Undele radio și frecvențe

Undele radio și frecvențe

CE ESTE UNDE RADIO

Undele radio - este undele electromagnetice care se propagă prin spațiu cu viteza luminii (300,000 km / sec). Apropo, lumina este, de asemenea, undele electromagnetice având proprietăți similare cu unde radio (reflexie, refracție, atenuare, etc.).

Undele radio sunt transferate prin spațiul energiei emise de generatorul de vibrații electromagnetice. Și acestea sunt produse atunci când câmpul electric, de exemplu, printr-un conductor, atunci când un curent electric alternativ, prin spațiul sau atunci când scânteia alunecare adică un număr de impulsuri de curent succesive rapide.

Radiația electromagnetică este caracterizată prin frecvența, lungimea de undă și puterea de energie transmisă. Frecvența undei electromagnetice indică de câte ori o a doua schimbare în direcția radiatorului a curentului electric, și, prin urmare, numărul de ori pe secundă variază în fiecare punct în spațiu amploarea câmpurilor electrice și magnetice. Frecvența măsurată în Hertz (Hz) - unități numite după marele savant german Genriha Rudolfa Hertz. 1 Hz - este una oscilație pe secundă, 1 megahertz (MHz) - un milion de cicluri pe secundă. Știind că viteza undelor electromagnetice este egală cu viteza luminii, este posibil să se determine distanța dintre punctele de spațiu unde câmpul electric (sau magnetic), se află în aceeași fază. Această distanță este numită lungime de undă. Lungimea de undă în metri se calculează folosind formula:

sau aproximativ,
unde f - frecvența radiației electromagnetice în banda MHz.

Formula arată că, de exemplu, o frecvență de 1 MHz corespunde o lungime de undă de aprox. 300 m crește frecvența, lungimea de undă scade odată cu scăderea -. Ghici ei înșiși. În viitor, vom vedea că lungimea de undă are un impact direct asupra lungimea antenei pentru radio.

Undele electromagnetice trec liber prin aer sau spațiu (vid). Dar, în cazul în care calea undelor se întâlnește o antenă de sârmă de metal sau orice alt organism conductoare, ei i dea energia lor, provocând astfel conductorul un curent electric alternativ. Dar nu toate energia undei este absorbită de conductorul, o parte din ea este reflectată de pe suprafața sa și fie du-te înapoi sau împrăștiate în spațiu. De altfel, acest lucru se bazează pe utilizarea undelor electromagnetice radar.

O altă proprietate utilă a undelor electromagnetice este capacitatea lor de a merge în jurul valorii de pe drum, unele obstacole. Dar acest lucru este posibil numai atunci când dimensiunea obiectului este mai mică decât lungimea de undă, sau comparabile cu ea. De exemplu, pentru a detecta aeronava, lungimea Radiowaves radar trebuie să fie mai mică decât dimensiunile sale geometrice (mai mică de 10 m). În cazul în care organismul este mai mare decât lungimea de undă, se poate reflecta. Dar nu se poate reflecta. Gândiți-vă de tehnologie militară pentru a reduce vizibilitatea «Stealth», sub care a dezvoltat o formă geometrică, material adecvat radiații absorbant pentru a reduce vizibilitatea obiectelor pentru locatoare.

Energia purtata de undei electromagnetice depinde de generatorul de energie (radiator) și distanța până la ea. Conform științifice sună ca: fluxul de energie pe unitatea de suprafață este direct proporțională cu puterea de radiație și invers proporțională cu pătratul distanței de la emițător. Acest lucru înseamnă că intervalul de comunicare depinde de puterea emițătorului, dar într-o măsură mult mai mare pe distanța până la ea.

Undele radio utilizate de radio ocupă o regiune sau mai științific - variază de la 10 000 m (30 kHz), până la 0,1 mm (3000 GHz). Aceasta este doar o parte dintr-un spectru vast de unde electromagnetice. Pentru undele radio (prin scăderea lungimii), urmate de raze termice sau infraroșii. Ca urmare ei este porțiunea îngustă a luminii vizibile, - spectru ultraviolet, raze x și gamma - toate undele electromagnetice de aceeași natură, care diferă numai în lungime de undă și deci frecventa.

Deși întregul spectru este împărțit în regiuni, limitele dintre ele sunt programate în mod convențional. Zonele ar trebui să fie în mod continuu una după alta, între ele și se suprapun în unele cazuri.

Acordurile internaționale gamă întreagă de unde radio utilizate în comunicație radio este împărțit în intervale:

Tradiționala gama „american“; utilizate pe scară largă de comunicații mobile din Statele Unite ale Americii. Noi nu am primit mult de distribuție.

A nu se confunda cu denumirea oficială a benzilor de frecvență cu nume de domenii alocate pentru diferite servicii. Este demn de remarcat faptul că producătorii de echipamente majore din lume pentru modelele mobile terestre produc de comunicare, destinate să lucreze în limitele acestor zone.

În viitor, vom vorbi despre proprietățile undelor radio în ceea ce privește utilizarea lor radio mobil terestru.

Cum de a distribui undele radio

Undele radio emise în spațiu prin intermediul antenei și propaga sub forma de energie câmp electromagnetic. Și, deși natura undelor radio este aceeași, și capacitatea lor de a răspândi puternic depinde de lungimea de undă.

Teren pentru undele radio este un conductor de electricitate (deși nu foarte bun). Trecerea deasupra solului, undele radio slăbi treptat. Acest lucru se datorează faptului că undele electromagnetice excita curenți electrici în suprafața solului, și prin aceea că o parte din energie este irosită. Ie energia este absorbită de sol, în care mai mult de lungimi de undă mai scurte (frecvență mai mare).

Mai mult decât atât, energia valurilor este slăbită, de asemenea, pentru că radiația se propagă în toate direcțiile spațiului, și prin urmare, mai departe de transmițătorul este localizat receptorul, cantitatea minimă de energie pe unitatea de suprafață și cu atât mai puțin trece aproape de antena.

Stații de emisie de transmisie longwave pot fi recepționate la o distanță de câteva mii de kilometri, iar nivelul semnalului scade lin, fără discontinuități. stații de unde medii poate fi auzit într-o mie de kilometri. În ceea ce privește undele scurte, energia lor scade rapid odată cu creșterea distanței de la emițător. Aceasta explică faptul că, în primele zile de radio pentru comunicare este folosit în principal pentru lungimi de undă de la 1 la 30 km. Scurta lungimea de unda de 100 de metri, în general, considerate nepotrivite pentru comunicare pe distanțe lungi.

Cu toate acestea, studii suplimentare sunt scurte și unde ultrascurte au aratat ca se degradeaza rapid, atunci când merg în apropierea suprafeței Pământului. În cazul în care direcția de radiație în sus valuri întoarce.

Chiar și în 1902 matematician britanic Oliver Hevisayd (Oliver Heaviside) și al inginerului electrician american Arthur Edwin Kennelly (Arthur Edwin Kennelly) a prezis că aproape simultan pe pământ există un strat de aer ionizat - oglinda naturale care reflectă undele electromagnetice. Acest strat este numit ionosferă.

ionosfera Pământului a fost de a permite o creștere în intervalul de la distanță de propagare a undei radio, care depășește linia de vedere. Această ipoteză a fost experimental dovedit în 1923. impulsuri RF transmise vertical în sus și semnalele returnate luate. măsurarea timpului între trimiterea și primirea de puls posibil pentru a determina înălțimea și numărul de straturi de reflecție.

Propagarea de lungimi de undă lungi și scurte.

Reflectata din ionosferă, valuri înapoi pe pământ, lăsând sub o sută de kilometri de „zona moartă.“ Călătorit la ionosfera și val din spate nu este „calmează“, și este reflectată de suprafața și re-direcționează spre ionosfera, care se reflectă din nou, și așa mai departe. D. Astfel, reflectat în mod repetat, un val de radio poate merge în jurul valorii de pământ de mai multe ori.

Sa constatat că înălțimea reflexiei depinde în primul rând pe lungimea de undă. Mai scurt val, înălțimea mai mare pe reflectarea ei are loc și, prin urmare, mai „zonă moartă.“ Această relație este valabilă numai pentru partea de undă scurtă a spectrului (până la aproximativ 25-30 MHz). Pentru lungimi de undă mai scurte ionosfera este transparent. Valurile pătrunde prin ea și du-te în spațiu.

Figura arată că reflexia nu depinde numai de frecvență, ci și pe timpul zilei. Acest lucru se datorează faptului că ionosfera este ionizat de radiațiile solare și la căderea nopții își pierde treptat reflexie sale. gradul de ionizare depinde și de activitatea solară, care variază pe tot parcursul anului și de la an la an, pentru un ciclu de șapte ani.

straturi reflectorizante ale ionosferei și propagarea undelor scurte în funcție de frecvența și ora din zi.

unde radio VHF pe gama de proprietăți sunt mai amintesc de razele de lumină. Ei, practic, nu reflectă în afara ionosferei, foarte ușor se înfășoare în jurul suprafața pământului și sunt distribuite în cadrul liniei de vedere. Prin urmare, intervalul de scăzut VHF. Dar există un avantaj clar pentru comunicațiile radio. Din moment ce valuri VHF propaga în linia de vedere, este posibil să se dispună postul de radio în regiunea de 150-200 km unul de altul, fără influență reciprocă. Și vă permite să reutilizați aceleași frecvențe ale stațiilor învecinate.

Distribuția unde scurte și ultrascurte.

Proprietățile undelor radio banda UHF și 800 MHz sunt chiar mai asemănătoare cu razele de lumină și, astfel, au o altă proprietate interesantă și importantă. Să ne amintim cum lanterna. Lumina de la bec situat în punctul central al reflectorului este colectat în fascicul îngust de raze care pot fi trimise în orice direcție. Aproximativ același lucru se poate face cu unde radio de înaltă frecvență. oglinzi, antenele le pot colecta și trimite un fascicul îngust. Pentru undele de joasă frecvență o astfel de antenă nu poate fi construit, pentru că erau prea mari pentru dimensiunea sa (diametrul oglinzii trebuie să fie mult mai mare decât lungimea de undă).

Posibilitatea de radiații val directionala poate crește eficiența sistemului de comunicare. Acest lucru se datorează faptului că fasciculul îngust asigură puterea disipată minimă în direcțiile laterale, ceea ce permite utilizarea de transmițătoare mai puternice pentru a realiza o gamă de comunicare predeterminată. radiații Regizat cauzează mai puține interferențe cu alte sisteme de comunicații, care nu se află în raza de acțiune a fasciculului.

La primirea avantaje unde radio radiații directionale pot fi de asemenea utilizate. De exemplu, mulți sunt familiarizați cu antene de satelit parabolice, concentrându-se emițător de radiații prin satelit, până la punctul în care este montat senzorul receptor. Aplicarea antenei de recepție în radioastronomie permis să facă o serie de descoperiri științifice fundamentale. Abilitatea de a se concentra radio de înaltă frecvență asigură utilizarea lor pe scară largă în radar, comunicarea cu microunde, de radiodifuziune prin satelit, transmisie de date fără fir, etc.

satelit direcțional parabolice (foto de la site-ul ru.wikipedia.org).

Trebuie remarcat faptul că o scădere a lungimii de undă crește atenuarea și energia absorbția în atmosferă. În special, distribuția de lungimi de unda mai mare de 1 cm începe să afecteze fenomene precum ceață, ploaie, nori, care pot deveni un obstacol serios, limitând domeniul de comunicare.

Am constatat că propagarea undelor radio, au proprietăți diferite, în funcție de lungimea de undă și fiecare porțiune a spectrului radio este utilizat în cazul în care cel mai bine este de a folosi avantajele sale.

capitolul anterior capitolul următor