Radiokommunikationsprinciper och exempel. Grunderna för radiokommunikation och tv

Den engelska forskaren James Maxwell på grundval av studien av experimentell arbete Faraday för el uttryckte en hypotes om förekomsten av speciella vågor i naturen som kan sprida sig i vakuum. Dessa vågor Maxwell kallas elektromagnetiska vågor. Enligt Maxwells idéer: med någon förändring elektriskt fält Ett vortexmagnetfält uppstår och, tvärtom, med eventuell byte av magnetfältet finns ett virvelektriskt fält. En gång bör processen med ömsesidig generation av magnetiska och elektriska fält kontinuerligt fortsätta och fånga alla nya och nya områden i det omgivande utrymmet (bild 42). Processen med interaktionen mellan elektriska och magnetiska fält uppstår i ömsesidigt vinkelräta plan. Det växlande elektriska fältet alstrar ett vortexmagnetfält, det alternerande magnetfältet alstrar ett virvelektriskt elektriskt fält.

Elektriska och magnetiska fält kan inte bara i ämne, utan även i vakuum. Därför bör förökningen av elektromagnetiska vågor i vakuum vara möjlig.

Villkoren för förekomsten av elektromagnetiska vågor är en accelererad rörelse elektriska avgifter. Så, förändringen i magnetfältet inträffar

När strömmen ändras i ledaren, och den aktuella förändringen uppstår när laddningshastigheten ändras, dvs vid flyttning med acceleration. Förökningshastigheten för elektromagnetiska vågor i vakuum, enligt Maxwell, bör vara ungefär lika med 300 000 km / s.

För första gången fick en elektromagnetisk våg av fysiker Heinrich Hertz elektromagnetiska vågor, samtidigt som man använde högfrekventa gnistavlängder (Hertz-vibratorn). Hertz bestämde experimentellt hastigheten hos elektromagnetiska vågor. Det sammanföll med den teoretiska bestämningen av hastigheten på vågor Maxwell. De enklaste elektromagnetiska vågorna är vågor i vilka elektriska och magnetiskt fält Göra synkrona harmoniska svängningar.

Naturligtvis har elektromagnetiska vågor alla de viktigaste egenskaperna hos vågorna.

De är föremål för lagen om reflektion av vågorna: höstens vinkel är lika med reflektionsvinkeln. När man flyttar från ett medium till ett annat, bryts vågens brytningseffekt: förhållandet mellan sinusen av vinkeln att falla till sinus av brytningsvinkeln är värdet konstant för två data av media och lika med förhållandet mellan Hastigheten för elektromagnetiska vågor i det första mediet till hastigheten hos elektromagnetiska vågor i den andra miljön och kallas brytningsindex för det andra mediet i förhållande till det första.

Fenomenet av diffraktion av elektromagnetiska vågor, d.v.s. avvikelsen av deras utbredningsriktning från den raka, observeras vid barriärområdet eller när de passerar genom hålet. Elektromagnetiska vågor kan störa. Interferensen är förmågan hos koherenta vågor att påpeka, som ett resultat av vilket vågorna på vissa ställen förbättras av varandra, och på andra ställen släckes den. (Koherenta vågor är vågor, samma frekvens och fas av oscillation.) Elektromagnetiska vågor har en dispersion, dvs när brytningsindexet för mediet för elektromagnetiska vågor beror på deras frekvens. Experiment med sändande elektromagnetiska vågor genom ett system med två gitter visar att dessa vågor är tvärgående.

När den elektromagnetiska vågen förökas, vektorerna av E- och magnetisk induktion i vinkelrätt mot vågriktningen av vågan och ömsesidigt vinkelrätt mot varandra (fig 43).

Möjlighet praktisk applikation Elektromagnetiska vågor för att etablera kommunikation utan ledningar visade den 7 maj 1895. Ryska fysiker A. Popov. Den här dagen betraktas som modellens dag. För att utföra radiokommunikation är det nödvändigt att säkerställa risken för strålning av elektromagnetiska vågor. Om de elektromagnetiska vågorna uppträder i konturen från spolen och kondensorn, vänder det variabla magnetfältet till spolen och det växlande elektriska fältet är koncentrerat mellan kondensorplattorna. Denna krets kallas stängd (bild 44, a).

Den slutna oscillerande kretsen utstrålar inte elektromagnetiska vågor i det omgivande utrymmet. Om konturen består av en spole och två plattor av en platt kondensator, distribueras dessa plattor i stor vinkel, desto mer tömmer det elektromagnetiska fältet i det omgivande utrymmet (fig 44, b). Gränsvärdet för den beskrivna oscillerande kretsen är avlägsnandet av plattorna på de motsatta ändarna av spolen. Ett sådant system kallas en öppen oscillerande krets (fig 44, b). I verkligheten består konturen av en spole och en lång tråd - antenn.

Den utstrålade energin (med hjälp av en generator av misslyckade oscillationer) av elektromagnetiska oscillationer med samma amplitud av strömfluktuationer i antennen är proportionell mot den fjärde graden av frekvensen av oscillationer. Vid frekvenser i tiotals, hundratals och till och med tusentals Hertz, är intensiteten av elektromagnetiska oscillationer försumbar. Därför används elektromagnetiska vågor för att utföra radio- och tv-kommunikation med en frekvens på flera hundra tusen Hertz till hundratals megahertz.

Vid överföring av radiotal, musik och annat ljudsignaler Applicera olika typer av modulering av högfrekventa (bärare) oscillationer. Kärnan i moduleringen är att högfrekventa svängningar som produceras av generatorn ändras av lagen med låg frekvens. Detta är en av principerna för radioöverföring. En annan princip är omvänd process - detektering. När radion som mottas från den mottagna antennmottagaren, måste den modulerade signalen filtreras genom ljud-frekvensoscillationer.

Med hjälp av radiovågor sänds en överföring till ett avstånd av inte bara ljudsignaler, utan även bilder av objekt. En stor roll i modern havsflotta, luftfart och kosmonautik spelar radar. Radarbasen är egenskapen för reflektion av vågor från ledande kroppar. (Från ytan av de dielektriska, elektromagnetiska vågorna är dåligt reflekterade, och från metallens yta är nästan helt.)

Elektromagnetiska vågor I.

deras egenskaper. Radiokommunikationsprinciper I.

exempel på deras praktiska

använda sig av

Svarplan

1. Bestämning. 2. Villkor för förekomst. 3. Källor av elektromagnetiska vågor. 4. Klockad oscillerande krets. 5. Modul och detektering.

Den engelska forskaren James Maxwell på grundval av studien av experimentell arbete Faraday för el uttryckte en hypotes om förekomsten av speciella vågor i naturen som kan sprida sig i vakuum.

Dessa vågor Maxwell kallas Elektromagnetiska vågor.Enligt Maxwells idéer: med någon förändring av det elektriska fältet uppstår ett vortexmagnetfält och tvärtom, med någon förändring i magnetfältet uppstår ett virvelektriskt fält.När processen med ömsesidig generation av magnetiska och elektriska fält började kontinuerligt fortsätta och fånga alla nya och nya områden i det omgivande utrymmet (bild 31). Förbandet av interaktionen mellan elektriska och magnetiska fält uppträder i ömsesidigt vinkelräta plan. Det växlande elektriska fältet alstrar ett vortexmagnetfält, det alternerande magnetfältet alstrar ett virvelektriskt elektriskt fält.

Elektriska och magnetiska fält kan inte bara i ämne, utan även i vakuum. Därför bör förökningen av elektromagnetiska vågor i vakuum vara möjlig.

Förekomstelektromagnetiska vågor är en accelererad rörelse av elektriska laddningar. Således uppstår förändringen i magnetfältet när strömmen förändras i ledaren och den aktuella förändringen uppstår när laddningshastigheten ändras, dvs när de flyttas med acceleration. Förökningshastigheten för elektromagnetiska vågor i vakuum för Maxwell-beräkningar bör vara ungefär lika med 300 000 km / s.

För första gången fick de elektromagnetiska vågorna av den fysiker Heinrich Hertz elektromagnetiska vågor, med hjälp av högfrekventa gnistavlängder (Hertz Vibrator). Hertz bestämde experimentellt hastigheten hos elektromagnetiska vågor. Det sammanföll med den teoretiska bestämningen av hastigheten på vågor Maxwell. De enklaste elektromagnetiska vågorna är vågor där elektriska och magnetiska fält gör synkrona harmoniska svängningar.

Naturligtvis har elektromagnetiska vågor alla de viktigaste egenskaperna hos vågorna.

De lyder reflektionslagvågor:

fallets vinkel är lika med reflektionsvinkeln.När du flyttar från en miljö till en annan, bryts och lyder refraktibilitetslagvågor: förhållandet mellan sinusvinkeln för hösten till brytningsvinkelns sinus är värdet konstant för två data av media och lika med förhållandet mellan elektromagnetiska vågor i det första mediet till hastigheten hos elektromagnetiska vågor i den andra miljöoch kallas brytningsindexdet andra mediet är relativt först.

Jag
nedskrivningen av diffraktion av elektromagnetiska vågor, d.v.s. avvikelsen av deras utbredningsriktning från den raka, observeras vid barriärområdet eller när de passerar genom hålet. Elektromagnetiska vågor är kapabla till interferens.Interferens är förmågan hos sammanhängande vågor att påpeka, som ett resultat av vilka vågorna på vissa ställen förbättras av varandra, och på andra ställen, färdigheter. (Sammanhängande vågor är vågor, samma i frekvens och fas av oscillationer.) Elektromagnetiska vågor har dispersiond.v.s. när brytningsindexet för elektromagnetiska vågor beror på deras frekvens. Experiment med sändande elektromagnetiska vågor genom ett system med två gitter visar att dessa vågor är tvärgående.

Vid fördelning av elektromagnetiska vågor, spänningsvektorer E.och magnetisk induktion i vinkelrätt mot vågriktningen av vågen och ömsesidigt vinkelrätt mot varandra (fig 32).

Möjligheten till praktisk användning av elektromagnetiska vågor för att etablera kommunikation utan ledningar demonstrerades senast 7: e 1895. Rysk fysiker A. Popov. Den här dagen betraktas som modellens dag. För att utföra radiokommunikation är det nödvändigt att säkerställa risken för strålning av elektromagnetiska vågor. Om de elektromagnetiska vågorna uppträder i konturen från spolen och kondensorn, visar det variabla magnetfältet för att vara associerat med spolen och det växlande elektriska fältet används mellan kondensorplattorna. Denna krets kallas stängd(Fig. 33, A). Den slutna oscillerande kretsen utstrålar inte elektromagnetiska vågor i det omgivande utrymmet. Om konturen består av en spole och två plattor av en platt kondensator, är dessa plattor utplacerade i stor vinkel, desto mer utgår det elektromagnetiska fältet i det omgivande utrymmet (fig 33, b).Gränsvärdet för den beskrivna oscillerande kretsen är avlägsnandet av plattorna på de motsatta ändarna av spolen. Ett sådant system kallas Öppna oscillerande kontur(Fig. 33, C). I verkligheten består konturen av en spole och lång tråd-anenn.

Den utstrålade energin (med hjälp av en generator av misslyckade oscillationer) av elektromagnetiska oscillationer med samma amplitud av strömfluktuationer i antennen är proportionell mot den fjärde graden av frekvensen av oscillationer. Vid frekvenser i tiotals, hundratals och till och med tusentals Hertz, är intensiteten av elektromagnetiska oscillationer försumbar. Därför används elektromagnetiska vågor för att utföra radio- och tv-kommunikation med en frekvens på flera hundra tusen Hertz till hundratals megahertz.

Vid överföring av radiotal, musik och andra ljudsignaler med olika typer av modulering av högfrekvent (bärare) oscillationer. Kärnan i moduleringendet är att högfrekventa svängningar som produceras av generatorn ändras genom lagen med låg frekvens. Detta är en av principerna för radioöverföring. En annan princip är den omvända processen - Upptäckt.När radion som mottas från den mottagna antennmottagaren, måste den modulerade signalen filtreras genom ljud-frekvensoscillationer.

Med hjälp av radiofilter sänds en överföring till ett avstånd av inte bara ljudsignaler, utan även bilder av ämnet. En stor roll i modern havsflotta, luftfart och kosmonautik spelar radar. Radarbasen är egenskapen för reflektion av vågor från ledande kroppar. (Från ytan av de dielektriska, elektromagnetiska vågorna är dåligt reflekterade, och från metallens yta är nästan helt.)

Möjligheten till praktisk användning av elektromagnetiska vågor för att etablera kommunikation utan ledningar demonstrerades den 7 maj 1895. Den berömda ryska fysikören Alexander Stepanovich Popov (1859-1906). Den här dagen betraktas som modellens dag.

Mottagare A. S. popova bestod av antenn 1, koherare 2, elektromagnetiskt relä 3, elektrisk samtal 4 och källa likström 5 (bild 245). Elektromagnetiska vågor orsakade tvungna strömfluktuationer och spänning i antennen. Den växlande spänningen från antennen tillfördes till två elektroder, vilka var belägna i ett glasrör fyllt med metallsågspån. Detta rör är koherer. I överensstämmelse med koheraren inkluderade elektromagnetiskt relä och en DC-källa.

På grund av dåliga kontakter mellan sågspån är kohererns motstånd vanligtvis stor, så den elektriska strömmen i kedjan är liten och reläringkretsen stängs inte närmare. Under verkan av alternerande spänning med hög frekvens i beläggaren uppstår elektriska utsläpp mellan enskilda sågspån, sintras partiklar och dess resistans minskar 100-200 gånger. Strömmen hos strömmen i det elektromagnetiska reläets spole ökar, och reläet innefattar en elektrisk klocka. Så här registreras den antennelektromagnetiska vågen.

Stansning av en hammare av cogerrian call shake sågspån och returnerade den till den ursprungliga statenMottagaren var igen redo för registrering av elektromagnetiska vågor.

Öppna oscillerande krets.

För att utföra radiokommunikation är det nödvändigt att säkerställa risken för strålning av elektromagnetiska vågor. Om elektromagnetiska oscillationer uppträder i konturen från spolen och kondensorn, vänder det variabla magnetfältet till att vara associerat med spolen och det växlande elektriska fältet är koncentrerat i utrymmet mellan kondensorns plattor (fig 246, a). Denna krets kallas stängd. Den slutna oscillerande kretsen utstrålar inte elektromagnetiska vågor i det omgivande utrymmet.

Om konturen består av en spole och två plattor av en platt kondensator, inte parallell med varandra, är plattorna utplacerade i stor vinkel,

vidare frigörs det elektromagnetiska fältet i det omgivande utrymmet (bild 246, b).

Gränsvärdet för beskrivningen av oscilleringskretsen är att avlägsna kondensorplattorna på de motsatta ändarna av den raka spolen. Ett sådant system kallas en öppen oscillerande krets (bild 246, b). Bilden av kondensorplattorna vid ändarna av den öppna oscillerande kretsspolen i figur 246 är endast konventionell. I verkligheten består konturen av en spole och en lång tråd - antenn. Den ena änden av antennen är jordad, den andra höjs ovanför jordens yta.

Antennspolen har en induktiv förbindelse med spolen hos den oscillerande kretsen av generatorn av de oturliga elektromagnetiska oscillationerna. De tvungna vibrationerna med hög frekvens i antennen skapar ett alternerande elektromagnetiskt fält i det omgivande utrymmet. Med hastigheten hos elektromagnetiska vågor spridas från antennen.

Energin hos de utsända elektromagnetiska vågorna med samma amplitud av fluktuationerna i den aktuella kraften i antennen är proportionell mot den fjärde graden av oscillationsfrekvensen. Vid frekvenser i tiotals, hundratals och till och med tusentals hertz är intensiteten av strålning av elektromagnetiska vågor försumbar. Därför används elektromagnetiska vågor för att utföra radio- och tv-kommunikation med en frekvens på flera hundra tusen Hertz till hundratusentals megahertz.

Amplitudmodulering.

Vid överföring av radiotal, musik och andra ljudsignaler används olika typer av modulering av harmoniska svängningar av högfrekvens.

För att genomföra amplitudmoduleringen av elektromagnetiska oscillationer av hög frekvens

(Fig. 247, a) i transistorgeneratorns elektriska krets, i serie med en oscillerande krets, ingår transformatorspolen (bild 248). På den andra spolen i transformatorn serveras aC-spänning Ljudfrekvens, till exempel från mikrofonutgången efter önskad vinst. AC-ström i den andra transformatorns spole orsakar en växelspänning vid ändarna av den första transformatorspolen. En variabel ljudfrekvensspänning (bild 247, b) viks med en konstant spänning av den aktuella källan; Spänningsförändringarna mellan transistorns emitter och samlare leder till förändringar med ljudfrekvensen hos amplituden hos de högfrekventa strömfluktuationerna i generatorkretsen (fig 247, b). Sådana högfrekventa svängningar kallas amplitudmodulerade.

Radiosändarenantennen är induktivt kopplad till generatorens oscillerande krets. Nuvarande strömfluktuationer

frekvenser som uppstår i en antenn skapar elektromagnetiska vågor.

Radio.

Elektromagnetiska vågor som emitteras av en antennradio sändare orsakar tvångsoscillationer av fria elektroner i vilken ledare som helst. Spänningen mellan ledarens sektioner, i vilken den elektromagnetiska vågen exciterar de tvungna oscillationerna hos den elektriska strömmen, är proportionell mot ledarens längd. För mottagning av elektromagnetiska vågor i den enklaste detektorradiomottagaren används en lång tråd - den mottagande antennen 1 (fig 249). Tvångsoscillationer i antennen är upphetsade av elektromagnetiska vågor från alla radiostationer. För att lyssna på endast en sändning är spänningsfluktuationerna inte direkt direkt på förstärkarens ingång, och matas först till oscilleringskretsen 2 med en förändrad naturlig frekvens av oscillationer. Ändra din egen oscillationsfrekvens i mottagarkretsen görs vanligtvis genom att ändra den variabla kondensorns elektriska kapacitet. När frekvensen av tvungna oscillationer i antennen med sin egen frekvens av konturerna kommer en resonans, medan amplituden hos de tvångsspänningsfluktuationerna på kretskondensorplattorna når maximalt värde. Således, från ett stort antal elektromagnetiska oscillationer upphetsade i en antenn, är fluktuationer av den önskade frekvensen särskiljande.

Från den oscillerande konturen av mottagarens modulerade oscillationer

höga frekvenser kommer till detektorn 3. Du kan använda en halvledardiod som en detektor, sända en högfrekvent växelström i endast en riktning. Efter att ha passerat detektorn varierar den aktuella styrkan i kedjan i tid enligt lag som visas i Figur 250, och. Under varje halvperiod av högfrekvens laddas nuvarande pulser kondensatorn 4 samtidigt som kondensorn långsamt släpps genom motståndet 5. Om värdena för kondensatorns elektriska kapacitet och motståndets elektriska motstånd är Valda korrekt, då kommer motståndet att strömma genom tiden via ljudfrekvensen som används av moduleringssoscillationer i en radiosändare (bild 250, b). För att konvertera elektriska oscillationer till ljudvariabel spänning, matas ljudfrekvensen till telefonen 6.

Detektorradio mottagaren är mycket ofullkomlig. Den har en mycket låg känslighet och kan därför enkelt ta radiosändningar från kraftfulla radiostationer eller från nära belägna radiosändare.

För att öka känsligheten i moderna radiomottagare går signalen från den oscillerande kretsen in i högfrekventa förstärkaringången (UHF), och från förstärkarens utgång, anländer högfrekventa elektriska oscillationer till detektorn. För att öka ljudsignalens kraft vid radiomottagarens utgång, anländer de elektriska oscillationerna av ljudfrekvensen från detektorutgången till lågfrekvensförstärkarens ingång (UNG).

En variabel ljudfrekvensspänning från ONLC-utgången matas till lindningen av den elektrodynamiska högtalaren - dynamiken. Talaren omvandlar energi växelström Ljudfrekvens i energin av ljudoscillationer.

För att förbättra de elektriska oscillationerna av höga och låga frekvenser kan kretsar med elektroniska lampor eller transistorer användas.

Diagrammet för anordningen av den enklaste radion med höga och lågfrekventa förstärkare presenteras i Figur 251.

Att konfigurera endast en station i moderna radiomottagningar, ganska komplicerade elektroniska kretsar, inklusive elektromagnetiska oscillationsgeneratorer. Tillsatsen av elektriska oscillationer från en intern mottagargenerator med oscillationer upphetsade i mottagarkretsen med elektromagnetiska vågor från sändande radiostationer gör att du kan konfigurera mottagaren till ett mycket smalt intervall av mottagna frekvenser. Den interna generatorn i mottagaren kallas en heterodyne, och mottagaren med en sådan generator kallas en Eurgometroodyne-radio.

En tv.

Med hjälp av radiofilter sänds en överföring till ett avstånd av inte bara ljudsignaler, utan även bilder av ämnet. Princip för överföring av rörliga svartvita och färgbilder med

hjälp från tv-sändare och mottagare är som följer.

För att sända en ram av en tv-bild med en lins i en tv-kammare erhålls en bild av ett objekt på skärmen av ett speciellt elektrovakuuminstrument - sändningsröret (fig 252). Under ljusets verkan förvärvar sektionerna av skärmen positiva avgifter. En elektronisk stråle skickas till skärmen inuti överföringsröret, rör sig regelbundet från vänster till höger till 625 horisontella linjer - strängar. Under strålens löpning längs linjen uppträder neutraliseringen av elektriska laddningar i separata delar av skärmen och i den elektriska kretsen som förbinder den elektroniska pistolen och skärmen; Nuvarande puls fortsätter. Förändringar i styrkan hos strömmen i pulsen motsvarar

Ändringar i belysningen av skärmen på elektronstrålens väg.

Högfrekventa elektromagnetiska oscillationer i tv-sändaren moduleras av en pulsignal erhållen vid sändningsrörets utgång och matas till sändarantennen. Antennen avger elektromagnetiska vågor.

I TV-mottagaren - TV - det finns ett elektrovakuumrör kallat en Kinescope. I Kinescope skapar den elektroniska pistolen en elektronisk stråle. Elektroner under det elektriska fältets verkan rör sig inuti röret till skärmen belagd med kristaller som är kapabla att glöda under blåsorna av snabba rörliga elektroner. På vägen till skärmen flyger elektronerna genom de magnetiska fälten av två par spolar som ligger utanför röret.

Magnetfältet av ett par spolar orsakar avvikelsen av elektronstrålen horisontellt, den andra - vertikalt. Periodiska förändringar i styrkan hos strömmen i spolarna orsakar förändringar i magnetfält, vilket resulterar i vilket den elektroniska strålen per sekund går 625 gånger på skärmen från vänster till höger och en gång - från topp till botten (bild 253) .

Under strålens rörelse längs den första linjen av den aktuella kraften i den elektroniska strålen, styr signalen mottagen av mottagaren från sändaren under förflyttning av strålen i sändningsröret på den första linjen; När strålen flyttas längs den andra linjen av strömmen i strålen, styr signalen signalen från den andra raden etc. som ett resultat, samma bild på TV-skärmen, som är byggd på linsen på sändningsröret skärm. Ramar ersätter varandra med en frekvens av 25 bilder per sekund uppfattas sekvensen att ersätta varandra med en hög bildhastighet av det mänskliga ögat som en kontinuerlig rörelse.

TV-sändningar utförs i intervallet från 50 MHz till 230 MHz. I detta område gäller elektromagnetiska vågor nästan bara inom gränserna för direkt synlighet. Därför, för att säkerställa överföringen tv-signaler Höga antenner är byggda på avlägsna avstånd. De sändande antennerna i de centrala tv-studiorna i Sovjetunionen är installerade på toppen av Ostankino Tower-höjden, så att en mottagning av televisionsväxlar på avstånd upp till 120 km från Moskva.

Överföringen av tv-signaler till vilken punkt som helst i vårt land utförs med hjälp av de relä artificiella satelliterna på jorden i Orbit-systemet.

Överföring och mottagning av färgbilder kräver användning av mer komplexa tv-system. I stället för ett sändande rör är det nödvändigt att använda tre rör som sänder tre monokromatiska bilder av röda, blå och gröna färger.

Till skillnad från en svartvitt TV täcker färg-tv-skärmen med kristaller av fosfor av tre sorter. Vissa kristaller skjuts i rött ljus på dem med rött ljus, andra är blåa, den tredje är grön. Dessa kristaller finns på kranen i en strikt ordning. Signalerna kommer från tv-sändaren till de tre elektronstrålpistolerna.

På färgen TV-skärmen skapas tre bilder av röda, gröna och blåa färger samtidigt. Införandet av dessa bilder som består av små glödande punkter uppfattas av det mänskliga ögat som en mångfärgad bild med alla nyanser av färger. Den samtidiga glöden av kristaller på ett ställe är blå, röd och grön uppfattas av ögat som vit färg; Därför kan svartvita bilder erhållas på färg-tv-skärmen.

Distribution av radiovågor.

Radiocommunication utförs på långa medelstora korta och ultrashortvågor. Radiovågor med olika våglängder fördelas annorlunda på jordens yta.

Långa vågor på grund av diffraktion sträcker sig långt bortom den synliga horisonten; Radio sänder på långa vågor kan tas vid stora avstånd utanför antennens direkta synlighet.

De genomsnittliga vågorna är mindre diffraktion vid jordens yta och fördelar på grund av diffraktion för mindre avstånd utöver gränserna för direkt synlighet. Korta vågor är ännu mindre kapabla att diffraktion vid jordens yta, men de kan tas var som helst på markytan. Förökningen av korta radiovågor över långa avstånd från den sändande radiostationen förklaras av deras förmåga att återspegla jonosfären.

Jonosfären kallas den övre delen av atmosfären, som börjar från avståndet på cirka 50 km från jordens yta och

körs in i ett interplanetärt plasma på avstånd 70-80 tusen km. En egenskap hos jonosfären är en hög koncentration i den fria laddade partiklar och elektroner. Joniseringen av de övre skikten av atmosfären är skapad av ultraviolett och röntgenstrålning av solen. De maximala värdena för mängden fria elektroner i elektronerna i ionosfären i en kubikcentimeter uppnås vid höjder 250-400 km från jordens yta.

Det ledande skiktet av jordens atmosfär - jonosfär är kapabel att absorbera och reflektera elektromagnetiska vågor. Från jonosfären är långa radiovågor väl reflekterade. Detta fenomen tillsammans med diffraktion ökar utbudet av distribution av långa vågor. Väl reflekterad av jonosfär och korta radiovågor. Flera reflektioner av korta radiovågor från jonosfären och jordens yta möjliggör möjlig radiokommunikation på korta vågor mellan några punkter på marken (bild 254).

Ultra-skruvvågor (VHF) återspeglas inte av jonosfären och förbättrar inte jordens yta som ett resultat av diffraktion (fig 255). Därför kommunikation till VHF

det utförs endast inom sändarens antenns direkta synlighet.

Radar.

En stor roll i modern havsflotta, luftfart och kosmonautik spelar radarkommunikation. Radarbasen är egenskapen för reflektion av radiovågor från ledande kroppar.

Om radiosändaren är på en mycket kort tid och stäng av, kan det vara möjligt att registrera retur av radiovågor som reflekteras från den ledande telen från radiostationen med hjälp av radiomottagaren.

Mätning med elektronisk utrustning, varaktigheten av tidsintervallet mellan tidpunkten för sändning och återföring av de elektromagnetiska vågorna, kan man bestämma den väg som passerar av radiovågor: där C är den elektromagnetiska vågens hastighet. Eftersom vågorna passerade vägen till kroppen och tillbaka, avståndet till kroppen, vilket återspeglar radiovågen, lika med hälften av detta sätt:

För att inte bara bestämma avståndet till kroppen, i och dess position i rymden är det nödvändigt att skicka en radiovåg med en smalstyrd stråle. En smal bunt av radiovågor skapas med hjälp av en antenn som har en form nära sfärisk. För att radarens antenn kan skapa en smalstyrd bunt av radiovågor, används ultraskruvade vågor i radar

För att exempelvis bestämma platsen för luftfartyget, riktas radarens antenn till flygplanet och på mycket kort tid innefattar en elektromagnetisk våggenerator. Elektromagnetiska vågor reflekteras från flygplanet och återvänder till radaren. Den reflekterade radiosignalen fångar samma antenn frånkopplad från sändaren och ansluten till mottagaren (bild 256). Vid rotationsvinkeln av radarens antenn bestäms luftfartygets riktning. Radaren installerad på planet möjliggör tiden för passage av radiovågor på jordens yta och att mäta höjden på vilken flygplanet är beläget.

Vatten och torkning, torr och våt mark, urbana strukturer och transportkommunikation reflekterar radiovågor på olika sätt. Detta möjliggör med hjälp av radaranordningar med flyg, inte bara för att mäta avståndet till

jordens ytor, men också för att få ett slags radarområde i området, över vilket planet flyger. Denna karta över flygplanet tar emot dag och natt, i klart väder och med kontinuerlig molnighet, eftersom molnen inte är ett hinder för elektromagnetiska vågor.

Radarmetoder gjorde de mest exakta mätningarna av avstånden från marken till Louis och till världens planeter, Venus, Mars och Jupiter.

Visade att elektromagnetisk energi kan skickas till rymden i form av radiovågor, som passerar genom atmosfären med hastighet. Denna upptäckt bidrog till att utveckla principerna om radiokommunikation, som används idag. Dessutom visade sig forskaren att radiovågor har en elektromagnetisk natur, och deras huvudsakliga egenskaper är den frekvens vid vilken energin varierar mellan elektriska och magnetiska fält. Frekvensen i Hertz (Hz) är associerad med en våglängd av λ, vilket är ett avstånd som radiovåg passerar inom en oscillation. Således erhålles följande formel: A \u003d C / F (där C är lika med ljusets hastighet).

Radiokommunikationsprinciper är baserade på överföring av radiovågbärare. De kan överföra röst- eller digitala data. För detta måste radiostationen ha:

Enhet för insamling av information till en elektrisk signal (till exempel mikrofon). Denna signal kallas huvudfrekvensbandet i det vanliga ljudområdet.

Modulator för att göra information i signalbandbredden på den valda

Sändare, signal som skickar den till antennen.

Antenn från ledande elstång av en viss längd, som kommer att avge elektromagnetisk radiovåg.

Signalförstärkare på mottagarens sida.

En demodulator som kommer att kunna återställa initialinformationen från den mottagna radiosignalen.

Slutligen är enheten för att spela den överförda informationen (till exempel en högtalare).

Den moderna principen om radiokommunikation var tänkt i början av förra seklet. Vid den tiden var radion främst utvecklad för röst och musik. Men snart var det möjligt att använda principerna om radiokommunikation för att överföra mer komplex information. Till exempel, till exempel text. Detta ledde till uppfinningen av Morse Telegraph.

Vanligt för röst, musik eller telegraf är att den grundläggande informationen är krypterad i vilken kännetecknas av amplitud och frekvens (Hz). Människor kan höra ljud som sträcker sig från 30 Hz och cirka 12 000 Hz. Detta intervall kallas ljudspektrum.

Radiofrekvensspektret är uppdelat i olika var och en av vilka har specifika egenskaper för strålning och dämpning i atmosfären. Allokera de kommunikationsapplikationer som beskrivs i tabellen nedan som fungerar i ett annat intervall.

Det är svårt att föreställa sig idag, vilket skulle göra mänskligheten utan en radiokommunikation, som har funnit sin användning i många moderna enheter. Till exempel används principerna om radiokommunikation och tv i mobiltelefoner, tangentbord, gprs, wi-fi, trådlös dator nätverk etc.

Den engelska forskaren James Maxwell på grundval av studien av experimentell arbete Faraday för el uttryckte en hypotes om förekomsten av speciella vågor i naturen som kan sprida sig i vakuum. Dessa vågor Maxwell kallas elektromagnetiska vågor. Enligt Maxwells idéer: Med någon förändring i det elektriska fältet uppstår ett vortexmagnetfält och tvärtom med någon förändring i magnetfältet finns ett virvelektriskt fält. En gång bör processen med ömsesidig generation av magnetiska och elektriska fält kontinuerligt fortsätta och fånga alla nya och nya områden i det omgivande utrymmet (bild 42). Processen med interaktionen mellan elektriska och magnetiska fält uppstår i ömsesidigt vinkelräta plan. Det växlande elektriska fältet alstrar ett vortexmagnetfält, det alternerande magnetfältet alstrar ett virvelektriskt elektriskt fält.

Elektriska och magnetiska fält kan inte bara i ämne, utan även i vakuum. Därför bör förökningen av elektromagnetiska vågor i vakuum vara möjlig.

Villkoren för förekomsten av elektromagnetiska vågor är den accelererade rörelsen av elektriska laddningar. Så, förändringen i magnetfältet inträffar

När strömmen ändras i ledaren, och den aktuella förändringen uppstår när laddningshastigheten ändras, dvs vid flyttning med acceleration. Förökningshastigheten för elektromagnetiska vågor i vakuum, enligt Maxwell, bör vara ungefär lika med 300 000 km / s.

För första gången fick en elektromagnetisk våg av fysiker Heinrich Hertz elektromagnetiska vågor, samtidigt som man använde högfrekventa gnistavlängder (Hertz-vibratorn). Hertz bestämde experimentellt hastigheten hos elektromagnetiska vågor. Det sammanföll med den teoretiska bestämningen av hastigheten på vågor Maxwell. De enklaste elektromagnetiska vågorna är vågor där elektriska och magnetiska fält gör synkrona harmoniska svängningar.

Naturligtvis har elektromagnetiska vågor alla de viktigaste egenskaperna hos vågorna.

De är föremål för lagen om reflektion av vågorna: höstens vinkel är lika med reflektionsvinkeln. När man flyttar från ett medium till ett annat, bryts vågens brytningseffekt: förhållandet mellan sinusen av vinkeln att falla till sinus av brytningsvinkeln är värdet konstant för två data av media och lika med förhållandet mellan Hastigheten för elektromagnetiska vågor i det första mediet till hastigheten hos elektromagnetiska vågor i den andra miljön och kallas brytningsindex för det andra mediet i förhållande till det första.

Fenomenet av diffraktion av elektromagnetiska vågor, d.v.s. avvikelsen av deras utbredningsriktning från den raka, observeras vid barriärområdet eller när de passerar genom hålet. Elektromagnetiska vågor kan störa. Interferensen är förmågan hos koherenta vågor att påpeka, som ett resultat av vilket vågorna på vissa ställen förbättras av varandra, och på andra ställen släckes den. (Koherenta vågor är vågor, samma frekvens och fas av oscillation.) Elektromagnetiska vågor har en dispersion, dvs när brytningsindexet för mediet för elektromagnetiska vågor beror på deras frekvens. Experiment med sändande elektromagnetiska vågor genom ett system med två gitter visar att dessa vågor är tvärgående.

När den elektromagnetiska vågen förökas, vektorerna av E- och magnetisk induktion i vinkelrätt mot vågriktningen av vågan och ömsesidigt vinkelrätt mot varandra (fig 43).

Möjligheten till praktisk användning av elektromagnetiska vågor för att etablera kommunikation utan ledningar demonstrerades den 7 maj 1895. Den ryska fysikern A. Popov. Den här dagen betraktas som modellens dag. För att utföra radiokommunikation är det nödvändigt att säkerställa risken för strålning av elektromagnetiska vågor. Om de elektromagnetiska vågorna uppträder i konturen från spolen och kondensorn, vänder det variabla magnetfältet till spolen och det växlande elektriska fältet är koncentrerat mellan kondensorplattorna. Denna krets kallas stängd (bild 44, a).

Den slutna oscillerande kretsen utstrålar inte elektromagnetiska vågor i det omgivande utrymmet. Om konturen består av en spole och två plattor av en platt kondensator, distribueras dessa plattor i stor vinkel, desto mer tömmer det elektromagnetiska fältet i det omgivande utrymmet (fig 44, b). Gränsvärdet för den beskrivna oscillerande kretsen är avlägsnandet av plattorna på de motsatta ändarna av spolen. Ett sådant system kallas en öppen oscillerande krets (fig 44, b). I verkligheten består konturen av en spole och en lång tråd - antenn.

Den utstrålade energin (med hjälp av en generator av misslyckade oscillationer) av elektromagnetiska oscillationer med samma amplitud av strömfluktuationer i antennen är proportionell mot den fjärde graden av frekvensen av oscillationer. Vid frekvenser i tiotals, hundratals och till och med tusentals Hertz, är intensiteten av elektromagnetiska oscillationer försumbar. Därför används elektromagnetiska vågor för att utföra radio- och tv-kommunikation med en frekvens på flera hundra tusen Hertz till hundratals megahertz.

Vid överföring av radiotal, musik och andra ljudsignaler med olika typer av modulering av högfrekvent (bärare) oscillationer. Kärnan i moduleringen är att högfrekventa svängningar som produceras av generatorn ändras av lagen med låg frekvens. Detta är en av principerna för radioöverföring. En annan princip är omvänd process - detektering. När radion som mottas från den mottagna antennmottagaren, måste den modulerade signalen filtreras genom ljud-frekvensoscillationer.

Med hjälp av radiovågor sänds en överföring till ett avstånd av inte bara ljudsignaler, utan även bilder av objekt. En stor roll i modern havsflotta, luftfart och kosmonautik spelar radar. Radarbasen är egenskapen för reflektion av vågor från ledande kroppar. (Från ytan av de dielektriska, elektromagnetiska vågorna är dåligt reflekterade, och från metallens yta är nästan helt.)