Введение

Непульсирующая электромагнитная волна. Непрерывная волна (CW) – это электромагнитная волна постоянной амплитуды и частоты, как правило, синусоидальная, которая для целей математического анализа считается бесконечной по длительности. Она может описывать, например, лазер или ускоритель частиц с непрерывным, а не импульсным выходом. В расширенном смысле, термин "непрерывная волна" также относится к раннему методу радиосвязи, при котором синусоидальная несущая волна включается и выключается. Этот метод более точно называется прерывистой непрерывной волной (ICW). Информация передается посредством изменения длительности периодов включения и выключения сигнала, например, с помощью кода Морзе в раннем радио. В ранних системах беспроводной телеграфии, CW-волны также назывались "незатухающими волнами", чтобы отличить их от затухающих волновых сигналов, генерируемых более ранними передатчиками с искровым разрядом.

Передачи перед CW

Очень ранние радиопередатчики использовали искровой промежуток для генерации радиочастотных колебаний в передающей антенне. Сигналы, создаваемые этими искровыми передатчиками, состояли из последовательностей коротких импульсов синусоидальных радиочастотных колебаний, которые быстро затухали до нуля, называемые затухающими волнами. Недостатком затухающих волн было то, что их энергия распределялась по чрезвычайно широкой полосе частот; они обладали большой шириной полосы. В результате они создавали электромагнитные помехи (RFI), распространявшиеся на передачи других станций. Это стимулировало усилия по созданию радиочастотных колебаний, которые затухали бы медленнее, имели бы меньшее демпфирование. Существует обратная зависимость между скоростью затухания (временной константой) затухающей волны и её шириной полосы; чем дольше затухающая волна затухает до нуля, тем уже полоса частот, занимаемая радиосигналом, и тем меньше она мешает другим передачам. По мере увеличения количества передатчиков, занимающих радиоспектр, и уменьшения частотного интервала между передачами, государственные нормативные акты начали ограничивать максимальное демпфирование или "уменьшение" сигнала радиопередатчика. Производители стали выпускать искровые передатчики, генерирующие протяженные "колеблющиеся" волны с минимальным затуханием.

Переход на CW

Было осознано, что идеальной радиоволной для радиотелеграфной связи была бы синусоидальная волна без затухания, то есть непрерывная волна. Теоретически, непрерывная синусоида не имеет полосы пропускания; вся её энергия сосредоточена на одной частоте, поэтому она не создает помех для передач на других частотах. Непрерывные волны нельзя было получить с помощью электрической искры, но их удалось реализовать с использованием электронного генератора на вакуумных лампах, изобретенного около 1913 года Эдвином Армстронгом и Александром Мейснером. После Первой мировой войны передатчики, способные генерировать непрерывные волны – генератор Александерсона и генераторы на вакуумных лампах – стали широко доступны. Передатчики с затухающими волнами, работающие на искре, были заменены передатчиками с непрерывными волнами на вакуумных лампах примерно в 1920 году, а передача затухающих волн была окончательно запрещена в 1934 году.

Продолжительность радиотелеграфии

Ранние радиопередатчики не могли быть модулированы для передачи речи, и поэтому радиотелеграфия с непрерывной волной (CW) была единственной доступной формой связи. CW до сих пор остаётся жизнеспособной формой радиосвязи спустя много лет после совершенствования передачи голоса, поскольку можно использовать простые и надёжные передатчики, а также потому, что его сигналы – это простейшая форма модуляции, способная проникать сквозь помехи. Низкая полоса пропускания кодового сигнала, частично обусловленная низкой скоростью передачи информации, позволяет использовать в приемнике высокоселективные фильтры, которые блокируют большую часть радиошума, который в противном случае снизил бы разборчивость сигнала. Радиосвязь с непрерывной волной называлась радиотелеграфией, поскольку, как и телеграф, она работала посредством простого переключателя для передачи кода Морзе. Однако, вместо управления электричеством в проводной линии связи, переключатель управлял мощностью, подаваемой на радиопередатчик. Этот режим по-прежнему широко используется радиолюбителями благодаря своей узкой полосе пропускания и высокому отношению сигнал/шум по сравнению с другими видами связи. В военной связи и среди радиолюбителей термины "CW" и "код Морзе" часто используются как взаимозаменяемые, несмотря на различия между ними. Помимо радиосигналов, код Морзе может передаваться с помощью постоянного тока в проводах, звука или света, например. Для радиосигналов несущая волна включается и выключается для представления точек и тире элементов кода. Амплитуда и частота несущей остаются постоянными в течение каждого элемента кода. На приемнике полученный сигнал смешивается с гетеродинным сигналом от БФО (генератора разностной частоты) для преобразования радиочастотных импульсов в звук. Почти весь коммерческий трафик перестал использовать азбуку Морзе, но она по-прежнему используется радиолюбителями. Ненаправленные радиомаяки (NDB) и всенаправленные радиомаяки VHF (VOR), используемые в аэронавигации, используют азбуку Морзе для передачи своего идентификатора.

Радар

Морзевский код практически исчез за пределами любительской радиосвязи, поэтому в непрофессиональных контекстах термин CW обычно относится к радиолокационной системе с непрерывным излучением, в отличие от системы, передающей короткие импульсы. Некоторые моностатические (одноантенные) CW-радары передают и принимают одну (не изменяющуюся) частоту, часто используя передаваемый сигнал в качестве гетеродина для принимаемого отраженного сигнала; примерами служат радары контроля скорости полиции, детекторы движения микроволнового типа и автоматические открыватели дверей. Этот тип радаров эффективно "ослеплен" собственным передаваемым сигналом по отношению к неподвижным объектам; они должны двигаться к или от радара достаточно быстро, чтобы создать эффект Доплера, достаточный для разделения частот передаваемого и принимаемого сигналов. Такой CW-радар может измерять радиальную скорость, но не дальность (расстояние). Другие CW-радары линейно или псевдослучайно изменяют частоту излучения ("чирпят") достаточно быстро, чтобы избежать самопомех от отражений от объектов, находящихся на определенном минимальном расстоянии; этот тип радара может обнаруживать и определять дальность до стационарных объектов. Этот подход широко используется в радиолокационных высотомерах, метеорологии, а также в исследованиях океана и атмосферы. Посадочный радар лунного модуля "Аполлон" объединял оба типа CW-радаров. Бистатические CW-радары используют физически разделенные передающую и принимающую антенны для снижения проблем самопомех, характерных для моностатических CW-радаров.

Лазерная физика

В лазерной физике и технике термин "непрерывная волна" или "CW" обозначает лазер, генерирующий непрерывный выходной луч, иногда называемый лазером, работающим в режиме свободной генерации, в отличие от Q-переключаемого, с переключением усиления или мод-запертого лазера, который производит импульсный выходной луч. Непрерывно действующий полупроводниковый лазер был изобретен японским физиком Идзуо Хаяси в 1970 году. Это изобретение напрямую привело к созданию источников света для волоконно-оптической связи, лазерных принтеров, сканеров штрих-кодов и оптических приводов, которые были коммерциализированы японскими предпринимателями, и открыло новую область оптической связи, сыграв важную роль в развитии будущих коммуникационных сетей. Оптическая связь, в свою очередь, предоставила аппаратную базу для интернет-технологий, заложив основы цифровой революции и информационной эпохи.