Радиоволны
Радиоволны это электромагнитные волны с частотами от 0,03 Гц до 300 ГГц, что соответствует длине волны от 107 километров до 1 миллиметра. В зависимости от того, каким путём или по какой траектории радиоволны распространяются от передатчика к приёмнику различают радиолинии, работающие земным (поверхностными) или ионосферными (пространственными) волнами.
Ионосферой называется верхняя часть земной атмосферы, начинающаяся с расстояния 50 км от поверхности Земли, и переходящая в межпланетную плазму на расстояниях 70 – 80 тыс. км.
Диапазоны радиоволн
Длинные волны. Волны этого диапазона называются длинными, поскольку их низкой частоте соответствует большая длина волны. Они могут распространяться на тысячи километров, так как способны огибать земную поверхность. Поэтому многие международные радиостанции вещают на длинных волнах.
Средние волны распространяются не на очень большие расстояния, поскольку могут отражаться только от ионосферы (одного из слоев атмосферы Земли). Передачу на средних волнах лучше принимать ночью, когда повышается отражательная способность ионосферного слоя.
Короткие волны многократно отражаются от поверхности Земли и от ионосферы, благодаря чему распространяются на очень большие расстояния. Передачу радиостанции, работающей на коротких волнах, можно принимать на другой стороне земного шара.
Ультракороткие волны (УКВ) могут отражаться только, от поверхности Земли и потому пригодны для вещания лишь на очень малые расстояния. На волнах УКВ-диапазона часто передают стереозвук, так как на них слабее помехи.
Итак:
Длинные, средние, короткие волны используются в телеграфии, радиовещании, телевидение, радиолокации и так далее.
Метровые и дециметровые волны используются для исследования свойств вещества.
Сантиметровые и миллиметровые волны получают в магнетронах, мазерах. Применяются в радиолокации, радиоастрономии и радиоспектроскопии.
Принцип радиосвязи
Для радиосвязи нужны два отдельных прибора: передатчик и приёмник электромагнитных волн. Передатчик и приёмник Герца не могли быть использованы для дальней радиосвязи. Причина этого – небольшая мощность радиоволн из-за невысокой частоты переменного тока, создаваемого искрами. Поэтому нужно было создать такой генератор тока высокой частоты, мощности которого хватило бы для радиопередач на расстоянии десятков и сотен километров. Когда эта задача была решена, стала возможна не только радиотелеграфная связь, когда слова (по буквам) передаются посредством коротких и длинных импульсов азбуки Морзе, но и радиотелефонная связь, передающая человеческий голос. Принципиальная схема радиотелефонной связи показана на рисунке ниже.
Во-первых, передатчик содержитвысокочастотный генератор для обеспечения нужной мощности излучения. Именно он формирует так называемую несущую частоту, на которую настраивается приёмник. Во-вторых, передатчик содержит модулятор – устройство, изменяющее амплитуду или частоту несущей волны «в такт» с передаваемым голосом или музыкой. В-третьих, передатчик имеет передающую антенну.
Суть модуляции заключается в том, что высокочастотные колебания, вырабатываемые генератором, изменяют по закону низкой частоты. В этом и заключается один из принципов радиопередачи. Другим принципом является обратный процесс — детектирование (или демодуляция). При радиоприеме из принятого антенной приемника модулированного сигнала нужно отфильтровать звуковые низкочастотные колебания.
Модуляция бывает двух видов:
а) Амплитудная модуляция (АМ). При такой модуляции изменяют амплитуду несущей волны в соответствии с напряжением сигнала звуковой частоты. Амплитуда несущей волны увеличивается, когда увеличивается напряжение сигнала звуковой частоты, и уменьшается, когда уменьшается это напряжение. До модуляции несущая волна имеет постоянные амплитуду и частоту. Ее частота намного больше звуковой частоты.
б) Частотная модуляция (ЧМ). При такой модуляции изменяют частоту несущей волны в соответствии с напряжением сигнала звуковой частоты. Частота несущей волны увеличивается при увеличении напряжения этого сигнала и уменьшается при его уменьшении. При частотной модуляции меньше помех, но радиостанции приходиться работать в УКВ-диапазоне. Это связано с тем, что частота несущей волны должна быть во много раз больше звуковых частот.
Радиолокация
Радиолокацией называется обнаружение и определение местонахождения объектов с помощью радиоволн. Для этого применяют специальные радиолокационные станции - радары. Название "Радар" происходит от англ. "radar", что расшифровывается как "radio detection and ranging"
Современные средства радиолокации позволяют обнаруживать различные цели в любое время суток, практически при любой погоде и на весьма значительных расстояниях и определять с высокой точностью их координаты.
Принцип действия радиолокационной аппаратуры заключается в облучении объекта радиоволнами и приёме отражённого от него сигнала. Для обнаружения и определения местоположения самолёта, корабля, крупного населённого пункта или иного объекта радиолокационная станция должна выработать электромагнитную энергию, излучить её в нужном направлении, принять и зарегистрировать отражённый от объекта сигнал. Местоположение объекта, отражающего радиоволны, определяют путём измерения дальности до этого объекта и направлении на него.
Наиболее широко применяемый в настоящее время метод измерения дальности - импульсный. При таком методе радиолокационная станция излучает электромагнитную энергию не непрерывно, а короткими импульсами, измеряемыми единицами и даже долями микросекунды. После посылки импульса радиоволн станция некоторое время работает только на приём, улавливая и регистрируя отражённый сигнал. Затем станция излучает следующий импульс и вновь переключается на приём.
По времени прохождения сигнала от станции до объекта и обратно определяют расстояние до объекта: чем больше дальность, тем больше требуется времени, чтобы импульс достиг объекта, отразился от него и возвратился обратно.
Измерив промежуток времени t между моментом излучения станцией импульса и моментом приёма отражённого сигнала, и зная скорость распространения радиоволн (то есть 300000 км/сек), нетрудно подсчитать расстояние Д (км) до отражающего объекта по формуле:
Дкм = (300000км/сек * tсек)/2, км
Цифра 2 в знаменателе формулы характеризует двойной путь сигнала - от радиолокационной станции до объекта и обратно.
Поделиться с друзьями: