Чинники, що впливають на дальність і якість радіохвиль (стр. 1 из 3)
Зміст
Введення
1. Поняття, класифікація радіохвиль
2. Особливості розповсюдження радіохвиль
3. Чинники, що впливають на дальність і якість радіохвиль
Висновок
Література
Введення
В системах передачі інформації за допомогою радіотехнічних і радіоелектронних приладів розрізняють три ланки: передаючий пристрій, середовище, в якому розповсюджуються радіохвилі, і приймальний пристрій.
Зрозуміло, що якщо радіоелектронна система включає в свій склад тракт розповсюдження, то бездоганна і надійна робота системи в цілому значною мірою визначається також умовами розповсюдження радіохвиль на ділянці, що розділяє передаючу і приймальну антени.
В процесі розповсюдження хвилі піддаються ослабленню і спотворенню. Крім того, на приймальну антену впливають різного роду перешкоди як природного, так і штучного походження. Для забезпечення надійної передачі інформації необхідно, щоб поле сигналу, по-перше, в певне число раз перевищувало рівень перешкод (залежно від умов роботи каналу зв'язку і вимог до надійності). По-друге, сигнали не повинні піддаватися надмірним спотворенням, неминуче виникаючим в процесі розповсюдження. Спотворення повинні знаходитися в межах допустимих норм.
Передача інформації може порушитися або при значному зниженні рівня сигналу (який при цьому вже не виділятиметься на фоні перешкод), або при сильному спотворенні форми сигналу (його розтяганні, дробленні і т. д.).
Радіохвилі, що вільно розповсюджуються, знаходять в сучасній техніці обширні і багатоманітні застосування, а саме: в системах зв'язку, в пристроях радіолокацій, телеметрії, системах управління, в радіонавігації і в багатьох інших випадках. Їх основна перевага полягає в тому, що коли зв'язок встановлюється між фіксованими (наземними) пунктами, то немає необхідності споруджувати між ними, сполучну або направляючу систему. Радіохвилі є єдиним і природним засобом здійснення зв'язку з об'єктами, що пересуваються (автомобілями, кораблями, літаками, космічними кораблями).
1. Поняття, класифікація радіохвиль
Радіохвилями умовно називають електромагнітні хвилі в діапазоні від 100000 м до приблизно 0,1 мм, що, застосовуючи відоме співвідношення між довжиною хвилі і частотою відповідає інтервалу частот від 3000 гц до 3•1012 гц.
Що використовуються в техніці зв'язки хвилі прийнято підрозділяти по десятковій ознаці на діапазони: наддовгих хвиль (СДВ) від 105 до 104 м, довгих хвиль (ДВ) від 104 до 103 м, середніх хвиль (СВ) від 103 до 100 м, коротких хвиль (КВ) від 100 до 10 м, метрових хвиль (МВ) від 10 до 1 м, дециметрових хвиль (ДМВ) від 1 до 0,1 м, сантиметрових хвиль (СМВ) від 10 до 1 см, міліметрових хвиль (ММВ) від 1 см до 1 мм і субміліметрових хвиль (СММВ) від 1 до 0,1 мм Хвилі коротше 0,1 мм відносять до діапазону оптичних хвиль.
Діапазони МВ, ДМВ і СМВ часто називають ультракороткими хвилями. Надвисокими частотами називають частоти діапазонів ДМВ і СМВ.
Швидкість розповсюдження радіохвиль у вільному просторі складає 3 • 108 м/с.
Дифракція радіохвиль - явище, що полягає в тому, що радіохвилі здатні огинати перешкоди. Дифракція виявляється тим сильніше, чим більше довжина хвилі в порівнянні з розмірами перешкод. Наприклад, кілометрові і гектометрові хвилі огинають гори, горби, великі міські будівлі і т.д. В той же час хвилі мікрохвильових діапазонів не огинають ці перешкоди, утворюючи безпосередньо за ними зони радіотіні. Завдяки явищу дифракції хвилі огинають нерівності земної поверхні, розповсюджуючись у вигляді поверхневої (земний) хвилі на відстані, що перевищують дальність прямої видимості.
Рефракція радіохвиль - явище заломлення радіохвиль в атмосфері унаслідок зменшення густини повітря з висотою, що приводить до збільшення дальності розповсюдження поверхневої радіохвилі. При середньому (нормальному) стані атмосфери (температура повітря на рівні моря 15°С, зниження температури з висотою-0,65°С на 100 м, зменшення тиску - дальність розповсюдження поверхневої радіохвилі збільшується на 15 ... 20% в порівнянні з дальністю геометричної видимості (випадок нормальної атмосферної рефракції). При деяких особливих станах атмосфери, коли густина повітря зменшується з висотою швидше, ніж в нормальній атмосфері, може утворитися атмосферний хвилевід (суперрефракція), по якому поверхнева хвиля розповсюджується у декілька разів далі, ніж при нормальній рефракції.
Інтерференція радіохвиль - явище взаємного накладення радіохвиль, що приходять в точку прийому по різних шляхах. Якщо амплітуди радіохвиль, що приходять по двох шляхах різної довжини, однакові, то при співпадаючих фазах результуюче поле подвоюється, при протилежних фазах рівно нулю.[1]
З явищем інтерференції радіохвиль пов'язані завмирання сигналу, а також поява повторних контурів на телевізійному зображенні.
Радіохвилі прийнято також класифікувати за способом розповсюдження у вільному просторі і навкруги земної кулі.
Хвилі, що розповсюджуються у вільному просторі (космосі) від одного космічного об'єкту до іншого, носять назву прямих або вільно що розповсюджуються. До цієї ж категорії можна в деяких випадках віднести хвилі, що розповсюджуються між наземною станцією і космічним об'єктом, а саме в ті випадках, коли впливом щодо тонкого шару атмосфери можна нехтувати.[2]
Радіозв'язок може здійснюватися за допомогою поверхневих і просторових радіохвиль.
Хвилі, що розповсюджуються уздовж сферичної поверхні Землі і частково огинаючі її унаслідок явища дифракції, отримали назву земних або поверхневих. Здатність хвиль огинати перешкоди, що зустрічаються, і дифрагувати навкруги них, визначається співвідношенням між довжиною хвилі і розмірами перешкод. Чим нижче частота сигналу, тим більше дальність розповсюдження поверхневої хвилі. Чим коротше хвилі, тим слабіше виявляється дифракція. З цієї причини УКВ дуже слабо дифрагує навкруги поверхні земної кулі і дальність їх розповсюдження в першому наближенні визначається відстанню прямої видимості.
Ультракороткі хвилі, що розповсюджуються за рахунок розсіяння на неоднорідностях тропосфери на відстань до 1000 км, отримали назву тропосферних.
Нарешті, хвилі довше 10 м, що розповсюджуються навкруги земної кулі на скільки завгодно великі відстані за рахунок однократного і багатократного віддзеркалення від іоносфери (тобто іонізованої оболонки атмосфери), називаються іоносферними або просторовими.
Шари іоносфери: шар Dз найслабішою електронною концентрацією, висота 60 ... 80 км (існує тільки вдень), шар Е з середньою електронною концентрацією, висота 90 ... 150 км, шар F з найвищою електронною концентрацією, висота 190 ... 500 км; влітку розщеплюється на два шари з різною електронною концентрацією: F1(висота 190 ... 230 км) і F2 (висота 230 ... 500 км).
2. Особливості розповсюдження радіохвиль
Міріаметровиє і кілометрові хвилі
Діапазони частот від 3 до 30 кГц - дуже низькі частоти (ОНЧ) і від 30 до 300 кГц - низькі частоти (НЧ).
Поверхнева хвиля володіє яскраво вираженою здібністю до дифракції і забезпечує стійкий надійний радіозв'язок на великих відстанях при використовуванні складних і дорогих антенно-щоглових споруд. На відстані до 400 км розповсюдження відбувається тільки за допомогою поверхневої хвилі, до 3000 км - за допомогою поверхневої і просторової хвиль, понад 3000 км - тільки за допомогою просторової хвилі. Використовуються для радіомовлення і радіонавігації. Основне джерело перешкод -атмосферні розряди. Діапазон міріаметрових хвиль використовується, як правило, для радіозв'язку під водою.
Гектометровиє хвилі. Діапазон частот від 300 кГц до 3 Мгц - середні частоти (СЧ). Здібність поверхневої хвилі до дифракції виражена слабіше, ніж на кілометрових хвилях. В денний час гектометрові хвилі розповсюджуються тільки у вигляді поверхневої хвилі на відстань до 300 ... 500 км над суш і до 800 ... 1000 км над морем, а ночью-с виді поверхневих і просторових хвиль на відстань до 4000 км. Використовуються для службового і любительського зв'язку, а також для радіомовлення.
При зв'язку на декаметрових хвилях можливо поява «зони мовчання» у вигляді кільцевої області, яка укладена між радіусом дії поверхневої хвилі і відстанню, на якій з'являється відображена від іоносфери просторова хвиля. Якість телекомунікації на верхньому рівні діапазону частот може погіршуватися також через те, що в точку прийому окрім основного сигналу приходить з великим тимчасовим зсувом (до 0,1 з) другий сигнал, минулий більш довгий шлях по дузі великого круга (кругосвітня луна).
Мікрохвильові діапазони. Включають метрові хвилі (дуже високі частоти, ОВЧ, 30 ... 300 Мгц), дециметрові хвилі (ультрависокі частоти, УВЧ, 300 ... 3000 Мгц), сантиметрові хвилі (надвисокі частоти, СВЧ, 3 ... 30 ГГц), міліметрові хвилі (украй високі частоти, КВЧ, 30 ... 300 ГГц), дециміліметрові хвилі (300 ... 3000 ГГц). Радіохвилі мікрохвильових діапазонів розповсюджуються тільки за допомогою поверхневої хвилі, оскільки в цих діапазонах просторові хвилі від іоносфери не відображаються. Оскільки дифракція поверхневої хвилі в цих діапазонах майже не виявляється, розповсюдження радіохвиль відбувається тільки в межах прямої видимості.
На метрових хвилях завдяки незначній дифракції дальність прийому може бути дещо більше, ніж дальність прямої видимості, проте в зоні дифракції (зона півтіні і тіні) напруженість поля убуває дуже швидко, прийом телепередач стає нестабільним і нестійким. На метрових хвилях спостерігаються окремі випадки дальнього і наддалекого прийому телепередач унаслідок розсіяння радіохвиль на неоднорідностях атмосфери і віддзеркалення радіохвиль від областей іоносфери з підвищеною іонізацією.