成人91视频,草久视频在线观看,一区二区三区视频在线,亚洲女人的天堂,日本黄视色视频在线观看,国产成人精品视频免费,午夜精品在线视频

在通信技術(shù)飛速發(fā)展的今天，我們能隨時(shí)隨地與位于世界各地的人群暢聊、瞬間傳輸海量信息。而在這些現(xiàn)代技術(shù)的背后，有兩個(gè)至關(guān)重要的定理，它們就是奈奎斯特定理和香農(nóng)定理。

其中，提出奈奎斯特定理的哈里·奈奎斯特（Harry Nyquist），被大眾所熟知，是他將工程技術(shù)推向數(shù)字通信的新領(lǐng)域，徹底改變了電信領(lǐng)域。其貢獻(xiàn)為后來(lái)克勞德·香農(nóng)的信息論奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，讓數(shù)字通信成為可能。

今天，就讓我們一起了解哈里·奈奎斯特的生平及其偉大貢獻(xiàn)。

從建筑工人到“發(fā)明狂魔”

哈里·奈奎斯特于1889年2月7日出生在瑞典的尼爾斯比（今希爾市）一個(gè)普通家庭。在那個(gè)時(shí)代，教育對(duì)于許多家庭來(lái)說(shuō)是一種奢侈。為了攢夠上學(xué)的錢，年僅14歲的他開始從事建筑工作。1907 年，渴望知識(shí)的奈奎斯特毅然遠(yuǎn)渡重洋，移民美國(guó)，開啟了改變命運(yùn)的旅程。

1912年，他進(jìn)入北達(dá)科他州大學(xué)學(xué)習(xí)，并僅僅用兩年時(shí)間就獲得電氣工程學(xué)士學(xué)位，一年后又獲得了碩士學(xué)位。1917年，他在耶魯大學(xué)取得了物理學(xué)博士學(xué)位。隨后，奈奎斯特加入了美國(guó)電話電報(bào)公司（AT&T），正式開啟了他在通信領(lǐng)域的職業(yè)生涯。隨著研發(fā)部被改組成貝爾實(shí)驗(yàn)室，奈奎斯特也成了這個(gè)傳奇實(shí)驗(yàn)室的一員，這一干就是37年。（1954年，奈奎斯特從AT&T退休。）

在其職業(yè)生涯里，奈奎斯特可以說(shuō)是一個(gè) “發(fā)明狂魔”，一共獲得 138 項(xiàng)專利，涉及電話、電報(bào)、圖像傳輸系統(tǒng)、電測(cè)量、傳輸線均衡、回波抑制、保密通信等多個(gè)領(lǐng)域；同時(shí)還發(fā)表了多篇極具影響力的技術(shù)論文。

“發(fā)明狂魔”重要發(fā)明

01 AT&T 的第一臺(tái)傳真機(jī)

1918 年，奈奎斯特開始琢磨如何讓圖片通過(guò)電話電路傳輸。1924 年，他和同事赫伯特·艾夫斯（Herbert E. Ives） 一起創(chuàng)造出來(lái)了 AT&T 的第一臺(tái)傳真機(jī)。這臺(tái)傳真機(jī)雖說(shuō)模樣有點(diǎn) “粗糙”，但和如今我們使用的傳真機(jī)原理是一樣的：通過(guò)掃描和光電變換技術(shù)，把靜止圖像變成電信號(hào)傳輸出去，接收端再把信號(hào)存儲(chǔ)起來(lái)，最后在暗房里讓照片顯影。當(dāng)時(shí)，第一批圖片從紐約傳到克利夫蘭，每張居然花了 7 分鐘，在如今秒傳的時(shí)代看來(lái)，實(shí)在是 “龜速”，但在當(dāng)時(shí)，這卻是跨時(shí)代的突破。

02 約翰遜–奈奎斯特噪聲

1927 年，奈奎斯特在熱噪聲方面的研究取得重大進(jìn)展。他用數(shù)學(xué)方法清晰地解釋了熱噪聲現(xiàn)象，這種噪聲就像我們平時(shí)在電子設(shè)備中經(jīng)常遇到的一種“背景噪聲”，比如你打開一臺(tái)收音機(jī)，在沒(méi)有調(diào)到任何電臺(tái)的時(shí)候聽到一些沙沙聲，就是一種熱噪聲。現(xiàn)在的熱噪聲也被叫作約翰遜–奈奎斯特噪聲。

該項(xiàng)研究不僅加深了人們對(duì)熱噪聲本質(zhì)的理解，還為后續(xù)的研究和應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。例如，在電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，工程師們需要考慮熱噪聲的影響，以確保設(shè)備的性能和可靠性。奈奎斯特的工作為這一領(lǐng)域的研究和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，讓人們能更好地理解和應(yīng)用它。

03 奈奎斯特采樣定理

20世紀(jì)初，通信理論尚處于“原始”階段，人們對(duì)數(shù)字信息傳輸?shù)闹卧碇跎?。通信信道性能不佳、電?bào)發(fā)報(bào)速度提高時(shí)信號(hào)失真嚴(yán)重等問(wèn)題始終困擾著當(dāng)時(shí)的人們。

1924年，奈奎斯特在《貝爾系統(tǒng)技術(shù)期刊》上發(fā)表了一篇名為《影響電報(bào)速度的某些因素》的論文。在這篇論文里，他首次把電報(bào)員傳送的情報(bào)稱作 “信息”，還分析了電報(bào)系統(tǒng)速度和信號(hào)值數(shù)量之間的關(guān)系。他提出，情報(bào)傳輸?shù)淖畲笏俣扰c需要表示的符號(hào)數(shù)量的對(duì)數(shù)成正比。換句話說(shuō)，要傳遞的符號(hào)種類越多，傳遞速度就得相應(yīng)調(diào)整。在當(dāng)時(shí)，模擬信號(hào)的數(shù)字化處理面臨著諸多挑戰(zhàn)，如何準(zhǔn)確地對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，以確保數(shù)字化后的信號(hào)能夠完整地保留原始信號(hào)的信息，成為通信領(lǐng)域亟待解決的重要問(wèn)題。

終于，奈奎斯特于1928年發(fā)表了通信理論史上最重要的論文之一《電報(bào)傳輸理論的一定論題》。這篇論文揭示了數(shù)字信號(hào)發(fā)送速度存在容量限制的根本原因，為現(xiàn)代數(shù)字通信理論奠定了基礎(chǔ)。奈奎斯特在論文中深入探討了信道對(duì)信號(hào)頻率成分的影響，特別是信道呈現(xiàn)出的低通特性，即允許較低頻率的信號(hào)通過(guò)，但會(huì)衰減較高頻率的信號(hào)。這就像是一個(gè)篩子，只能讓小的東西過(guò)去，大的東西就過(guò)不去了。他意識(shí)到，信道會(huì)濾除一些頻率成分，從而導(dǎo)致信號(hào)失真。

為了解答信號(hào)構(gòu)成要素中的多少頻率成分對(duì)于保持信號(hào)所包含的信息是必需的，奈奎斯特進(jìn)行了前所未有的嘗試。他提出了一種新的思路：將信號(hào)事件視為在離散的時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生，而不是連續(xù)的時(shí)間區(qū)間內(nèi)。只要信號(hào)在這些特定時(shí)間點(diǎn)上是正確的，信息就能實(shí)現(xiàn)無(wú)失真?zhèn)鬏敗?strong>換句話說(shuō)，其實(shí)信號(hào)不需要在整個(gè)時(shí)間段里都連續(xù)，只要在一些關(guān)鍵的時(shí)間點(diǎn)上是對(duì)的，那么信息就能完整地傳過(guò)去，不會(huì)失真。這樣，他就創(chuàng)造了一種新的時(shí)間和頻率的對(duì)偶形式來(lái)看待信號(hào)和時(shí)間的關(guān)系，并將一系列離散點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)頻率成分的等價(jià)關(guān)系進(jìn)行了確切描述。

這就是奈奎斯特著名的通信定理，即要以2B的速率進(jìn)行信號(hào)傳輸，則信道需具有每秒不低于B個(gè)周期的帶寬。換句話說(shuō)，信道的帶寬B對(duì)信號(hào)傳輸速率施加了一個(gè)容量限制。通俗點(diǎn)來(lái)說(shuō)，如果我們想以某個(gè)速度發(fā)送信號(hào)，那么信道的帶寬（就是它能通過(guò)的頻率范圍）至少要達(dá)到這個(gè)速度的一半，也就是信道的帶寬決定了我們能多快地發(fā)送信號(hào)。

奈奎斯特定理不僅在于其揭示了信道帶寬與信號(hào)傳輸速率之間的關(guān)系，更在于他奠定了數(shù)字通信理論的重要基礎(chǔ)。20年后，克勞德·香農(nóng)于1948 年發(fā)表著名論文《通信的數(shù)學(xué)理論》中，第一段就引用了奈奎斯特 1924 年和 1928 年的論文。香農(nóng)在其發(fā)表兩篇信息論的奠基性著作中提出了采樣定理。雖然這個(gè)定理最初被稱為香農(nóng)采樣定理，但其實(shí)追根溯源，奈奎斯特的理論為其打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，所以現(xiàn)在也被稱為奈奎斯特 - 香農(nóng)采樣定理。

如今，奈奎斯特采樣定理在數(shù)字信號(hào)處理、通信工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的基石之一。

奈奎斯特在1960年榮獲IEEE榮譽(yù)獎(jiǎng)?wù)?，以表彰他在熱噪聲、信息傳輸及?fù)反饋這三個(gè)領(lǐng)域量化理解方面所做出的基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)。同年十月，富蘭克林學(xué)會(huì)又向他頒發(fā)了Stuart Ballantine獎(jiǎng)?wù)?，以肯定他在通信系統(tǒng)理論分析與實(shí)際發(fā)明方面長(zhǎng)達(dá)四十年的卓越貢獻(xiàn)，特別是在電報(bào)傳輸理論、導(dǎo)電體熱噪音理論以及回饋系統(tǒng)發(fā)展史上的杰出成就。1969年，他榮獲美國(guó)國(guó)家工程院創(chuàng)會(huì)者Simon Ramo獎(jiǎng)?wù)?，以表彰他?duì)工程學(xué)領(lǐng)域的諸多基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)。1979年，奈奎斯特還與亨德里克·韋德·波德一同榮獲美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)的Rufus Oldenburger獎(jiǎng)?wù)隆?/p>

1976 年 4 月 4 日，這位通信領(lǐng)域先驅(qū)病逝于得克薩斯的家中，享年 87 歲。但他留下的理論和精神遺產(chǎn)，卻永遠(yuǎn)改變了通信領(lǐng)域。以他名字命名的奈奎斯特頻率、奈奎斯特帶寬、奈奎斯特圖、奈奎斯特準(zhǔn)則等，至今還廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。

在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代，讓我們銘記這位偉大的通信大師——哈里·奈奎斯特，感謝他為我們的數(shù)字生活所做出的卓越貢獻(xiàn)。

參考資料：

1、吉林大學(xué)儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院：《數(shù)字通信時(shí)代的引路人——哈利·奈奎斯特》；

2、百度百科：約翰遜-奈奎斯特噪聲。