Как разгружать?

Пусть сигнал наконец захвачен приемной установкой. Пусть полоса пропускания приемника достаточна для разрешения отдельных его элементов (посылок, знаков, букв). Пусть помехи не так уж велики и сигнал уверенно выглядывает из-под них. Остается еще одно "пусть", без которого овладеть сигналом невозможно. Надо распознать, каким способом нагрузили игреки свою информацию на несущее колебание. Зная это, мы применим в приемнике именно тот детектор, который способен снять полезней сигнал с несущего колебания, сделать разгрузку.

Рассмотрим один из наиболее вероятных случаев - передачу двоичной информации - самые простые информационные посылки типа Да - Нет, если не считать гармоническое колебание. Для их передачи имеются, как мы уже упоминали, четыре основные возможности: воздействие на амплитуду, на частоту, на фазу и на форму излучаемой волны. Значит, детектор должен уметь разгружать информацию при всех четырех видах ее "упаковки" на передаче. Поэтому придется пойти на дальнейшее усложнение приемника и иметь для каждого вида сигналов свой детектор. Их можно включить параллельно и одновременно искать сигнал на выходе каждого.

С амплитудным и частотным сигналами справиться легко: достаточно использовать обычные наши детекторы. Но как быть с фазовыми сигналами и сигналами, меняющимися по форме? Ведь разгрузить такую информацию принципиально можно только при наличии на приеме некоторых предварительных сведений о сигнале, то есть, как мы уже говорили, надо знать, какая форма несет Да, а какая - Нет! Или, говоря на языке радиотехники, надо знать опорные сигналы.

Рис. 61

Поясним это примером. Некий детектив ищет в толпе двух незнакомых ему людей. Опорными сигналами ему служат их фотографии. Сличая фотографии с мелькающими лицами, он может отыскать необходимых ему двоих. Все остальные являются как бы внешними помехами в этой операции, они затрудняют поиск. Есть тут и внутренние помехи: это изменение в одежде, в прическе, наложение грима и даже пластические операции. (Последний варварский метод, например, в ходу у скрывающихся соратников Гитлера. Но и он не всегда им помогает.)

"Орлиным взглядом - как часто пишут в приключенческих романах, - сравнивая живые лица и их копии на фотобумаге, бывалый детектив быстро вылавливает незнакомцев". Нечто подобное происходит в приемнике. В память приемника записывают две возможные формы сигнала. Глаз детектива заменяется двумя перемножителями. В одном образуется произведение входного сигнала на первый опорный сигнал, а в другом - на второй.

Если входной и опорный близки по своей форме, то на выходе перемножителя возникает заметный импульс. Если это совершенно разные "лица", то вместо импульса возникают слабые хаотические всплески. Так производит разгрузку электрический детектив, отбирая из хаоса помех информацию, запакованную в фазу или форму волны.

Заметим, кстати, что двоичный сигнал Да позволяет обойтись только одним опорным сигналом. При этом сигнал Да, например, совпадает с опорным, а сигнал Нет есть тот же сигнал, но перевернутый вверх тормашками, или "манипулированный на 180°". (Тут наша аналогия сигналов и лиц теряется; поворот лица на 180 градусов еще не делают даже всемогущие писатели- фантасты.)

Но у нас нет опорного сигнала! Мы понятия не имеем, каким его выберут наши милые "зеленые человечки". А ведь эти два метода передачи наиболее активны в борьбе с врагом номер один - помехами, и применение их вполне возможно. Как же быть?

При организации связи у себя дома, на своей планете, такая задача тоже иногда возникает и именно тогда, когда на приеме неизвестен опорный сигнал (или очень сложно его туда сообщать).

Мы, земляне, нашли выход из этого тупика и стали опорный сигнал упаковывать в ту же волну, которая несет и информацию. Вы скажете, что для его приема тоже требуется некий свой опорный! Вовсе нет. Можно, например, сделать так, что каждая предыдущая посылка, будь она Да или Нет, служит опорой для приема последующей. Для случая фазового канала мы уже разбирали работу такого приемника (см. рис. на стр. 116). Так же можно строить передачу и при изменении формы волны. Отрезок шума (сигнал), совпадающий с предыдущим, несет Да, а перевернутый вверх тормашками, вежливее сказать - "умноженный на минус единицу", по отношению к предшествующему - сообщает Нет.

Методы передачи, когда каждая предыдущая посылка является опорной для последующей и в то же время несет свою информацию, получили название относительных.

Эта элементарная идея, вероятно, давно осенила разумные существа, выстреливающие свои сигналы в космос. Ведь они шагают впереди нас по тропе разума. Может, они начали раньше свой путь. Может, быстрее преодолели дистанцию от каменных рубил до повелевания гигантскими потоками энергии.

Так или иначе, но они могут применять относительные методы передачи в посылаемых "ау!" и могут заряжать этими снарядами свои мирные пушки, пока самые дальнобойные из известных на нашей планете.

Рис. 62

Допустим, что игреки, нагружая свои Да и Нет на фазу или форму волны, не посылают нам свой опорный сигнал, то есть ведут передачу не относительным методом, а считают, что мы умны и сами догадаемся, какой опорный сигнал надо подать в детектор. Если мы действительно догадаемся это сделать, то и тогда он нам не сослужит службы. Ведь этот наш местный, земной сигнал не прошел сквозь космические джунгли, через которые продирался к нам сигнал игреков. И эти джунгли не искажали, не терзали, не кусали его так, как они это делали с посылками игреков. Более того, каждая такая посылка или их группа искажалась космосом по-своему. Поэтому наш чистый, тепличный опорный сигнал будет слабо похож на приходящий из космоса и принципиально не сможет следить за переменными искажениями космического пришельца. Сходство местного и приходящего сигналов будет пропадать, а следовательно, будет пропадать и стойкость к помехам. При относительном же методе передачи опорная предыдущая посылка, как верный поводырь, бегущая чуть-чуть впереди основной по всей трассе связи, так же как и основная, искажается в пути, и обе искаженные одинаково сохраняют сходство.

Рис. 63

Следовательно, если к нам придет сигнал игреков с упаковкой информации в фазу или форму, то, вероятно, опорный сигнал будет заботливо упакован в эту же волну.

Как идет разгрузка такой информации в детекторе? Очень просто. Каждая данная посылка запоминается на время, равное ее длительности. Это позволяет совместить ее с последующей. Затем с ними надо проделать простое арифметическое действие: их надо перемножить.

Рис. 64

Запоминание посылки осуществляется обычно с помощью линии задержки. Линия задержки - это как бы заросли из катушек и конденсаторов, которые мешают сигналу бежать с обычной скоростью. Меняя густоту и протяженность этих зарослей, можно менять задержку сигнала и подобрать ее так, чтобы бегун по прямой (стартовавший позже) и бегун через заросли одновременно финишировали на входах перемножителя. Тогда опорное напряжение все время будет "идти в ногу" с сигналом.

И выходит, что наш приемник, кроме амплитудного и частотного, должен содержать еще относительный детектор - линию задержки на одну посылку - и перемножитель.

Но ведь мы не знаем, какую длительность посылок взбредет в голову (или в некий другой мыслящий орган) выбрать игрекам, и, следовательно, не знаем, какую вводить задержку посылки. Ну эту трудность легко преодолеть; нужно применить линию с переменной задержкой и пробовать разные варианты.

Фазовый сигнал с манипуляцией фазы на 180 градусов обладает интересным свойством. Если несущую частоту такого колебания увеличить в два раза (умножить на два), то вся информация исчезает, и мы получаем чистое стройное гармоническое колебание: ту самую синусоиду, которой мы любовались во второй главе, а этот сигнал уже может пройти в узкое горло. Следовательно, как бы ни был велик верблюд-сигнал, но после такой обработки он свободно проходит в игольное ушко.

Так появляется новый способ обнаружения фазовых сигналов; четвертый, который мы добавим к уже имеющимся трем. Способ этот очень прост, и не менее просто приемное его устройство: умножитель частоты на два и фильтр с очень узким горлом (доли или единицы герц). Такой приемник позволяет обнаруживать присутствие фазового сигнала (только присутствие, а не разгрузку информации) еще до подбора необходимого горла приемника и времени задержки посылки.

Рис. 65

Итак, незнание метода упаковки информации игреками требует от нас усложнения детектора. При поиске сигналов типа Да и Нет надо иметь три разгрузочных устройства: амплитудное, частотное и относительное. Четвертый детектор (умножитель частоты и узкий фильтр) будет полезен как индикатор обнаружения фазовых сигналов.

Приходим к схеме детектора с четырьмя выходами. Теперь поговорим немного о... медалях.