КЛАСИФІКАЦІЯ, ОСОБЛИВОСТІ РОЗПОВСЮДЖЕННЯ І ЗАСТОСУВАННЯ РАДІОХВИЛЬ

Як вже було сказано, при протіканні струму по антені навколо неї, подібно тому, як по поверхні води розходяться хвилі від кинутого каменя, в навколишній простір йдуть електромагнітні хвилі.

Залежність напруженості поля від відстані (рис. 1.5) показана для якогось моменту часу. Електромагнітні хвилі віддаляються від антени з швидкістю з = 3-108 м/с. Якщо відомо, скільки коливань / здійснюється за 1 з, то нескладно визначити відстань між максимумами (мінімумами) напруженості електричного поля:

Рис. 1.5. Зміна напруженості поля в оточуючому антену просторі: Е, В/м — напруженість електричного довжиною ХВИЛІ. Оскільки поля; /., км — відстань від антени

Цей параметр називається довжиною хвилі. Оскільки довжина хвилі і частота зв'язані однозначно, то радіосистему можна охарактеризувати, назвавши або частоту, або довжину хвилі (табл. 1.1).

Таблиця 1-1. Класифікація радіохвиль, використовуваних в радіосистемах зв'язку, віщання, навігації, метрології і ін.

Як видно з табл. 1.1, для роботи радіосистем використовується достатньо широкий спектр частот.

Радіохвилі різних діапазонів мають свої особливості розповсюдження. Разом з тим є ряд закономірностей, які характерні для радіохвиль різної довжини:

1) чим більше довжина хвилі в порівнянні з розміром препятст вія, тим у меншій мірі перешкода заважає її распростране нію; звідси витікає, що кілометрові і декакилометровиє хвилі безперешкодно огинають нерівності, що все є на Землі, гек- тометровиє і, тим більше, дськаметровиє хвилі розповсюджуються над земною поверхнею по-різному залежно від рельєфу, ульт ракороткие хвилі розповсюджуються в межах прямої видимості, тобто подібно до оптичного випромінювання;

2) чим довша хвиля, тим глибше вона проникає у воду і землю;

3) чим коротша хвиля, тим "жорсткіше" стає випромінювання, тобто тим гірше за радіохвилю огинають перешкоди і вільніше проходять крізь іонізоване середовище (наприклад, радіохвилі з Я > 100 м не ви ходять за межі земної іоносфери, а для радіохвиль з Я < 1 м іоносфера "прозора").

Освоєння електромагнітних хвиль для передачі інформації почалося з щонайдовших, оскільки створювати їх і управляти ними технічно найпростіше. З розвитком електронної техніки радіосистеми поступово освоїли область вищих частот, оскільки саме на високих частотах вдалося реалізувати передачу телевізійних зображень і багатоканальних повідомлень, направлене випромінювання радіохвиль і інші корисні технічні рішення.

В даний час в діапазонах кило-, гекто- і дека-метрових хвиль передаються в основному мовні програми, частково — сигнали точного часу і здійснюється обмежений вид спеціальних магістральних зв'язків.

Найбільш насищени по кількості, видам передаваної інформації і по використовуваних технічних засобах метровий і дециметровий діапазони. У цих діапазонах ведеться телевізійне віщання, весь низовий (на відстань менше 100 км) радіозв'язок, високоякісне радіомовлення, у тому числі і стереофонічне, з частотною модуляцією.

У сантиметровому і міліметровому діапазонах хвиль здійснюється передача багатоканальних повідомлень як наземними засобами зв'язку — радіорелейними станціями, так і з використанням штучних супутників Землі. Крім того, дякуючи тому, що в цих діапазонах достатньо легко створювати антени з вузьконаправленим випромінюванням (прийомом), в них працюють більшість навігаційних і радіолокацій систем, які дозволяють з достатньо високою точністю (до 5 см) визначати просторове положення різних об'єктів, випромінюючих і не випромінюючих електромагнітні хвилі. Застосування міліметрових хвиль обмежується тим, що із зменшенням довжини вони інтенсивно поглинаються опадами, водяними парами і газами, складовими повітря.

АНТЕНИ

У радіотехніці застосовується безліч антен, які по своїх параметрах, принципі дії, конструкції і інших особливостях підрозділяються на достатньо велику кількість видів. За найбільш загальними принципами їх можна згрупувати так, що вдасться розглянути особливості антен різних діапазонів.

Для більшості антен необхідна сумірність їх розмірів з довжиною хвилі, тобто довжина (висота) антени повинна бути рівна Я/4, Я/2, Я і т.д. З цього витікає необхідність будівництва антен-щогл (рис. 1.6) , які у радіопередавачів кило- і гектометрового діапазонів нерідко досягають висоти 300...500 м. Але і такої висоти деколи буває мало.

Рис. 1.6. Радіопередавач з антеною кило- і гекто-метрового діапазонів хвиль:

I — антена-щогла; 2 — опора-ізолятор; 3 — що утримують відтяжки

Умова сумірності розмірів в діапазоні декаметрових хвиль реалізується без особливих технічних труднощів, тому часто можна побачити антени цього діапазону, звані напівхвилевими горизонтальним і вертикальним диполями (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Радіопередавачі декаметрового діапазону з горизонтальним (а) і вертикальним (б) напівхвилевими диполями:

1 — опори-щогли; 2 — ізолятори; 3 — потовщені провідники завдовжки Я/4

При виконанні умови сумірності розмірів передавач добре узгоджується з антеною, тобто антена випромінює в навколишній простір ту, що майже всю подається на неї від передавача енергію.

У діапазоні метрових і, тим більше, дециметрових хвиль технічно виконати цю умову не представляє праці. Тому до антен пред'являється нова вимога — створення направленого випромінювання. Ця властивість характеризується коефіцієнтом направленої дії (КНД) антени D, чисельно рівним відношенню квадрата напруженості електричного поля у напрямі максимального випромінювання даної антени Е% .к квадрату напруженості поля, що створюється ненапрямленим (ізотропним) випромінювачем ?% при однаковій потужності, що підводиться, і однаковому видаленні від антен:

Згідно принципу Гюйгенса, чим більші розміри випромінювача, тим більше направлено він випромінює і тим більший у нього КНД.

Цей коефіцієнт в свою чергу зв'язаний дуже простим співвідношенням із зрозумілішим параметром G, званим коефіцієнтом посилення (КУ) антени:

де г] — коефіцієнт корисної дії антени (для більшості антен ?j ~ 1).

Звідси слідує:

1) КУ антени показує, в скільки разів збільшиться квадрат напруженості поля у напрямі максимального випромінювання, якщо замість ізотропної антени використовувати дану антену;

2) якщо в точці прийому напруженість поля була достатньою, то використання антени з великим КУ дозволяє в стільки ж разів зменшити потужність, що віддається передавачем;

3) застосування антени із заданим КУ як приймальня по зволяєт поліпшити якість прийому, оскільки антена, володіючи про странственной вибірковістю, ослабляє всі сигнали, що приходять не з головного напряму.

У метровому і дециметровому діапазонах хвиль антени з великим КУ створюють головним чином за рахунок утворення антенних грат з елементарних напівхвилевих антен. Такі грати бувають одно- і двовимірні (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Антенні вібраторні грати:

а — трьохвібраторна одновимірна подовжня; б — трьохвібраторна одновимірна поперечна; у —трехвибраторная двовимірна

У діапазонах санті- і міліметрових хвиль можна достатньо просто зробити антенні грати, розміри яких значно більше довжини хвилі. У цих діапазонах простіше і ефективніше виявляються антени у вигляді увігнутого дзеркала, у фокусі якого знаходиться елементарна антена (опромінювач), наприклад, напівхвилевий диполь, сполучений з передавачем або приймачем. Не дивлячись на те, що антену, розміри якої набагато більше довжини хвилі, зробити легко, КУ більш 10s одержати практично неможливо, оскільки цьому перешкоджають неточності виготовлення дзеркала (установки елементів грат). Принцип дії двох антен даних діапазонів показаний на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Дзеркальні антени:

а — однодзеркальна; б — двухзеркаль-паю; / — велике дзеркало; 2 — опромінювач; 3 — мале дзеркало

Детальніший опис типів і параметрів антен не входить в завдання даного розділу; воно є в спеціальній літературі з даної тематики.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ПРИНЦИПИ ДІЇ РАДІОСИСТЕМ ЗВ'ЯЗКУ	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.