Особенности распространения электромагнитных волн коротковолнового и ультракоротковолнового диапазонов. доклад 1. Особенности распространения электромагнитных волн коротковолнового и ультракоротковолнового диапазонов. Электромагнитная волна
 Скачать 17.17 Kb.
|
|
Особенности распространения электромагнитных волн коротковолнового и ультракоротковолнового диапазонов. Электромагнитная волна – синусоидальное электромагнитное колебание в пространстве. Общепринятое сокращение – ЭМВ. Электромагнитная волна – это свет, тепловые лучи невидимого инфракрасного диапазона, рентгеновские лучи и радиоволны. Разница лишь в длине волны. Электромагнитные волны, это по своей сути - направленный поток фотонов, которые способны переносить энергию (информацию) в пространстве со скоростью света. Источником радиоволны может быть любой электрический проводник, в котором движется переменный электрический ток. На практике, источником радиоволны является высокочастотный генератор, колебательная энергия которого, распространяется в пространство через радиоантенну. Общие свойства радиоволн: 1) Дифракция - явление огибания препятствий. Наиболее сильно дифракция сказывается в случае, когда геометрические размеры препятствий соизмеримы с длиной волны. 2) Рефракция - явление искривления или преломления волн при распространении их в неоднородной среде. 3) Интерференция - явление взаимодействия (сложения) волн. 4) Отражение от токопроводящих поверхностей. 5) Поглощение средой при распространении. Дальность распространения электромагнитной волны зависит от ее частоты и мощности излучения. Электромагнитные волны (радиоволны) распространяются в разных средах с разной скоростью. Скорость распространения радиоволн в вакууме приблизительно равна скорости света 300 000 км/сек. В воздухе радиоволны распространяются с чуть меньшей скоростью, но не на много, поэтому принимается та же цифра 300 000 км/сек. Поскольку обыкновенная вода обладает электропроводностью, то её поверхность для радиоволн является отражателем, а часть энергии радиоволн тратится на нагрев поверхностных слоев воды. Металлы не пропускают радиоволны, отражая всю энергию электромагнитных колебаний. Длина электромагнитной волны связана с частотой колебаний через скорость её распространения в вакууме (скорость света): f=c/ λ где: f – частота, λ – длина волны, с – скорость света, равная 300 000 км/сек. Радиоволны подразделяются на несколько диапазонов: Сверхдлинные "СДВ" – частотой 3 – 30 кГц, с длиной волны 100 - 10 км; Длинные "ДВ" – частотой 30 – 300 кГц, с длиной волны 10 - 1 км; Средние "СВ" – частотой 300 – 3000 кГц, с длиной волны 1000 - 100 метров; Короткие "КВ" – частотой 3 – 30 МГц, с длиной волны 100 - 10 метров; Ультракороткие "УКВ", включающие: метровые "МВ" – частотой 30 – 300 МГц, с длиной волны 10 - 1 метра; дециметровые "ДМВ" – частотой 300 – 3000 МГц, с длиной волны 10 - 1 дм; сантиметровые "СМВ" – частотой 3 – 30 ГГц, с длиной волны 10 - 1 см; миллиметровые "ММВ" – частотой 30 – 300 ГГц, с длиной волны 10 - 1 мм; субмиллиметровые"СММВ"– частотой300 – 6000 ГГц с длиной волны 1– 0,05мм; Диапазоны от дециметровых, до миллиметровых волн, из-за их очень высокой частоты называют сверхвысокими частотами "СВЧ". Кроме деления радиоволн на диапазоны необходимо добавить, что в зависимости от направления и путей распространения радиоволн, они бывают поверхностные (земные) – распространяющиеся вдоль земной поверхности от радиопередатчика, до приемника, без использования верхних слоев атмосферы и пространственные – распространяющиеся через верхние слои атмосферы и с отражением от ионосферы. Существует понятие, чем выше длина волны (меньше частота), тем она больше способна огибать препятствия. И наоборот, чем короче длина волны (выше частота), тем прямолинейнее радиоволна распространяется. Длинные волны способны распространяться вдоль поверхности земли и воды, но едва достигают ионосферы. Это свойство используется для организации связи с морскими судами – связь имеется практически в любой точке моря. Средние волны распространяются вдоль поверхности земли и воды, а также отражаются ионосферой. Короткие волны распространяются "скачками", периодически отражаясь от ионосферы и земной поверхности, огибая земной шар. Ультракороткие волны и более высокие частоты распространяются прямолинейно, как свет от любого источника света, они не способны изгибаться вдоль земного шара, а ионосфера для них прозрачна и они уходят в космическое пространство. Примером использования радиоволн диапазонов УКВ, ДМВ и СМВ является импульсная радиолокация, где свойство прямолинейного распространения радиоволн этих диапазонов используется для точного определения пространственных координат самолётов, стай птиц и других воздушных объектов. Даже проводится разведка погоды – уровня и интенсивности облачности на больших расстояниях. Сильное влияние на распространение радиоволн оказывают препятствия. Как правило, препятствия обладают отражающим свойством. В качестве препятствий могут выступать различные предметы как природного, так и искусственного происхождения. Как было написано ранее, радиоволны отражаются от земной поверхности. Стоит отметить, что если грунт сильно сухой (например, в пустыне), то отражение радиоволн намного хуже, чем когда земля сырая от дождя. Так, расстояние связи у одной и той же аппаратуры связи на море на 50 – 70 процентов больше, чем на суше. Отражают радиоволны деревья и облака. Перечисленные естественные препятствия являются хорошими отражателями, потому что в их состав входит вода. К искусственным препятствиям, отражающим радиоволны относятся различные металлические конструкции, в том числе арматура зданий и сооружений. Для передачи информации радиоволну необходимо модулировать сигналом, содержащим информацию. Длинные, средние и короткие волны обычно имеют амплитудную модуляцию - amplitude modulation, и обозначаются как - "АМ". Ультракороткие волны обычно имеют частотную модуляцию, что на английском звучит - frequency modulation, и обозначаются как - "FМ". Распространение ультракоротких волн. Радиоволны этого диапазона распространяются в основном по прямолинейным траекториям, и для них практически не свойственна дифракция, они слабо отражаются от тропосферы, не испытывают регулярных отражений от ионосферы, уходя в космическое пространство. Радиус действия систем передачи, работающих в этих диапазонах, ограничен в основном пределами прямой (оптической) видимости между передающей и приемной антеннами. Незначительная дифракция радиоволн (огибание сферической поверхности Земли у горизонта) и слабая рефракция (отклонение направления распространения радиоволн от прямолинейного) в нижних слоях тропосферы несколько увеличивают расстояние радиовидимости (примерно на 15 %). Для осуществления связи на большие расстояния необходимо между пунктами А и Б устанавливать промежуточные станции (или ретрансляторы) либо поднимать антенны на большие высоты. Первый принцип используется в радиорелейных системах передачи, где станции располагаются на расстоянии 50...70 км. Для увеличения зоны обслуживания телевизионного вещания используются антенны, расположенные на башнях большой высоты. Связь в пределах радиовидимости характеризуется возможностью одновременного прихода в точку приема не только прямой волны, но и волны, отраженной от земной поверхности. |