Самые первые телефонные линии в конце 1870-х годов были однопроводными с использованием земли в качестве обратного провода. Один провод нёс сигнал, а цепь замыкалась буквально через землю. Это было дёшево и позволило запустить систему, но превратилось в кошмар из-за помех. Любое электрическое колебание в земле становилось частью разговора, а перекрёстные наводки между линиями были ужасны.
Решение нашли в металлической цепи, внедрённой в 1880-х. Использование двух проводов — для сигнала и для его возврата — наконец-то разорвало зависимость от нестабильной земляной массы. Это стал фундаментальный скачок в качестве. Система подавляла большую часть наведённых шумов и перекрёстных помех и легла в основу всего последующего развития. Сигнал стал чистым, но возникла новая проблема: ёмкость. Проложить отдельную пару для каждого разговора между городами было совершенно нереально.
Это привело к следующей крупной инновации на магистральных линиях — системам несущей частоты. С 1910-х годов начали применять частотное мультиплексирование (FDM), чтобы передавать множество голосовых каналов по одной физической паре. Это была игра в управление спектром. Но для ещё большей пропускной способности потребовалась среда с гораздо лучшими характеристиками на высоких частотах. Так появился коаксиальный кабель, запатентованный Эспеншидом и Аффелом из Bell Labs в 1929 году. Благодаря ограничению поля внутри экрана, он работал на частотах, недоступных витым парам. К 1941 году первая коммерческая система L-1 передавала 480 каналов по одной коаксиальной линии. Прогресс был стремительным: к середине 1970-х система L-5 уже несла свыше 10 000 каналов на одну линию, сделав коаксиальный кабель основой дальней связи на десятилетия.
Но для абонентской линии — «последней мили» до пользователя — победило другое решение: витая пара. Её гениальность в простоте и экономичности. Равномерная скрутка создаёт предсказуемую симметричную линию с отличным подавлением синфазных помех. Она дёшева в производстве, проста в монтаже и для одного голосового канала более чем достаточна. Пока коаксиал господствовал на магистралях, витая пара стала мировым стандартом для местных подключений, проведённым в сотни миллионов домов.
Финальная революция пришла благодаря совершенно другому физическому принципу: свету. Оптоволоконный кабель, появившийся в 1980-х, сделал коаксиал устаревшим для дальней связи. Но это уже совсем другая история.
Решение нашли в металлической цепи, внедрённой в 1880-х. Использование двух проводов — для сигнала и для его возврата — наконец-то разорвало зависимость от нестабильной земляной массы. Это стал фундаментальный скачок в качестве. Система подавляла большую часть наведённых шумов и перекрёстных помех и легла в основу всего последующего развития. Сигнал стал чистым, но возникла новая проблема: ёмкость. Проложить отдельную пару для каждого разговора между городами было совершенно нереально.
Это привело к следующей крупной инновации на магистральных линиях — системам несущей частоты. С 1910-х годов начали применять частотное мультиплексирование (FDM), чтобы передавать множество голосовых каналов по одной физической паре. Это была игра в управление спектром. Но для ещё большей пропускной способности потребовалась среда с гораздо лучшими характеристиками на высоких частотах. Так появился коаксиальный кабель, запатентованный Эспеншидом и Аффелом из Bell Labs в 1929 году. Благодаря ограничению поля внутри экрана, он работал на частотах, недоступных витым парам. К 1941 году первая коммерческая система L-1 передавала 480 каналов по одной коаксиальной линии. Прогресс был стремительным: к середине 1970-х система L-5 уже несла свыше 10 000 каналов на одну линию, сделав коаксиальный кабель основой дальней связи на десятилетия.
Но для абонентской линии — «последней мили» до пользователя — победило другое решение: витая пара. Её гениальность в простоте и экономичности. Равномерная скрутка создаёт предсказуемую симметричную линию с отличным подавлением синфазных помех. Она дёшева в производстве, проста в монтаже и для одного голосового канала более чем достаточна. Пока коаксиал господствовал на магистралях, витая пара стала мировым стандартом для местных подключений, проведённым в сотни миллионов домов.
Финальная революция пришла благодаря совершенно другому физическому принципу: свету. Оптоволоконный кабель, появившийся в 1980-х, сделал коаксиал устаревшим для дальней связи. Но это уже совсем другая история.
👍21🔥4❤1👎1
Все ряды номиналов — E6, E12, E24 и другие — построены на основе строгой геометрической прогрессии. Она описывается формулой V(n) = 10^(n/N), где N — это номер ряда (например, 24 для E24), а n — порядковый номер значения в нём (от 0 до N-1).
На практике это означает, что каждое следующее значение в ряду больше предыдущего в одно и то же число раз. Для E24 этот множитель равен корню 24-й степени из 10, что примерно составляет 1.1007. Так, умножая начальное значение (например, 1.0) на этот коэффициент, получают всю серию: 1.0 → 1.1 → 1.21 → 1.33... и так далее до 10. После этого декада повторяется: 10, 11, 12, 13.3 и т.д.
Таким образом, "идеальными" номиналами для E24 были бы, к примеру, 2.90, 3.48, 4.17 и 8.32. Однако в 1952 году, когда принимали международный стандарт IEC 63, инженеры решили сохранить уже устоявшиеся в промышленности значения из старых, менее точных рядов. Поэтому в современном, математически стройном ряду E24 навсегда закрепились "аномалии" вроде 2.7, 3.3, 3.9 и 8.2. Эти числа — результат исторического компромисса, где привычки победили математику.
На практике это означает, что каждое следующее значение в ряду больше предыдущего в одно и то же число раз. Для E24 этот множитель равен корню 24-й степени из 10, что примерно составляет 1.1007. Так, умножая начальное значение (например, 1.0) на этот коэффициент, получают всю серию: 1.0 → 1.1 → 1.21 → 1.33... и так далее до 10. После этого декада повторяется: 10, 11, 12, 13.3 и т.д.
Таким образом, "идеальными" номиналами для E24 были бы, к примеру, 2.90, 3.48, 4.17 и 8.32. Однако в 1952 году, когда принимали международный стандарт IEC 63, инженеры решили сохранить уже устоявшиеся в промышленности значения из старых, менее точных рядов. Поэтому в современном, математически стройном ряду E24 навсегда закрепились "аномалии" вроде 2.7, 3.3, 3.9 и 8.2. Эти числа — результат исторического компромисса, где привычки победили математику.
👍13🔥2👎1
Всё началось с патента 1896 года, выданного Ричарду А. Л. Снайдеру и Августу Тиннерхольму на «аппарат электрического нагревания». Этот ранний электрический паяльник продавался под маркой American Beauty и был больше чем просто инструментом — он отражал технологический оптимизм Америки на рубеже веков. Его название стало удачным маркетинговым ходом: «American Beauty» (дословно «Американская красавица») ассоциировалось с чем-то образцовым, лучшим и по-настоящему американским. На фоне развития телеграфа и электрификации это было подходящее имя для нового продукта. Однако сам инструмент, напоминавший утюг с открытой спиралью и массивным медным жалом, был несовершенен: он долго нагревался и сильно терял тепло. Поэтому им пользовались в основном телеграфисты и энтузиасты, а не массовый потребитель.
Массовым паяльник сделал немецкий инженер Эрнст Сакс, запатентовавший в 1921 году промышленную модель H-1. Его компания ERSA (названная по инициалам Ernst Sachs) выпускала этот паяльник для тяжёлых работ: лужения котлов, жести и проводов на заводах автомобильной и радиоэлектронной промышленности Европы. В отличие от своего американского предшественника, это был более выносливый инструмент с улучшенной изоляцией и эргономикой, рассчитанный на многочасовую работу. Именно промышленный спрос, а не отдельные изобретения, создал устойчивый рынок электрической пайки, постепенно вытесняя газовые и бензиновые горелки, которые ещё использовались там, где не было электричества.
Следующим этапом стала новая форма инструмента — паяльный пистолет Карла Веллера, появившийся в 1946 году. Его главным новшеством был импульсный принцип работы: он не был постоянно горячим, а нагревался за несколько секунд при нажатии на курок благодаря мощному трансформатору. Это решение идеально подошло для послевоенного бума бытовой электроники и радиолюбительства. Пистолет Веллера был удобен для разовых работ — быстро нагревался, потреблял меньше энергии и был безопаснее громоздких моделей. Он стал узнаваемым предметом дизайна, но остался, скорее, успешной специализированной ветвью развития, а не основным направлением для профессионалов.
Основной путь эволюции профессионального инструмента пошёл в сторону точного контроля температуры. Современные паяльные станции заменили нихромовые спирали на керамические, а затем и на индукционные нагреватели, где жало разогревается электромагнитным полем. Это обеспечивает быстрый нагрев и экономит энергию. Стабильность температуры контролируется цифровыми PID-регуляторами, способными удерживать её с точностью до одного градуса. Материалы жал также усложнились: вместо простой меди теперь используются многослойные конструкции. Медная сердцевина эффективно проводит тепло, слой железа защищает от растворения в припое, хром снижает окисление, а рабочая поверхность часто имеет специальное покрытие для лучшего смачивания. В итоге сегодня это не просто паяльник, а целая система с программируемыми режимами, множеством сменных жал и интеллектуальным управлением под конкретные задачи.
Массовым паяльник сделал немецкий инженер Эрнст Сакс, запатентовавший в 1921 году промышленную модель H-1. Его компания ERSA (названная по инициалам Ernst Sachs) выпускала этот паяльник для тяжёлых работ: лужения котлов, жести и проводов на заводах автомобильной и радиоэлектронной промышленности Европы. В отличие от своего американского предшественника, это был более выносливый инструмент с улучшенной изоляцией и эргономикой, рассчитанный на многочасовую работу. Именно промышленный спрос, а не отдельные изобретения, создал устойчивый рынок электрической пайки, постепенно вытесняя газовые и бензиновые горелки, которые ещё использовались там, где не было электричества.
Следующим этапом стала новая форма инструмента — паяльный пистолет Карла Веллера, появившийся в 1946 году. Его главным новшеством был импульсный принцип работы: он не был постоянно горячим, а нагревался за несколько секунд при нажатии на курок благодаря мощному трансформатору. Это решение идеально подошло для послевоенного бума бытовой электроники и радиолюбительства. Пистолет Веллера был удобен для разовых работ — быстро нагревался, потреблял меньше энергии и был безопаснее громоздких моделей. Он стал узнаваемым предметом дизайна, но остался, скорее, успешной специализированной ветвью развития, а не основным направлением для профессионалов.
Основной путь эволюции профессионального инструмента пошёл в сторону точного контроля температуры. Современные паяльные станции заменили нихромовые спирали на керамические, а затем и на индукционные нагреватели, где жало разогревается электромагнитным полем. Это обеспечивает быстрый нагрев и экономит энергию. Стабильность температуры контролируется цифровыми PID-регуляторами, способными удерживать её с точностью до одного градуса. Материалы жал также усложнились: вместо простой меди теперь используются многослойные конструкции. Медная сердцевина эффективно проводит тепло, слой железа защищает от растворения в припое, хром снижает окисление, а рабочая поверхность часто имеет специальное покрытие для лучшего смачивания. В итоге сегодня это не просто паяльник, а целая система с программируемыми режимами, множеством сменных жал и интеллектуальным управлением под конкретные задачи.
🔥8👍2
На графиках — стоимость 10 000 резисторов 1 кΩ в пересчёте в доллары 2025 года. Показаны обычная и логарифмическая шкалы — для масштаба и деталей.
В 1940-х такая партия стоила порядка 20 000 $. Сегодня — около 5 $.
Падение — примерно в 4000 раз в реальных деньгах.
Ключевое: основной обвал цены произошёл задолго до SMD. Массовое производство, стандартизация и автоматизация дали несравнимо больший эффект, чем переход к SMD или уменьшение корпуса с 0805 до 0402.
После ~2010 года цена практически упёрлась в физический и логистический предел. Дальше её определяют уже не технологии, а упаковка, логистика и маржа.
В 1940-х такая партия стоила порядка 20 000 $. Сегодня — около 5 $.
Падение — примерно в 4000 раз в реальных деньгах.
Ключевое: основной обвал цены произошёл задолго до SMD. Массовое производство, стандартизация и автоматизация дали несравнимо больший эффект, чем переход к SMD или уменьшение корпуса с 0805 до 0402.
После ~2010 года цена практически упёрлась в физический и логистический предел. Дальше её определяют уже не технологии, а упаковка, логистика и маржа.
👍10❤4
Ранние электрические схемы не были формальным языком. Это были рабочие записи конкретных инженеров. Компоненты рисовали так, как было удобно мыслить: катушки — как реально намотанные, батареи — как набор пластин, контакты — как физические элементы. Универсальной нотации не существовало. Схема была понятна тем, кто работал в той же области и в том же контексте.
До начала XX века узнаваемость схем держалась не на стандартах, а на профессиональной среде. Телеграфисты, радиоинженеры, энергетики использовали разные условности. Один и тот же элемент мог выглядеть по-разному в разных публикациях, и это не считалось ошибкой.
Проблемы начались, когда схемы стали массово публиковаться и распространяться. В 1910–1920-х годах схемы регулярно печатались в журналах, пересылались между компаниями, использовались для обучения и ремонта. Выяснилось, что чужую схему трудно читать даже при корректной электрической логике — из-за различий в обозначениях и стиле.
Первые шаги к унификации появились не в виде стандартов, а в виде редакционных рекомендаций. В радиожурналах того времени часто публиковались статьи с таблицами условных обозначений и пояснением: какие символы используются в данной серии материалов. Это были практические договорённости, а не обязательные нормы.
Со временем начали закрепляться наиболее удобные и устойчивые обозначения — те, которые лучше читались при печати, копировании и масштабировании. Они постепенно вытесняли более «рисунковые» и индивидуальные варианты. Формальная стандартизация пришла позже и в основном зафиксировала уже сложившуюся практику.
До начала XX века узнаваемость схем держалась не на стандартах, а на профессиональной среде. Телеграфисты, радиоинженеры, энергетики использовали разные условности. Один и тот же элемент мог выглядеть по-разному в разных публикациях, и это не считалось ошибкой.
Проблемы начались, когда схемы стали массово публиковаться и распространяться. В 1910–1920-х годах схемы регулярно печатались в журналах, пересылались между компаниями, использовались для обучения и ремонта. Выяснилось, что чужую схему трудно читать даже при корректной электрической логике — из-за различий в обозначениях и стиле.
Первые шаги к унификации появились не в виде стандартов, а в виде редакционных рекомендаций. В радиожурналах того времени часто публиковались статьи с таблицами условных обозначений и пояснением: какие символы используются в данной серии материалов. Это были практические договорённости, а не обязательные нормы.
Со временем начали закрепляться наиболее удобные и устойчивые обозначения — те, которые лучше читались при печати, копировании и масштабировании. Они постепенно вытесняли более «рисунковые» и индивидуальные варианты. Формальная стандартизация пришла позже и в основном зафиксировала уже сложившуюся практику.
❤9👍6🔥1
Во многих обсуждениях маркировки «Честный знак» до сих пор говорят «QR-код». Это неверно. В системе используется DataMatrix, и это принципиальный выбор.
QR хорошо подходит для экранов, рекламы и документов — там, где код читают люди с телефона. Он тоже использует коррекцию ошибок и умеет убирать искажения. Но при проектировании QR приоритетом было быстрое и удобное наведение камеры, а не минимальный размер и стабильная работа в производственной среде.
DataMatrix появился раньше и изначально проектировался под производство и логистику: маленький физический размер, нестабильная печать, лазерная гравировка, грязные и бликующие поверхности, потоковое сканирование.
DataMatrix, как и QR, допускает частичную потерю изображения. В коде заложена избыточность (ECC 200), а данные распределены по всей матрице. Локальные дефекты — потёртости, загрязнение, перекрытие — не разрушают данные целиком, а превращаются в корректируемые ошибки.
Ориентация задаётся рамкой, а не отдельными ориентирами. Две сплошные стороны образуют L-образный контур, две другие — тайминговую сетку. Такая схема занимает меньше площади и устойчиво работает на малых размерах, где QR уже упирается в габариты своих «глаз».
Данные внутри не читаются линейно — это общее свойство обоих форматов. Биты укладываются по фиксированному шаблону и распределяются по всему полю, чтобы локальные дефекты не выбивали подряд идущие данные.
У DataMatrix выше плотность данных. При одинаковом объёме информации он физически меньше, чем QR, за счёт более компактной служебной структуры. Для плат, компонентов и мелкой упаковки это критично: код можно сделать меньше, не жертвуя читаемостью.
В отличие от QR, в DataMatrix нет масок и вариантов оформления. Его структура жёстко задана стандартом. Это осознанный выбор в пользу предсказуемого чтения, а не визуальной гибкости.
Служебная информация встроена в саму структуру символа. Размер матрицы и параметры коррекции ошибок определяются при восстановлении геометрии, после чего декодируются полезные данные.
Всё поле кода рабочее. Внутренних «безопасных зон» не предусмотрено. Логотипы и вырезы здесь не закладываются как допустимый сценарий — повреждение рамки или превышение допустимой потери данных делает код нечитаемым.
В «Честном знаке» используется именно DataMatrix, потому что он изначально оптимизирован под промышленную маркировку, где важны размер, плотность и предсказуемость, а не удобство наведения камеры человеком.
QR хорошо подходит для экранов, рекламы и документов — там, где код читают люди с телефона. Он тоже использует коррекцию ошибок и умеет убирать искажения. Но при проектировании QR приоритетом было быстрое и удобное наведение камеры, а не минимальный размер и стабильная работа в производственной среде.
DataMatrix появился раньше и изначально проектировался под производство и логистику: маленький физический размер, нестабильная печать, лазерная гравировка, грязные и бликующие поверхности, потоковое сканирование.
DataMatrix, как и QR, допускает частичную потерю изображения. В коде заложена избыточность (ECC 200), а данные распределены по всей матрице. Локальные дефекты — потёртости, загрязнение, перекрытие — не разрушают данные целиком, а превращаются в корректируемые ошибки.
Ориентация задаётся рамкой, а не отдельными ориентирами. Две сплошные стороны образуют L-образный контур, две другие — тайминговую сетку. Такая схема занимает меньше площади и устойчиво работает на малых размерах, где QR уже упирается в габариты своих «глаз».
Данные внутри не читаются линейно — это общее свойство обоих форматов. Биты укладываются по фиксированному шаблону и распределяются по всему полю, чтобы локальные дефекты не выбивали подряд идущие данные.
У DataMatrix выше плотность данных. При одинаковом объёме информации он физически меньше, чем QR, за счёт более компактной служебной структуры. Для плат, компонентов и мелкой упаковки это критично: код можно сделать меньше, не жертвуя читаемостью.
В отличие от QR, в DataMatrix нет масок и вариантов оформления. Его структура жёстко задана стандартом. Это осознанный выбор в пользу предсказуемого чтения, а не визуальной гибкости.
Служебная информация встроена в саму структуру символа. Размер матрицы и параметры коррекции ошибок определяются при восстановлении геометрии, после чего декодируются полезные данные.
Всё поле кода рабочее. Внутренних «безопасных зон» не предусмотрено. Логотипы и вырезы здесь не закладываются как допустимый сценарий — повреждение рамки или превышение допустимой потери данных делает код нечитаемым.
В «Честном знаке» используется именно DataMatrix, потому что он изначально оптимизирован под промышленную маркировку, где важны размер, плотность и предсказуемость, а не удобство наведения камеры человеком.
👍15❤3🔥2
Сегодня смотрим динамику цен на солнечные батареи.
На первом графике показана реальная цена солнечных модулей — стоимость за ватт мощности в долларах с учётом инфляции. На втором — кумулятивная установленная мощность солнечной генерации в мире (логарифмическая шкала).
Обычно связь между ними простая: по мере роста установленной мощности цена снижается плавно. Это классическая кривая обучения — рост объёмов, улучшение процессов, снижение себестоимости. Так ведёт себя цена модулей с 1975 года и почти до середины 2000-х.
Но в районе 2008–2012 на графике цены появляется аномалия. Цена падает резко и ступенчато. При этом график установленной мощности не показывает такого же излома — кумулятивная мощность и раньше росла близко к экспоненциальной кривой.
Дело в том, что в этот период производственные мощности выросли быстрее спроса, модули стали стандартизированным товаром, началась ценовая конкуренция и перепроизводство. Цена ушла ниже привычной траектории “обучения”.
Рост КПД продолжался, но он объясняет лишь часть снижения цены. Основной эффект дала массивная китайская господдержка этой отрасли и, как следствие — избыток предложения.
Выход на рынок крупных китайских производителей привел к стремительному разрушению олигополии "старых" лидеров. Этот этап закончился их массовым разорением и переделом мирового рынка в пользу азиатских компаний.
На первом графике показана реальная цена солнечных модулей — стоимость за ватт мощности в долларах с учётом инфляции. На втором — кумулятивная установленная мощность солнечной генерации в мире (логарифмическая шкала).
Обычно связь между ними простая: по мере роста установленной мощности цена снижается плавно. Это классическая кривая обучения — рост объёмов, улучшение процессов, снижение себестоимости. Так ведёт себя цена модулей с 1975 года и почти до середины 2000-х.
Но в районе 2008–2012 на графике цены появляется аномалия. Цена падает резко и ступенчато. При этом график установленной мощности не показывает такого же излома — кумулятивная мощность и раньше росла близко к экспоненциальной кривой.
Дело в том, что в этот период производственные мощности выросли быстрее спроса, модули стали стандартизированным товаром, началась ценовая конкуренция и перепроизводство. Цена ушла ниже привычной траектории “обучения”.
Рост КПД продолжался, но он объясняет лишь часть снижения цены. Основной эффект дала массивная китайская господдержка этой отрасли и, как следствие — избыток предложения.
Выход на рынок крупных китайских производителей привел к стремительному разрушению олигополии "старых" лидеров. Этот этап закончился их массовым разорением и переделом мирового рынка в пользу азиатских компаний.
👍12🔥3
В 1964 году IBM поставила Tektronix жесткий ультиматум: им нужен был осциллограф, который инженер сможет взять в салон самолета и поставить под кресло перед собой.
До этого момента осциллограф был стационарным «гробом», который жил на лабораторном столе. Если нужно было лететь на объект, прибор отправляли в деревянном ящике через грузовой терминал. Доезжал он не всегда.
Так появился Tektronix 453 — прибор, который задал каноны индустрии на десятилетия. Чтобы вписаться в габариты «под креслом», инженерам пришлось пересобрать всё:
— Разработали новую электронно-лучевую трубку — короче и ярче обычных, чтобы картинку было видно даже при цеховом освещении.
— Придумали защитную крышку, которая закрывала экран и все ручки при перевозке.
— Сделали ручку для переноски, которая легким движением превращалась в подставку (тот самый Г-образный упор, который мы видим на приборах до сих пор).
453-й весил «всего» 13 кг. Сегодня это кажется дикостью, но в 60-х это был прорыв уровня первого ноутбука. Инженеры IBM были в восторге: прибор летал вместе с ними в салоне, и они точно знали, что по прилете он будет работать.
С того момента в электронике появился негласный стандарт «переносного» прибора: его можно поднять одной рукой, и он проходит в ручную кладь. Всё остальное — стационарное оборудование.
До этого момента осциллограф был стационарным «гробом», который жил на лабораторном столе. Если нужно было лететь на объект, прибор отправляли в деревянном ящике через грузовой терминал. Доезжал он не всегда.
Так появился Tektronix 453 — прибор, который задал каноны индустрии на десятилетия. Чтобы вписаться в габариты «под креслом», инженерам пришлось пересобрать всё:
— Разработали новую электронно-лучевую трубку — короче и ярче обычных, чтобы картинку было видно даже при цеховом освещении.
— Придумали защитную крышку, которая закрывала экран и все ручки при перевозке.
— Сделали ручку для переноски, которая легким движением превращалась в подставку (тот самый Г-образный упор, который мы видим на приборах до сих пор).
453-й весил «всего» 13 кг. Сегодня это кажется дикостью, но в 60-х это был прорыв уровня первого ноутбука. Инженеры IBM были в восторге: прибор летал вместе с ними в салоне, и они точно знали, что по прилете он будет работать.
С того момента в электронике появился негласный стандарт «переносного» прибора: его можно поднять одной рукой, и он проходит в ручную кладь. Всё остальное — стационарное оборудование.
🔥35👍3
Кстати, именно осциллограф был первичен. Телевизор — это его прямой потомок.
До того как стать кинескопом, электронно-лучевая трубка была сугубо лабораторным инструментом. В конце XIX века инженеры столкнулись с физическим пределом: электрические сигналы стали слишком быстрыми для механики. У любого самописца, зеркала или рычага есть масса, а значит — инерция. На высоких частотах механика просто не успевает за сигналом и искажает картину.
В 1897 году Карл Фердинанд Браун решает проблему радикально: убирает «железо» и берет поток электронов. У луча практически нет инерции. Его трубка (Braun tube) давала светящийся след на фосфоре, а магнитные поля отклоняли луч. Так родился безынерционный измерительный прибор.
Поначалу это была чистая графика Y(t): луч рисовал зависимость сигнала от времени. Вопрос был не в трубке, а в том, как управлять развёрткой.
И тут появляется Борис Розинг — преподаватель Петербургского технологического института. В 1907 году он предлагает сменить логику: использовать ЭЛТ не как измеритель, а как дисплей. Заставить луч бегать строчками (растр) и менять яркость (модуляция) в зависимости от сигнала. Это был ключевой шаг от осциллографа к кинескопу.
Важный исторический нюанс: Владимир Зворыкин — не просто абстрактный последователь, он был реальным студентом Розинга в Петербурге и участвовал в этих самых опытах. Так что Розинг для него — именно университетский наставник, передавший технологию «из рук в руки».
Получается, что телевизор технически — это осциллограф, к которому прикрутили строчную развёртку и видеомодуляцию. Сначала научились рисовать быстрые графики, и только потом — картинки.
До того как стать кинескопом, электронно-лучевая трубка была сугубо лабораторным инструментом. В конце XIX века инженеры столкнулись с физическим пределом: электрические сигналы стали слишком быстрыми для механики. У любого самописца, зеркала или рычага есть масса, а значит — инерция. На высоких частотах механика просто не успевает за сигналом и искажает картину.
В 1897 году Карл Фердинанд Браун решает проблему радикально: убирает «железо» и берет поток электронов. У луча практически нет инерции. Его трубка (Braun tube) давала светящийся след на фосфоре, а магнитные поля отклоняли луч. Так родился безынерционный измерительный прибор.
Поначалу это была чистая графика Y(t): луч рисовал зависимость сигнала от времени. Вопрос был не в трубке, а в том, как управлять развёрткой.
И тут появляется Борис Розинг — преподаватель Петербургского технологического института. В 1907 году он предлагает сменить логику: использовать ЭЛТ не как измеритель, а как дисплей. Заставить луч бегать строчками (растр) и менять яркость (модуляция) в зависимости от сигнала. Это был ключевой шаг от осциллографа к кинескопу.
Важный исторический нюанс: Владимир Зворыкин — не просто абстрактный последователь, он был реальным студентом Розинга в Петербурге и участвовал в этих самых опытах. Так что Розинг для него — именно университетский наставник, передавший технологию «из рук в руки».
Получается, что телевизор технически — это осциллограф, к которому прикрутили строчную развёртку и видеомодуляцию. Сначала научились рисовать быстрые графики, и только потом — картинки.
❤14👍10🔥2
100 лет роста спектральной эффективности: физика против маркетинга
Спектральная эффективность (SE, бит/с/Гц) — это ключевая метрика рентабельности любой беспроводной системы. Частотный спектр — ресурс конечный и дорогой, поэтому единственная возможность увеличить ёмкость сети без покупки новых полос — это повышать плотность упаковки данных.
В индустрии сложился парадокс: фундаментальные физические пределы канала связи неизменны, но в отраслевых отчетах эффективность продолжает расти экспоненциально. Разгадка кроется в терминологии. Под одной размерностью часто подразумевают разные физические величины, и чтобы понимать реальную картину, необходимо разделять два понятия:
1. Link SE (эффективность линии связи) — количество бит, передаваемых в 1 Гц полосы на одном конкретном радиоканале.
2. System / Area SE (системная эффективность) — агрегированная пропускная способность сети на единицу площади или спектра. Это результат уплотнения базовых станций, секторизации и использования MIMO.
Маркетинг часто оперирует метриками типа (2), выдавая их за параметры канала (1). Отсюда появляются цифры «100+ бит/с/Гц», которые физически нереализуемы на одном линке.
1. Физические ограничения Link SE
Базовый предел для канала с аддитивным белым гауссовским шумом определяется теоремой Шеннона — Хартли:
C = B log₂ (1 + SNR)
Где C — пропускная способность, B — полоса частот, SNR — отношение сигнал/шум.
Ключевой момент для инженера здесь — логарифмическая зависимость. Чтобы линейно увеличить спектральную эффективность (C/B), необходимо экспоненциально наращивать мощность сигнала (SNR). Каждый следующий бит в герце «стоит» энергетически гораздо дороже предыдущего.
Практические следствия:
5 бит/с/Гц — требует высокого SNR и качественного радиотракта.
10 бит/с/Гц — достижимо только в условиях прямой видимости и близкого расположения к передатчику.
20–30 бит/с/Гц — пиковые значения на физическом уровне (PHY). Это «сырая» скорость в идеальных лабораторных условиях.
100 бит/с/Гц на одном линке (SISO) — технически недостижимо, так как требует абсурдных энергетики и соотношения сигнал/шум.
2. Эволюция Link SE: реальная динамика
Если рассматривать именно эффективность отдельного линка, прогресс выглядит так:
1920–1980 (Аналоговая эра)
Рост обеспечивался схемотехникой, а не алгоритмами. Основные задачи: повышение стабильности генераторов, улучшение селективности фильтров и частотное планирование. SE как ключевой метрики не существовало.
1990-е (2G)
Переход к цифре. Основной инструмент: модуляция, кодирование канала и интерливинг. Для GSM эталонная Link SE составляет около 0.5 бит/с/Гц.
2000-е (3G/HSPA)
Внедрение эффективных кодов (Turbo codes), гибридного ARQ (HARQ) и быстрых планировщиков. Целевые показатели WCDMA в идеальных условиях (изолированная сота) достигли 5–10 бит/с/Гц.
2010-е (LTE/LTE-A)
Переход на OFDM и внедрение MIMO. Основной прирост дали параллельная передача данных и улучшенное управление интерференцией.
2020-е (5G NR)
Требования IMT-2020 определяют пиковую спектральную эффективность (Peak SE) на уровне:
— Downlink: 30 бит/с/Гц
— Uplink: 15 бит/с/Гц
Спектральная эффективность (SE, бит/с/Гц) — это ключевая метрика рентабельности любой беспроводной системы. Частотный спектр — ресурс конечный и дорогой, поэтому единственная возможность увеличить ёмкость сети без покупки новых полос — это повышать плотность упаковки данных.
В индустрии сложился парадокс: фундаментальные физические пределы канала связи неизменны, но в отраслевых отчетах эффективность продолжает расти экспоненциально. Разгадка кроется в терминологии. Под одной размерностью часто подразумевают разные физические величины, и чтобы понимать реальную картину, необходимо разделять два понятия:
1. Link SE (эффективность линии связи) — количество бит, передаваемых в 1 Гц полосы на одном конкретном радиоканале.
2. System / Area SE (системная эффективность) — агрегированная пропускная способность сети на единицу площади или спектра. Это результат уплотнения базовых станций, секторизации и использования MIMO.
Маркетинг часто оперирует метриками типа (2), выдавая их за параметры канала (1). Отсюда появляются цифры «100+ бит/с/Гц», которые физически нереализуемы на одном линке.
1. Физические ограничения Link SE
Базовый предел для канала с аддитивным белым гауссовским шумом определяется теоремой Шеннона — Хартли:
C = B log₂ (1 + SNR)
Где C — пропускная способность, B — полоса частот, SNR — отношение сигнал/шум.
Ключевой момент для инженера здесь — логарифмическая зависимость. Чтобы линейно увеличить спектральную эффективность (C/B), необходимо экспоненциально наращивать мощность сигнала (SNR). Каждый следующий бит в герце «стоит» энергетически гораздо дороже предыдущего.
Практические следствия:
5 бит/с/Гц — требует высокого SNR и качественного радиотракта.
10 бит/с/Гц — достижимо только в условиях прямой видимости и близкого расположения к передатчику.
20–30 бит/с/Гц — пиковые значения на физическом уровне (PHY). Это «сырая» скорость в идеальных лабораторных условиях.
100 бит/с/Гц на одном линке (SISO) — технически недостижимо, так как требует абсурдных энергетики и соотношения сигнал/шум.
2. Эволюция Link SE: реальная динамика
Если рассматривать именно эффективность отдельного линка, прогресс выглядит так:
1920–1980 (Аналоговая эра)
Рост обеспечивался схемотехникой, а не алгоритмами. Основные задачи: повышение стабильности генераторов, улучшение селективности фильтров и частотное планирование. SE как ключевой метрики не существовало.
1990-е (2G)
Переход к цифре. Основной инструмент: модуляция, кодирование канала и интерливинг. Для GSM эталонная Link SE составляет около 0.5 бит/с/Гц.
2000-е (3G/HSPA)
Внедрение эффективных кодов (Turbo codes), гибридного ARQ (HARQ) и быстрых планировщиков. Целевые показатели WCDMA в идеальных условиях (изолированная сота) достигли 5–10 бит/с/Гц.
2010-е (LTE/LTE-A)
Переход на OFDM и внедрение MIMO. Основной прирост дали параллельная передача данных и улучшенное управление интерференцией.
2020-е (5G NR)
Требования IMT-2020 определяют пиковую спектральную эффективность (Peak SE) на уровне:
— Downlink: 30 бит/с/Гц
— Uplink: 15 бит/с/Гц
❤2👍2🔥1