КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

МАНЕНКОВ В.И.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА

Конспект лекций по дисциплине

Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства

для студентов очной формы обучения

специальности 201200

Астрахань 2004

УДК 621.396.67

Создатель: к.т.н., доцент В.И. Маненков

Рецензент: к.т.н., доцент В.В. Лаптев

Редактор: д.т.н., доктор В.Н Дмитриев

Маненков В.И. Распространение радиоволн и КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ антенно-фидерные устройства: Конспект лекций/ АГТУ. – Астрахань, 2004. – 50 с.

В учебном пособии изложены теоретические сведения по распространению радиоволн и антенно-фидерным устройствам «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства» заходит в цикл особых дисциплин специальности 201200.

Учебное пособие утверждено на заседании методического совета факультета

«___» __________2004 г., протокол № _______

ã Астраханский муниципальный технический институт

Лекция 1. ВВЕДЕНИЕ

Предназначение передающих и КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ приемных антенн. Воздействие окружающие среды на условие распространения радиоволн. Систематизация радиоволн по спектрам. Главные задачки теории антенн: внутренняя и наружняя задачки теории антенн. Главные задачки теории распространения радиоволн.

Введение

Антенна (А.), устройство для излучения и приёма радиоволн.

Передающая антенна конвертирует энергию электрических колебаний высочайшей частоты, сосредоточенную в выходных колебательных цепях радиопередатчика КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ, в энергию излучаемых радиоволн. Преобразование основано на том, что, как понятно, переменный электронный ток является источником электрических волн. Это свойство переменного электронного тока в первый раз установлено Г. Герцем в 80-х гг. 19 в. на базе работ Дж. Максвелла.

Приёмная антенна делает оборотную функцию – преобразование энергии распространяющихся радиоволн в энергию, сосредоточенную КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ во входных колебательных цепях приёмника. Формы, размеры и конструкции антенн многообразны и зависят от длины излучаемых либо принимаемых волн и предназначения А. Используются А. в виде отрезка провода, композиций из таких отрезков, отражающих железных зеркал различной конфигурации, полостей с металлическими стенами, в каких вырезаны щели, спиралей из железных проводов КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ и др.

Систематизация ВОЛН ПО Спектрам ЧАСТОТ И Методу РАСПРОСТРАНЕНИЯ

Любая система передачи сигналов состоит из 3-х главных частей: передающего устройства, приемного устройства и промежного звена – соединяющей полосы. В радиолинии роль промежного звена делает среда, место, в каком распространяются радиоволны. Для подвижной связи употребляется распространение радиоволн по естественным трассам КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ, т.е. в критериях, когда средой служат поверхность и атмосфера Земли либо галлактическое место. Среда распространение радиоволн – звено в радиолинии, которое фактически не поддается управлению. В свободном пространстве электрические волны распространяются радиально от источника со скоростью c = 3×108 м/с и не испытывают поглощения.

Воздействие среды на распространение радиоволн проявляется в КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ изменении амплитуды поля волны, изменении скорости и направления распространения волны, в повороте плоскости поляризации волны, в искажении передаваемых сигналов. При исследовании распространения радиоволн появляются главные задачки:

1) расчет энергетических характеристик радиолинии – выбор мощности передающего устройства либо определение мощности сигнала на входе приемного устройства;

2) определение хорошей рабочей волны КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ при данных критериях распространения определение настоящей скорости и настоящего направления прихода сигнала;

3) исследование вероятных искажений передаваемого сигнала и разработка мер по их устранению.

Для решения этих задач изучаются электронные характеристики поверхности и атмосферы Земли и физические процессы распространения радиоволн.

Условия распространения радиоволн по естественным трассам определяются многими факторами, так что КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ полный их анализ оказывается очень сложным. Потому в каждом определенном случае строят модель трассы распространения радиоволн, выделяя те причины, которые оказывают основное воздействие.

Земная поверхность оказывает существенное воздействие на распространение радиоволн: поверхность Земли отчасти поглощает и отражает радиоволны; сферичность земной поверхности (средний радиус земного шара6370 км) также оказывает влияние КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ на распространение радиоволн. Радиоволны, распространяющиеся в конкретной близости (в масштабе длины волны) от поверхности Земли, именуют земными радиоволнами.

При разработке модели распространения земных радиоволн атмосферу можно считать не всасывающей средой. По мере надобности усложнения модели вносятся поправки с учетом диэлектрической и магнитной проницаемостей атмосферы.

В окружающей земной шар атмосфере КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ различают две области, оказывающие воздействие на распространение радиоволн: тропосферу и ионосферу.

Тропосфера – приземная область атмосферы, простирающаяся до высоты 10…15 км – неоднородна как в вертикальном направлении, так и повдоль земной поверхности; ее электронные характеристики зависят от метеорологических критерий. Тропосфера оказывает влияние на распространение земных волн и обеспечивает распространение так именуемых КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ тропосферных волн. Распространение тропосферных волн связано с рефракцией (искривлением линии движения волны) в неоднородной тропосфере, также с рассеянием и отражением радиоволн от неоднородностей тропосферы.

Ионосфера – от 50…80 км и приблизительно до 10000 км над поверхностью Земли. В этой области плотность газа очень мала и газ ионизирован, т. е. имеется огромное число свободных электронов (приблизительно КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ 103 … 106 электронов в 1 см3 воздуха). Присутствие свободных электронов значительно оказывает влияние на электронные характеристики газа и обусловливает возможность отражения радиоволн от ионосферы. Методом поочередного отражения от ионосферы и поверхности Земли радиоволны распространяются на очень огромные расстояния (к примеру, недлинные волны могут пару раз огибать земной шар). Ионосфера является КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ неоднородной средой, и радиоволны рассеиваются в ней, что также обусловливает возможность распространения радиоволн на огромные расстояния. Радиоволны, распространяющиеся методом отражения от ионосферы либо рассеяния в ней, будем именовать ионосферными волнами. На условия распространения ионосферных волн характеристики земной поверхности и тропосферы оказывают влияние не много.

За пределами ионосферы плотность газа и КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ электрическая плотность уменьшаются и на расстоянии 3…4,5 радиусов земного шара, атмосфера Земли перебегает в галлактическое место, где газ стопроцентно ионизирован, плотность протонов равна плотности электронов и составляет всего 2…20 эл/см3. Условия распространения радиоволн в космосе близки к условиям распространения в свободном пространстве. Таким макаром, оказывается вероятным рассматривать раздельно воздействие КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ на распространение радиоволн земной поверхности, тропосферы, ионосферы и галлактического места.

К радиоволнам относят электрические колебания, длина волны которых лежит в границах от 2×10–9 до 105 м, что соответствует частотам колебаний от 15×1010 до 3×10–3 МГц.

Зависимо от длины рабочей волны воздействие одной и той же среды проявляется в большей либо наименьшей степени КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ. В связи с этим для удобства выбора модели трассы электрические волны делят; на спектры – табл. 1. Волны каждого из диапазонов имеют свои особенности распространения, но на границах диапазонов не существует резких конфигураций этих особенностей.

Таблица 1 – Рассредотачивание электрических волн по спектрам

Спектр Длина волны в свободном пространстве, м Частота, МГц Область внедрения
Сверх КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ длинноватые волны (СДВ) 100 000…10 000 3e-3 … 3e-2 Радионавигация, радиотелеграфная связь, метеослужба
Длинноватые волны (ДВ) 10000…1000 3e-2 … 3e-1 Радиотелеграфная и радиотелефонная связь, радиовещание, радионавигация
Средние волны (СВ) 1000…100 3e-1 … 3 Радиотелеграфная и радиотелефонная связь, радиовещание, радионавигация
Недлинные волны (КВ) 100…10 3 … 30 Радиотелеграфная и радиотелефонная связь, радиовещание, радиолюбительская связь
Ультракороткие волны (УКВ): метровые дециметровые сантиметровые миллиметровые 10…0,001 10…1 1…0,1 0,1…0,01 0,01…0,001 30 … 3e5 30 … 300 300 … 3000 3000…3e4 3e4 … 3e КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И СПОСОБУ РАСПРОСТРАНЕНИЯ5 Радиовещание, телевидение, радиолокация, галлактическая радиосвязь, радиолюбительская связь Телевидение, радиолокация, радиорелейная связь, галлактическая радиосвязь Радиолокация, радиорелейная связь, галлактическая радиосвязь Радионавигация и т.д.
Волны оптического спектра: инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые 1e-3 … 7,5e-7 7,5e-7 … 4e-7 4e-7 … 20e-10 3e5…4e8 4e8…7,5e8 7,5e8…15e10 Квантовая радиоэлектроника, пассивная и активная радиолокация


klassifikaciya-sostavlenie-i-oformlenie-graficheskoj-markshejderskoj-dokumentacii.html
klassifikaciya-sovremennih-metodik-mt.html
klassifikaciya-soyuzov-po-stroeniyu.html