Nếu một người gửi các dòng điện ngắn đột ngột bật và tắt đột ngột, tại sao máy thu lại nhận được dòng điện thông suốt?

Giới thiệu về Lý thuyết thông tin: Biểu tượng, Tín hiệu và Tiếng ồn , của John R. Pierce, nói như sau:

Khó khăn mà Morse gặp phải với dây ngầm của mình vẫn là một vấn đề quan trọng. Các mạch khác nhau dẫn dòng điện ổn định như nhau không nhất thiết phải phù hợp như nhau cho giao tiếp điện. Nếu một người gửi dấu chấm và dấu gạch ngang quá nhanh qua mạch ngầm hoặc dưới đáy biển, chúng sẽ được chạy cùng nhau ở đầu nhận. Như được chỉ ra trong Hình II-1, khi chúng ta gửi một dòng điện ngắn đột ngột bật và tắt, chúng ta nhận được ở đầu xa của mạch, sự tăng giảm dòng chảy dài hơn, trơn tru hơn. Dòng chảy dài hơn này có thể chồng lấp dòng điện của một biểu tượng khác được gửi, ví dụ, như sự vắng mặt của dòng điện. Do đó, như trong Hình II-2, khi tín hiệu rõ ràng và rõ ràng được truyền đi, nó có thể được nhận dưới dạng một sự tăng giảm mơ hồ của dòng điện rất khó diễn giải.

Tất nhiên, nếu chúng ta tạo ra các dấu chấm, dấu cách và dấu gạch ngang đủ dài, dòng điện ở đầu xa sẽ theo dòng điện ở đầu gửi tốt hơn, nhưng điều này làm chậm tốc độ truyền. Rõ ràng là có một cách nào đó liên quan đến một mạch truyền nhất định, tốc độ truyền giới hạn cho các chấm và khoảng trắng. Đối với cáp ngầm, tốc độ này chậm đến mức gây rắc rối cho các máy điện báo; đối với dây trên các cực, nó nhanh đến mức không làm phiền các máy điện báo. Các nhà điện báo ban đầu đã nhận thức được giới hạn này, và nó cũng nằm ở trung tâm của lý thuyết truyền thông.

Là một người không có nền tảng kỹ thuật điện, tôi thấy hiện tượng khó hiểu được mô tả. Nếu một người gửi các dòng điện ngắn đột ngột bật và tắt, tại sao tùy thuộc vào loại mạch, máy thu có thể nhận được dòng điện được làm mịn, thay vì dòng điện rời được gửi? Người ta có thể mong đợi, có lẽ ngây thơ, rằng các tín hiệu nhận được sẽ giống hệt với các tín hiệu được gửi?

Tôi sẽ đánh giá rất cao nếu mọi người có thể vui lòng dành thời gian để trả lời bằng ngôn ngữ mà ai đó có thể hiểu được mà không có nền tảng kỹ thuật điện.

Cáp của bạn hoạt động giống như bộ lọc thông thấp, điều đó có nghĩa là tần số cao đang bị ẩm. Cáp càng dài thì hiệu ứng này càng mạnh.

Các xung động, do sự tăng giảm nhanh chóng của chúng, các thành phần tần số khá nhanh. Nếu các tần số cao này bị ẩm, xung lực của bạn sẽ "nhòe" theo thời gian và bạn sẽ nhận được kết quả mong muốn mà bạn đã đăng trong câu hỏi của mình.

Có lẽ nó sẽ hữu ích khi nghĩ về nó khác nhau. Thay vì đẩy điện xung quanh, hãy giả vờ rằng bạn có một đường ống rất dài, một ít nước (ở áp suất) và một van.

Nếu bạn bật van ở một đầu của đường ống, sẽ mất một khoảng thời gian nhất định để tạo áp lực cho đường ống và buộc nước đi qua. Ở đầu bên kia, nước cuối cùng sẽ chảy ra, nhưng khi dòng chảy tăng chậm, sau đó là sự giảm chậm.

Nếu bạn bật và tắt nước đủ nhanh, nó sẽ đơn giản xuất hiện ở bên kia và như một dòng chảy vừa phải.

Như đã đề cập ở những nơi khác, về mặt điện, điều này là do điện dung và độ tự cảm của cáp dài. Cáp / ống càng dài thì hiệu quả làm mịn rõ ràng càng lớn. Lý do (vật lý) và toán học có thể khác nhau, nhưng kết quả có vần điệu, và hy vọng điều đó sẽ giúp bạn hiểu.

Các cạnh sắc nét vô hạn trong tín hiệu cần băng thông vô hạn để truyền đi, điều này là không thể đối với các dây trong thế giới thực. Lấy một dây đủ dài, nó chỉ truyền các tần số thấp và tần số cao bị suy giảm, do đó các cạnh nhanh sắc nét bị lem vào các cạnh lượn sóng chậm hơn và do đó bạn cần gửi các xung dài hơn để thấy điện áp tăng từ từ lên mức phát hiện thích hợp ở kết thúc nhận được. Các tín hiệu suy giảm khi mỗi đơn vị chiều dài của dây đồng có thể được coi là điện trở nối tiếp với độ tự cảm và nó cũng có điện dung song song và khả năng chống rò rỉ với môi trường xung quanh, nếu không thì mô hình này được gọi là đường truyền. Điện trở nối tiếp với điện dung song song là bộ lọc thông thấp. Điện dung và điện cảm tạo thành cái gọi là trở kháng đặc trưng của đường truyền, và nếu các đầu phát và đầu thu không khớp với trở kháng của đường truyền, một xung điện áp sẽ phản xạ trở lại dây đến một mức độ nào đó để nó ping-pong qua lại trong dây cho đến khi nó ổn định. Khi xung điện áp truyền trong dây với tốc độ bằng hai phần ba tốc độ ánh sáng, tất cả điều này làm cho tín hiệu suy giảm khi truyền qua đường truyền hoặc bị dội giữa hai đầu của đường truyền xác định tín hiệu bạn có thể truyền nhanh như thế nào và làm thế nào xa bạn có thể truyền chúng mà không bị xuống cấp.