Особенности распространения радиоволн

Содержание Введение 1. Понятие, классификация радиоволн 2. Особенности распространения радиоволн 3. Факторы, влияющие на дальность и качество радиоволн Заключение Литература Введение В системах передачи информации с помощью радиотехнических и радиоэлектронных приборов различают три звена: передающее устройство, среда, в которой распространяются радиоволны, и приемное устройство.Понятно, что если радиоэлектронная система включает в свой состав тракт распространения, то безупречная и надежная работа системы в целом в значительной мере определяется также условиями распространения радиоволн на участке, разделяющем передающую и приемную антенны.

В процессе распространения волны подвергаются ослаблению и искажению. Кроме того, на приемную антенну воздействуют разного рода помехи как естественного, так и искусственного происхождения. Для обеспечения надежной передачи информации необходимо, чтобы поле сигнала, во-первых, в определенное число раз превышало уровень помех (в зависимости от условий работы канала связи и требований к надежности). Во-вторых, сигналы не должны подвергаться чрезмерным искажениям, неизбежно возникающим в процессе распространения.

Искажения должны находиться в пределах допустимых норм. Передача информации может нарушиться либо при значительном снижении уровня сигнала (который при этом уже не будет выделяться на фоне помех), либо при сильном искажении формы сигнала (его растягивании, дроблении и т. д.). Свободно распространяющиеся радиоволны находят в современной технике обширные и многообразные применения, а именно: в системах связи, в радиолокационных устройствах, телеметрии, системах управления, в радионавигации и во многих других случаях.

Их основное преимущество заключается в том, что когда связь устанавливается между фиксированными (наземными) пунктами, то нет необходимости сооружать между ними, соединительную или направляющую систему. Радиоволны являются единственным и естественным средством осуществления связи с передвигающимися объектами (автомобилями, кораблями, самолетами, космическими кораблями). 1. Понятие, классификация радиоволн Радиоволнами условно называют электромагнитные волны в диапазоне от 10 м до примерно 0,1 мм, что, применяя известное соотношение между длиной волны и частотой соответствует интервалу частот от 3000 гц до 3•1012 гц. Используемые в технике связи волны принято подразделять по десятичному признаку на диапазоны: сверхдлинных волн (СДВ) от 105 до 104 м, длинных волн (ДВ) от 104 до 103 м, средних волн (СВ) от 103 до 100 м, коротких волн (КВ) от 100 до 10 м, метровых волн (МВ) от 10 до 1 м, дециметровых волн (ДМВ) от 1 до 0,1 м, сантиметровых волн (СМВ) от 10 до 1 см, миллиметровых волн (ММВ) от 1 см до 1 мм и субмиллиметровых волн (СММВ) от 1 до 0,1 мм. Волны короче 0,1 мм относят к диапазону оптических волн. Диапазоны МВ, ДМВ и СМВ часто называют ультракороткими волнами.

Сверхвысокими частотами называют частоты диапазонов ДМВ и СМВ. Скорость распространения радиоволн в свободном пространстве составляет 3 • 108 м/с. Дифракция радиоволн - явление, состоящее в том, что радиоволны способны огибать препятствия.

Дифракция проявляется тем сильнее, чем больше длина волны по сравнению с размерами препятствий. Например, километровые и гектометровые волны огибают горы, холмы, большие городские здания и т. д. В то же время волны микроволновых диапазонов не огибают эти препятствия, образуя непосредственно за ними зоны радиотени.

Благодаря явлению дифракции волны огибают неровности земной поверхности, распространяясь в виде поверхностной (земной) волны на расстояния, превышающие дальность прямой видимости.

Рефракция радиоволн - явление преломления радиоволн в атмосфере вследствие уменьшения плотности воздуха с высотой, приводящее к увеличению дальности распространения поверхностной радиоволны. При среднем (нормальном) состоянии атмосферы (температура воздуха на уровне моря 15°С, снижение температуры с высотой-0,65°С на 100 м, уменьшение давления - дальность распространения поверхностной радиоволны увеличивается на 15 20% по сравнению с дальностью геометрической видимости (случай нормальной атмосферной рефракции). При некоторых особых состояниях атмосферы, когда плотность воздуха уменьшается с высотой быстрее, чем в нормальной атмосфере, может образоваться атмосферный волновод (суперрефракция), по которому поверхностная волна распространяется в несколько раз дальше, чем при нормальной рефракции.

Интерференция радиоволн - явление взаимного наложения радиоволн, приходящих в точку приема по разным путям.

Если амплитуды радиоволн, приходящих по двум путям различной длины, одинаковы, то при совпадающих фазах результирующее поле удваивается, при противоположных фазах равно нулю. С явлением интерференции радиоволн связаны замирания сигнала, а также появление повторных контуров на телевизионном изображении. Радиоволны принято также классифицировать по способу распространения в свободном пространстве и вокруг земного шара. Волны, распространяющиеся в свободном пространстве (космосе) от одного космического объекта к другому, носят название прямых или свободно распространяющихся.

К этой же категории можно в некоторых случаях отнести волны, распространяющиеся между наземной станцией и космическим объектом, а именно в те случаях, когда влиянием относительно тонкого слоя атмосферы можно пренебречь. Радиосвязь может осуществляться с помощью поверхностных и пространственных радиоволн.

Волны, распространяющиеся вдоль сферической поверхности Земли и частично огибающие ее вследствие явления дифракции, получили название земных или поверхностных. Способность волн огибать встречаемые препятствия и дифрагировать вокруг них, определяется соотношением между длиной волны и размерами препятствий. Чем ниже частота сигнала, тем больше дальность распространения поверхностной волны. Чем короче волны, тем слабее проявляется дифракция.

По этой причине УКВ очень слабо дифрагирует вокруг поверхности земного шара и дальность их распространения в первом приближении определяется расстоянием прямой видимости. Ультракороткие волны, распространяющиеся за счет рассеяния на неоднородностях тропосферы на расстояние до 1000 км, получили название тропосферных. Наконец, волны длиннее 10 м, распространяющиеся вокруг земного шара на сколь угодно большие расстояния за счет однократного и многократного отражения от ионосферы (т. е. ионизированной оболочки атмосферы), называются ионосферными или пространственными.

Слои ионосферы: слой D с наиболее слабой электронной концентрацией, высота 60 80 км (существует только днем), слой Е со средней электронной концентрацией, высота 90 150 км, слой F с наиболее высокой электронной концентрацией, высота 190 500 км; летом расщепляется на два слоя с различной электронной концентрацией: F1 (высота 190 230 км) и F2 (высота 230 500 км). 2.

Особенности распространения радиоволн

Диапазон мириаметровых волн используется, как правило, для радиосвязи ... Диапазон частот от 300 кГц до 3 МГц - средние частоты (СЧ). А если электронов мало, то дальнее прохождение наблюдается только на н... Здесь сравнительно мало свободных электронов. От области D хорошо отра... Обычно это даёт возможность принимать станции, расположенные на против...

|трассам можно передавать одно-два телеграфных сообщения, тропосферные каналы способны пропускать одну телевизионную передачу или 120 телефонных разговоров.

Однако качество передачи по тропосферным каналам заметно уступает передаче по радиорелейным линиям связи обычного типа. Для получения такой относительной широкополосности приходится принимать энергичные меры для борьбы с замираниями, сопровождающими тропосферное распространение волн. Достигается это применением на каждом конечном пункте линий связи двух передатчиков по 10—15 квт, работающих на различных частотах, и двух больших антенн (обычно параболических, размером 20X20 м), четырех отдельных приемных устройств для осуществления разнесения по частоте и в пространстве.

Заключение Для радиосвязи используются следующие 12 диапазонов радиоволн, границы которых по частоте определяются соотношением 0,3•10N-3•10N (здесь N — номер диапазона): четвертый — мириаметровые волны (100—10 км), пятый — километровые волны 10—1 км), шестой — гектометровые волны (1000—100 м), седьмой— декаметровые волны (100—10 м), восьмой - метровые волны (10—1 м), девятый — дециметровые волны (1,0—0,1 м), десятый — сантиметровые волны (10—1 см), одиннадцатый — миллиметровые волны (10 — 1 мм), двенадцатый — децимиллиметровые волны (1,0—0,1 мм). В системах оптической и лазерной связи применяются частоты четырнадцатого и пятнадцатого диапазонов (до 1015 Гц). Диапазон мириаметровых волн (3— 30 кГц) используется, как правило, для радиосвязи под водой, диапазоны километровых (30—300 кГц) и гектометровых (300— 3000 кГц) волн применяются в звуковом радиовещании и международной спасательной службе.

На декаметровых волнах (коротковолновый диапазон 3—30 МГц) работают системы дальнего звукового радиовещания, дальней радиотелефонной и телеграфной радиосвязи. Современные системы радиосвязи, предназначенные для передачи многоканальных телефонных сообщений, телевидения, передачи данных со скоростями до десятков мегабит в секунду, работают в метровом (30—300 МГц), дециметровом (300—3000 МГц) и сантиметровом (3—30 ГГц) диапазонах волн. Общий вывод заключается в том, что надежность работы радиоэлектронной системы, составной частью которой является тракт распространения радиоволн, в полной мере определяется также надежностью прохождения волн по тракту.

Именно в этом и заключается роль процессов распространения в современной радиоэлектронике.

Литература 1. Альперт Я. Л Гусева Э. Г Флигель Д. С. Распространение низкочастотных электромагнитных волн в волноводе Земля — ионосфера М.: Изд-во «Наука», 1977. 2. Долуханов М. П. Распространение радиоволн М.: Советское «Радио», 1972. 3. Справочная книга радиолюбителя. /Под ред. Н. И. Чистякова. – М. : Радио и связь, 1990. 4. Справочник по радиоэлектронным системам. / Под ред. Б. Х. Кривицкого. – М. : Энергия, 1979. 5. Фейнберг Е. Л. Распространение радиоволн вдоль земной поверхностн М.: Изд-во АН СССР, 1979. 6. Фок В. А. Дифракция радиоволн вокруг земной поверхности М.: Изд-во АН СССР, 1979. 7. Фок В. А. Проблемы дифракции и распространение электромагнитных волн М.: Советское «Радио», 1970. 8. Черный Ф. Б. Распространение радиоволн М.: Советское «Радио», 1975.