Pourquoi n'utilisons-nous pas les ultrasons pour améliorer le WiFi plutôt que les ondes radio?

Patrick Edwin Moran, a travaillé à l'Université de Pennsylvanie

Plus vous pouvez obtenir d’informations sur un signal par minute, plus la fidélité est élevée. C'est un peu comme la différence entre la communication par signaux de fumée et la communication par la première génération de téléphones.

Lorsque les gens ont commencé à créer des disques de phonographe ronds, les aiguilles étaient en acier et convenaient parfaitement pour pénétrer la peau humaine ou égratigner votre chat. L’aiguille était retenue par un lourd diaphragme mécanique sur un bras qui contenait également une sorte de mégaphone. Pour obtenir une fidélité, ils devaient faire tourner les disques à 78 tours / minute. C’est une des raisons pour lesquelles les stations de radio se sont habituées à jouer des chansons pop pendant 3 minutes. Lorsque l’amplification électronique est arrivée, le monde a rapidement été visité par des disques de plus petit diamètre à 45 tr / min. et l'amplification: peu de temps après, le monde s'est tourné vers la hi-fi, la stéréophonie, des disques qui n'avaient besoin que de 33 tours.

Un meilleur exemple serait peut-être les magnétophones. J'ai fait quelques travaux produisant des enregistrements sonores d'une actrice chinoise en lisant des histoires et des pièces chinoises célèbres. A cette époque, le standard de perfection était un magnétophone Ampex. Une fidélité élevée, suffisante pour une reproduction parfaite de la parole, peut être obtenue à 30 pouces par seconde. Avant longtemps, l’électronique et la bande elle-même étaient d’une telle qualité que 7 ips étaient la norme pour les bandes telles que je les fabriquais. La plupart du temps, les gens utilisaient 3,5 ips parce que la bande coûtait cher et en allant plus lentement, vous pouviez également insérer plus de musique dans un rouleau de bande. Les enregistrements de cassettes parfois utilisés à l'heure actuelle sont environ deux fois moins rapides. La qualité de la bande et la qualité de l’électronique signifient que la qualité est acceptable dans la plupart des cas.

Quand les gens faisaient des radios AM, ils utilisaient beaucoup de petites ondes pour coopérer afin de former une pulsation beaucoup plus longue d'un diaphragme métallique pour faire sortir une onde sonore. J'ai fait un rapide croquis, mais je renonce à dessiner toutes les petites ondes électromagnétiques (rouges) qui s’unissent pour créer l’effet d’une impulsion du diaphragme du haut-parleur. Vous pouvez voir que plus vous avez de petites vagues rouges par unité de temps sur l'axe des x, plus vous pouvez arriver à remplir la courbe idéale de l'onde noire qui représente le son Maintenant, imaginez que vous avez utilisé des ondes électromagnétiques de fréquence inférieure et inférieure (ondes radio). être plus lent que la fréquence des ondes sonores, et vous ne pouviez pas utiliser les ondes radio pour communiquer les ondes sonores.

C’est une partie du problème de l’utilisation de toute fréquence relativement faible telle que les ultrasons pour réaliser une modélisation haute fidélité d’une onde sonore audible. Leurs fréquences sont si proches que l’onde sonore résultante (si les lignes rouges représentent maintenant les ondes ultrasonores) être bosselé (remarquez les courbes bleues).

Il y a ensuite le problème de faire en sorte que l'onde de signal se déplace suffisamment loin. Les transmissions radio à ondes courtes peuvent parcourir le monde entier dans les bonnes conditions atmosphériques. Les micro-ondes sont limitées à la ligne de visée. Les signaux de télévision sont également limités à la ligne de site. Néanmoins, si vous transmettez une onde radio à la lune, elle y parviendra. Les limitations que j'ai mentionnées concernent principalement le fait de contourner l'ombre de la Terre.

Les ondes ultrasonores ne se déplacent pas très loin. En fait, si vous voulez une onde sonore qui va très loin, vous avez besoin d'ondes sonores à très basse fréquence, telles que celles utilisées par les baleines pour communiquer à travers les océans.

Je ne sais pas comment vous pourriez concevoir un récepteur à ultrasons pour qu'il vibre un cône de haut-parleur pour créer des sons en le reliant à une onde sonore entrante à une fréquence plus élevée. Comme les ondes radio basses (les lignes bleues sur le graphique ) il y aurait inévitablement des bosses dans la forme de l'onde sonore audible produite.

Si, par «wifi», vous entendez communiquer des informations numériques par ondes sonores pour signaler un ordinateur, les modems les plus récents connectés aux récepteurs téléphoniques ordinaires en plaçant le combiné dans deux trous du modem sont les éléments les plus proches. Un "trou" écoutait les sons entrants et les transformait en signaux téléphoniques pour "parler" à un ordinateur distant, et l'autre "trou" contenait un haut-parleur de type radio qui émettait un son capté par les écouteurs du combiné téléphonique. et envoyé à l'ordinateur.

Ces appareils étaient une sorte de kludge. Les lignes téléphoniques étaient tout ce que vous aviez et les systèmes de communication téléphonique étaient destinés à transmettre la voix, la musique, etc., et non les signaux numériques. Tout ce que vous pouviez faire en attendant des connexions numériques avec des lignes de communication spéciales était de transformer les signaux reconnaissables par ordinateur en variations sonores beaucoup plus lentes (hauteur de ton pour un état numérique "on", faible pour un état "off", donc dee dee dah dah est devenu 0 0 1 1). Donc, si vous essayez de le faire avec des échographies qui rebondissent dans un centre commercial ou dans un dortoir, vous aurez un système très désordonné avec des échos, des décalages, des signaux fantômes, etc.

Ce que tout le monde souhaite pour une diffusion maximale, ce sont les signaux numériques ultra rapides sous la forme d'impulsions extrêmement courtes émises sur des guides de lumière en verre filé. Vous n'avez pas besoin d'ondes sonores qui traînent lentement et qui ne peuvent pas être faites loin ou où vous voulez qu'elles aillent à moins que vous fassiez ce qu'elles ont fait sur des navires de plus d'un siècle, un tube en caoutchouc la salle des machines. Le capitaine a crié à son extrémité du tube et l’équipage du moteur a eu quelqu'un pour lui coller l’autre extrémité du tube.

Steve Schafer

Codeur, physicien à temps partiel, ornithologue
Répondu le 9 mars 2017 · L'auteur a 5.7k réponses et 3.9m répond aux vues

On ne comprend pas bien pourquoi vous pensez que l’échographie serait meilleure que la radio, mais le problème principal est la bande passante. Lorsque l’on utilise des ondes pour transmettre des informations, il y a deux parties à la vague. base "onde que nous" utilisons. Nous modulons ensuite l’opérateur de manière à encoder les informations que nous voulons transmettre. Il est théoriquement possible de transmettre des informations sans utiliser une onde porteuse, mais la porteuse facilite grandement la détection du signal de tout bruit ou autre interférence.

Et c’est la porteuse qui limite la bande passante, qui est la vitesse maximale à laquelle nous pouvons envoyer des informations. En règle générale, la bande passante est limitée à une petite fraction de la fréquence de la porteuse. fréquence porteuse de 550-1600 kHz, et une largeur de bande de 20 kHz. radio FM a une fréquence porteuse de 88 à 108 MHz, et une bande passante de 200 kHz. Wifi conforme à la norme 802.11b / g / n a une fréquence porteuse de 2,4 GHz et une bande passante de 22 MHz.

Les ultrasons classiques, quant à eux, utilisent des fréquences porteuses de 100 kHz à environ 20 MHz (bien qu’il soit possible d’avoir des ultrasons à des fréquences plus élevées). La bande passante va donc être bien inférieure à celle du wifi existant.

Alex Netherton

ancien instructeur d'éducation environnementale dans divers centres d'éducation (1986-1995)
Résolu le 12 mars 2017 · L'auteur a 2,3k réponses et 1.7m répond à ses questions

Toute énergie diminue avec le carré (en fait le cube) de la distance de celle générée. Le son, même le son ultra, est transporté par l’air, un médiocre moyen de propagation. Notez que même dans les câbles, il utilise de la lumière (un type d'ondes radio) en fibre optique, pas de son.

Willy Roentgen

Ingénieur professionnel agréé, BSAeroE, MSME, MBA, Pilot
Répondu le 9 mars 2017 · L'auteur a 10,2 k réponses et 2,3 m réponses vues

Les ultrasons ne traversent pas les murs, peuvent être réfléchis ou interférer facilement, et le chien est vraiment contrarié.

Ondes radio, ultrasons, Wi-Fi