıcıları kullanma ihtiyacını haklı çıkaran Kotelnikov'du. Modern alıcılar, tüm olası aralığı kapsayan milyonlarca radyo kanalını aynı anda dinler.
Ayrıca, onun liderliğinde, genel gürültü ve parazitte makul bir dar bant sinyali kriterlerini tanımlayan çalışmalar yapıldı.
Maalesef şu ana kadar bu arama başarılı olmadı. Ama tarih ölçeğinde çok kısa bir süre için yapılıyorlar.
Kotelnikov'un teoremi bilimdeki temel keşifleri ifade eder. Pisagor, Euler, Gauss, Lorentz, vb. teoremleriyle güvenle eşitlenebilir.
Elektromanyetik sinyallerin iletilmesi veya alınması gereken her alanda bilinçli veya bilinçsiz olarak Kotelnikov teoremini kullanırız. Telefonda konuşuruz, televizyon izlerizradyo dinleyin, interneti kullanın. Bütün bunlar temel olarak sinyal örnekleme ilkesini içerir.
