радиобайланыс. 11 Дріс. Ртт механизмі. Ашы кеістіктегі ртт. Жер толыныны таралуы
 Скачать 137.94 Kb.
|
|
11 Дәріс. РТТ механизмі. Ашық кеңістіктегі РТТ. Жер толқынының таралуы Дәрiстiң мақсаты: РРВ, еркiн кеңiстiк шарттарындағы энергетикалық байланыстардың негiзгi тетiктердi талқылау. Дәрістің жоспары 11.1 Электрлік және магниттік толқындар 11.2 Электромагниттік толқындарды қабылдау 11.3 Радиотолқындардың таралу механизмдері 11.4 Электромагниттi өрiстер мен толқындар 11.5 Радиотолқындардың сәуле тарататын қарапайым электр дiрiлдеткiшi 11.6 Радио және теледидар толқындары 11.7 FM радио толқыны 11.8 Радио бөгеуілдер және микротолқындар 11.9 Электромагниттік толқындардағы энергия Қорытынды Пайдаланылған әдебиеттер Радиотолқындардың таралу механизмдері Радиодиапазонның кез-келген аймағында нақты жер беті бойымен нақты атмосферада радиотолқындардың таралуы туралы жалпы есеп бірнеше бөлек тапсырмаларға бөлінеді. Әр тапсырма таралу трактінің кейбір жеке қасиеттеріне байланысты өзінің таралу механизмін зерттейді. 1. Бірінші тұрақты механизмге радиотолқындардың ауа-жер бетінің шекарасы бойымен таралуы жатады. Бұл механизм дифракция заңдарына бағынады. Бұл жағдайда толқын жер (жер үсті)деп аталады.  2. Атмосфераның жоғарғы иондаушы қабаттарының қарқынды тегіс электрлік гетерогенділігі атмосфераның иондалған қабаттарынан және жер бетінен дәйекті түрде бірнеше рет шағылысу арқылы жиілігі 30-40 МГц-ке дейінгі радиотолқындардың таралуының тағы бір тұрақты механизмінің себебі болып табылады. Осы принцип бойынша таралатын толқын кеңістіктік (ионосфералық) толқын деп аталады.  3. Радиотолқындардың таралуының үшінші механизмі радиотолқындардың шашырауы болатын жергілікті сипаттағы әлсіз электрлік гетерогенділікке байланысты. Бұл шашырау механизмі жердегі радио желілеріндегі 300 МГц-ден астам жиіліктерде ақпарат беру үшін қолданылады.  4. Ғарыш объектісімен байланыс тікелей толқын арқылы жүзеге асырылады, ол атмосфера мен ғарыш кеңістігі арқылы радиоарна арқылы таралады.  Байланыс желісі мен хабар тарату жүйесінің тұрақты жұмысы олардың негізгі техникалық сипаттамаларын тарату шарттарымен келісу жолымен қамтамасыз етіледі. Мұндай сипаттамаларға мыналар жатады: Рпрд, Рміп прм, берілетін ақпарат түрі, σ, күн бағыты. PRD және PRM. Тарату шарттары байланыс желісін пайдалану процесінде де ескеріледі. Егер тарату шарттары уақыт өте келе өзгерсе, онда желінің жұмыс режимі қайта құрылады. Электромагниттi өрiстер мен толқындар Электромагниттi өрiске электр және магниттi құрайтын бiр-бiрiмен жарылмай байланысты. Осы маңайдағы қозғалатын магниттiк өрiс мәлiм болу (тоғы бар өткiзгiш маңай) зарядталатын, өз кезегiнде, магниттiк өрiстi әр түрлi өзгерiс электр өрiсi пайда қылады. Магниттiк өрiс электр өрiсiсiнiң кез келген өзгерiсiнде көрiнiп қалады. Электр өрiсiнiң өзгерiсiнiң Максвелл теорияларына сәйкес жылжуды токтың тогының ерекше формасы сияқты қарау керек. Жылжуды ток электр өрiсi өзгеретiн кеңiстiкте ағады. Кез келген ауытқығыш электр заряды қоршаған кеңiстiк үйрететiн айнымалы электромагниттi өрiстiң көзi болып табылады. Екi өткiзушi шарлар (11.1 суретті қара) бiр-бiрiмен L қашықтықта болатын. Мұндай жүйе электр диполі деп аталады. L-дың өткiзгiшi токтың амплитудасы бойлай тұрақты болып қалады. Мұндай электр диполi Герцтің диполі деп атайды.  11.1 сурет - Герцтің дипольлермен сәулеленген ЭМТ Егер генераторды өшiрсе, онда қоршаған ортада пайда болған электрмагниттiк толқынға таралуға жалғастырады. Егер генератор гармониялық заң бойынша өзгеретiн кернеудi шығарса, онда электромагниттi өрiс жиiлiкпен гармониялық заң бойынша сол уақытында өзгередi. Тербелiстiң нақтылы күйi фазалық деп аталады. Электрмагниттiк толқынды фазаның таратуын жылдамдығын фазалық жылдамдығы деп атайды. Диэлектриктегi электрмагниттiк толқынды фазалық жылдамдық  .Еркiн кеңiстiктерде,   , және  ,Т тербелiстердiң бiр мерзiмiнiң уақытына толқынның өтетін фаза қашықтығы толқын ұзындығы деп аталады:  Толқынның фазасына бiрдей бет толқынның фронты деп аталады. Толқынның фазасы r-дың шартының толығуы r>>  толқынның фазасы сфера бетінде біркалыпты. Мұндай толқын сфералық деп аталады.Электрмагниттiк толқын көз шығарып жатқан энергияны қоршаған кеңiстiкке әкетедi. Қуат толқын алып жүруге болатын Пойнтингтiң векторымен бейнеленедi. Пойнтингтiң векторының бағыты энергияның орын ауыстыруын бағыттың көрсетедi. Қуаттың тең болының бұл векторының модулы, алып жүруге болатын толқынмен жеке алаңды, перпендикуляр векторы арқылы.  .Бағытталмаған сәуле таратқыш үшін  .Радиотолқындардың сәуле тарататын қарапайым электр дiрiлдеткiшi Сым антеннасында тұратын тоқ әрбiрi амплитуда шектерiндегi өзгерiссiз болып есептеле алатын өткiзгiштiң қарапайым кесiндiлерiмен көрсетуге сұқтанады. Мұндай кесiнді қарапайым электр дiрiлдеткiштерi деп атайды. Сонымен бiрге Герц дипольдерін қарапайым электр дiрiлдеткiш сияқты қарауға болады. Қарапайым электр дiрiлдеткiш (11.2 суретті қара) шығарып жатқан өрiс.  11.2 сурет - Қарапайым дiрiлдеткiштiң электромагниттi өрiсі Дірілдеткіш гармониялық тербелiстердiң генераторымен қоздырылады және онда ток ағады:  Математикалық анализ үшiн r>> L және r>> , шарттары орындалатын кеңiстiк нүктеге дипольнiң өрiсi формулалармен анықталып көрсетедi: k толқындық сан деп аталады және фазаның өзгеруін көрсетеді, W шама ортаның толқындық кедергiсі деп аталады. Еркiн кеңiстiктерде,  , және  . Индекстер және  торлардың Есi және (9.2 суретті қара) кеңiстiктерінiң ғасыр жағдайлардың көрсетедi. Е-дегi векторлары және радиотолқын өзара перпендикуляр және жазықтықта, радиотолқынның таратуын перпендикуляр бағыттарына жатады.Шығарып жатқан өрiс сол толқын ұзындығына дiрiлдеткiштiң ұзындығының қатынасы көбiрек ретiнде көбiрек. Шығару ең үлкен бағытта болады - жалқаулық, (Ө= 90°) дипольнiң перпендикуляр өстерi. Бұл бағыттар бас деп аталады. Диполь (Ө= 0° ) өз өсi бойымен сәуле таратпайды. Жазық электрмагниттiк толқындар Барлық нақты сәуле таратқыштар тек қана сфералық толқындарды құрады. Майданның қисықтығының сәуле таратқышынанғы өте алыс жерлерiне бiрақ аз және сияқты ептеген оның бөлiмшелерi жазық қарауға болады. Жазық майдан ие болатын толқын жазық деп аталады.  11.3 сурет - Өрiстердiң Н жазық электрмагниттiк толқынын Е кеңiстiктегi уақыт нақтылы үлестiрiлуі Тамаша диэлектриктегi y өстерi гармониялық жазық толқынды өрiстiң кернеулiгi, қырқылжың бойлай, түрлерде жазылады:  Ем - электр өрiсiсiнiң кернеулiгiнiң амплитудасы. Е және Н векторлары бiр-бiрiне кеңiстiкте перпендикуляр. Толқын хоz жазықтықтың фронтына дәл келедi. Поляризация кеңiстiкте электр өрiсiсiнiң кернеулiгiнiң векторы Е аркылы аныкталады. Егер электр өрiсiсiнiң кернеулiгiнiң векторы кеңiстiкте,бір нүктеде түзу сызықты суреттесе, онда поляризация сызықты деп аталады. Е вектордың аяғының эллиптиялық болса поляризациясы эллипсті суреттейдi. Эллиптиялық поляризацияның жағдайы кейде айналма поляризация болып табылады. Сызықты поляризациялалған толқындар жердiң бедерi туралы Е вектордың жағдайы бойынша танып бiледi. Егер Е вектор жер бетiне перпендикуляр жазықтықта жатса, толқын тiк поляризациясы болады. Көлденең поляризациялалған толқындарда Е векторы жер бетiне параллел жазықтықта жатады. Толқын ұзындығымен мөлшерлес өлшемдерi бөгеуiлiнiң толқынымен айналып өту – дифракция деп аталады. Жердiң бедерi бойлай таралып жатқан радиотолқын (9.5 суретті қара) жердік деп аталады. Толқын ұзындығы неғұрлым ұзын болса, ол соғұрлым жеңiлдеу бөгеуiлге айналады, көбiрек жер толқынына таралады. Ионосферада шағылысу есебiнен таралып жатқан радиотолқын ионосфералық деп аталады   11.4 сурет - Толқындардың 11.5 сурет - ионосфералық тік таралуы тарату жолы Сорып алатын орталардағы радиотолқындарының таратуы Барлық орталар еркiн кеңiстiктен басқа, шындығында тамаша диэлектриктер болып табылмайды. Мысалы, теңiз суларында, толқынның энергияның бiр бөлiгiн топырақта радиотолқындардың таратуында өтедi, жылу ортамен қалқиды. Энергияның жоғалтулары орта немесе арқасында диэлектриялық жоғалтулар өткiзу қабiлетi есебiнен де бола алады. Сорып алатын ортаны өткiзу қабiлетi және жылжудың токтың тығыздықтарының амплитудаларының қатынастарымен сипаттайды  . Ортаның жанында тамаша өткiзгiшке қасиеттерге беттерiнше жақындатылады , тамаша диэлектрикке жанында . |