Радио вълни и честоти

Радио вълни и честоти

КАКВО Е РАДИОВЪЛНИ

Радиовълните - е електромагнитни вълни, които се разпространяват в пространството със скоростта на светлината (300 000 км / сек). Между другото, светлината е също електромагнитни вълни, имащи свойства, подобни на радиовълни (отражение, пречупване, затихване, и т.н.).

Радиовълните се прехвърлят през пространството от енергията, излъчвана от генератора на електромагнитните трептения. И те се произвеждат, когато електрическото поле, например, чрез проводник, когато с променлив електрически ток през пространството или когато искрата на приплъзване т.е. редица бързи последователни токови импулси.

Електромагнитно излъчване се характеризира с честота, дължина на вълната и мощност предава енергия. Честотата на електромагнитната вълна показва колко пъти втора промяна в посоката на радиатор на електрическия ток, а оттам и колко пъти в секунда се променя във всяка точка в пространството на величината на електрическите и магнитните полета. Честота измерва в херци (Hz) - единици носи името на великия учен немски Genriha Rudolfa Херц. 1 Hz - е един колебание в секунда, 1 мегахерца (MHz) - един милион цикъла в секунда. Знаейки, че скоростта на електромагнитните вълни е равна на скоростта на светлината, е възможно да се определи разстоянието между точките на пространство, където електрическата (или магнитна) областта е в същата фаза. Това разстояние се нарича дължина на вълната. Дължината на вълната в метри се изчислява с помощта на формулата:

или приблизително,
където е - честота електромагнитно лъчение в групата MHz.

Формулата показва, че, например, с честота от 1 MHz отговаря на дължина на вълната от около. 300 м честотните увеличава, дължина на вълната намалява с намаляване -. Се предположение. В бъдеще, ще видим, че дължината на вълната има пряко влияние върху дължината на антената за радиото.

Електромагнитните вълни преминават свободно през въздух или пространство (вакуум). Но ако по пътя на вълните се среща с метална тел антена или друг проводим тяло, те му даде енергията си, като по този начин причинява диригента променлив електрически ток. Но не всички от енергията на вълната се абсорбира от диригента, част от нея се отразява от повърхността й и или да се върнете или разпръснати в пространството. Между другото, това се основава на използването на електромагнитни вълни в радара.

Друга полезна собственост на електромагнитни вълни, е способността им да обикалят по пътя си, някои препятствия. Но това е възможно само когато размерът на обекта е по-малка от дължината на вълната, или сравним с него. Така например, за откриване на въздухоплавателното средство, дължината на радарни радиовълни трябва да бъде по-малко от геометрични неговите размери (по-малко от 10 т). Ако тялото е по-голяма от дължината на вълната, тя може да се отрази. Но не може да се отрази. Мислете за военни технологии за намаляване на видимостта на «Стелт», под който се развива подходяща геометрична форма, радиационно-абсорбиращ материал, за да се намали видимостта на обекти за локатори.

Енергията, носен от електромагнитната вълна зависи от силовия генератор (радиатор), а разстоянието до него. Според научните звучи като: притока на енергия на единица площ е пряко пропорционално на мощността на лъчението и обратно пропорционална на квадрата на разстоянието от източника на звук. Това означава, че границите на комуникация зависи от мощността на предавателя, но в много по-голяма степен от разстоянието до него.

радиовълни, използвани в радио заемат област, или повече научно - диапазон от 10 000 m (30 кХц) до 0.1 mm (3,000 GHz). Това е само част от широк спектър на електромагнитните вълни. За радиовълни (чрез намаляване на дължината), последвано от термични или инфрачервени лъчи. След тях е тясната част на видимата светлина, а след това - ултравиолетов спектър, рентгенови лъчи и гама - всички електромагнитни вълни от същото естество, различаващи се само по дължина на вълната и следователно честота.

Въпреки че целият спектър е разделен на региони, границите между тях са насрочени условно. Зони трябва да бъдат непрекъснато един след друг, един в друг и се припокриват в някои случаи.

Международни споразумения целия диапазон на радиовълните, използвани в радио комуникация е разделена на диапазони:

Традиционният "американски" обхват; широко използван мобилни комуникации в Съединените щати. Ние не се получи много по-разпределение.

Да не се бърка с официалното име на честотни ленти с имена на области, разпределени за различни услуги. Заслужава да се отбележи, че големите световни производители на оборудване за наземни модели мобилни комуникации продукция, предназначени да работят в рамките на тези области.

В бъдеще ние ще говорим за свойствата на радиовълни по отношение на тяхното използване в наземна мобилна връзка.

Как да се разпространяват радиовълните

Радиовълните, излъчвани в космоса чрез антена и се разпространяват под формата на електромагнитно поле енергия. И въпреки, че естеството на радиовълни е същата, както и способността им да се разпространява силно зависи от дължината на вълната.

Парцели за радиовълни е проводник на електричество (макар и не много добър). Минавайки над земята, радиовълни постепенно отслабват. Това се дължи на факта, че електромагнитните вълни вълнуват електрически ток в земната повърхност, както и с това, че част от енергията се губи. Т.е. енергия се абсорбира от почвата, където повече от по-къси дължини на вълните (по-висока честота).

Освен това, енергията на вълната е отслабена и поради това, че излъчването се разпространява във всички посоки на пространството, и следователно, по-нататъшното от предавателя приемникът се намира, минималното количество енергия за единица площ и по-малко го пропуска антената.

Дълговълнови предаване на предавателни станции могат да бъдат получени на разстояние от няколко хиляди километра, а нивото на сигнала намалява плавно без прекъсвания. Средни вълни станции могат да бъдат изслушани в рамките на хиляди километри. Що се отнася до къси вълни, енергията си бързо намалява с увеличаване на разстоянието от предавателя. Това обяснява факта, че в първите дни на радио за комуникация е най-вече употребяван дължина на вълната от 1 до 30 km. Дължина на вълната по-къса от 100 метра обикновено се считат за неподходящи за комуникации на далечни разстояния.

Въпреки това, по-нататъшни проучвания са кратки и ultrashort вълни показват, че те се разпадат бързо, когато отиват в близост до земната повърхност. Когато посоката на радиация нагоре вълните се върнат.

Дори през 1902 г. британски математик Оливър Hevisayd (Оливър Хевисайд) и Американската електроинженер Артър Едвин Kennelly (Arthur Едвин Kennelly) почти едновременно прогнозира, че на земята има слой от йонизиран въздух - естествено огледало, отразяващо електромагнитни вълни. Този слой се нарича йоносферата.

Йоносферата на Земята е да се позволи увеличаване на обхвата на разпространение на радио вълни разстояние надвишава линията на зрението. Експериментално тази хипотеза се оказа през 1923 RF импулси, предавани вертикално нагоре и взети върнати сигнали. измерване на времето между изпращането на пулса и получаване на възможност да се определи височината и броят на отражателни слоеве.

Размножаване на дълги и къси дължини на вълните.

Отразена от йоносферата, вълни обратно към Земята, оставяйки под сто километра на "мъртва зона". Пътувах до йоносферата и обратно вълна не е "успокои", и се отразява от повърхността и отново насочва към йоносферата, което се отразява отново, и така нататък. D. По този начин, многократно отразена, радио вълни могат да обикалят няколко пъти на земята.

Установено е, че височината на отражението зависи преди всичко от дължината на вълната. Колкото по-кратък от вълната, по-голямата височина на отражението му се извършва и съответно повече "мъртва зона". Тази връзка е валидна само за късовълнова част на спектъра (до около 25-30 MHz). За по-къси дължини на вълните йоносфера е прозрачен. Вълните проникват през него и си отиват в космоса.

Фигурата показва, че отражението зависи не само от честотата, но и по време на деня. Това се дължи на факта, че йоносферата се йонизира от слънчевата радиация и привечер постепенно губи своята отражение. степента на йонизация също зависи от слънчевата активност, която варира през цялата година и от година на година за седемгодишен цикъл.

Отразяващ слоеве на йоносферата и размножаване на къси вълни съгласно честотата и времето на деня.

VHF радио вълни на границите на имотите са по-напомнят за светлинните лъчи. На практика те не отразяват от йоносферата, много слабо увива около повърхността на земята и се разпространяват в рамките на линията на погледа. Ето защо, обхвата на ниските УКВ. Но има определено предимство за радиокомуникациите. От УКВ вълни се разпространяват в линията на погледа, че е възможно да се разпорежда на радиостанцията в района на 150-200 км един от друг, без взаимно влияние. И това дава възможност за повторно използване на едни и същи честоти на съседни гари.

Разпределение на къси и ultrashort вълна.

Свойствата на радиовълни UHF банда и 800 MHz са още по-близки до светлинните лъчи и по този начин да имат още един интересен и важен собственост. Спомнете си как фенерчето. Светлината от крушката се намира във фокуса на рефлектора се събира в тесен лъч на лъчи, които могат да се изпращат и в двете посоки. Горе-долу едно и също нещо може да се направи с високочестотни радио вълни. огледала, антени могат да ги събират и изпращат тесен лъч. За нискочестотни вълни такава антена не може да бъде построен, защото те са твърде големи, за да си размери (диаметър на огледалото трябва да бъде много по-голяма от дължината на вълната).

Възможността за посока вълна радиация може да се повиши ефективността на системата за комуникация. Това се дължи на факта, че тесен лъч осигурява минимален разход на енергия в страничните направления, което позволява използването на по-малко мощни предаватели за постигане на предварително определен обхвата на комуникация. Постановка радиация причинява по-малко смущение за други комуникационни системи, които не са в обхвата на лъча.

При получаване на радиовълни предимства може да се използва посока радиация. Например, много от тях са запознати с параболични сателитни чинии, като се фокусира радиация сателитен предавател до точката, където сензорът е монтиран приемник. Прилагане на приемната антена в радиоастрономията позволено да се направят редица фундаментални научни открития. Възможност да се съсредоточи на висока честота радиото гарантира широкото им използване в радар, микровълнови комуникации, спътниковото излъчване, безжичен пренос на данни и т.н.

Параболична посока сателитна (снимка от ru.wikipedia.org място).

Трябва да се отбележи, че намаляването на дължината на вълната увеличава затихване и енергия абсорбцията в атмосферата. По-специално, върху разпределението на дължини на вълната по-кратък от 1 см започне да се отрази явления като мъгла, дъжд, облаци, които могат да се превърнат в сериозна пречка, ограничаване обхвата комуникация.

Ние открихме, че разпространението на радио вълни имат различни свойства в зависимост от дължината на вълната и всяка част от радиочестотния спектър се използва, когато е най-добре да се използва своите предимства.

Предишната глава следващата глава