Научно-образовательный портал ТУСУР | Основы электродинамики и распространение радиоволн Часть 1. Электромагнитные поля и волны: Курс лекций / Шостак А. С. — 2012. 143 с.

1 Введение

2 Теория электромагнитного поля

2.1 Основные положения электромагнетизма

2.2 Уравнения Максвелла

2.3 Уравнения Максвелла для гармонических колебаний

2.4 Энергетические соотношения в электромагнитном поле. Вектор Пойнтинга

2.4.1 Магнитный ток. Принцип перестановочной двойственности

2.4.2 Лемма Лоренца

3 Распространение плоских однородных волн

3.1 Плоские однородные электромагнитные волны

3.1.1 Понятие волнового процесса

3.1.2 Плоские волны и их характеристики

3.1.3 Затухание волн в материальных средах. Коэффициент распространения

3.1.4 Волновой характер переменного электромагнитного поля. Уравнение Гельмгольца

3.2 Понятие характеристического сопротивления. Плотность потока мощности в плоской электромагнитной волне

3. 2.1 Плоские электромагнитные волны в физических средах

3.2.2 Плоские электромагнитные волны с эллиптической поляризацией

3.2.3 Плоские волны, распространяющиеся в произвольном направлении

3.3 Граничные условия для векторов электромагнитного поля

3.3.1 Задача о граничных условиях

3.3.2 Граничные условия для нормальных составляющих векторов магнитного поля

3.3.3 Граничные условия для нормальных составляющих векторов электрического поля

3.3.4 Граничные условия для касательных составляющих векторов магнитного поля

3.3.5 Граничные условия для касательных составляющих векторов электрического поля

4 Ннормальное падение плоской электромагнитной волны на плоскую границу раздела двух сред

4.1 Нормальное падение электромагнитной волны на идеально проводящую поверхность

4.2 Нормальное падение плоской электромагнитной волны на диэлектрическое полупространство

4.3 Нормальное падение плоской электромагнитной волны на диэлектрический слой конечной толщины

4. 4 К вопросу о создании неотражающих сред

5 Падение плоской электромагнитной волны на диэлектрическое полупространство под произвольным углом

5.1 Общий случай падения электромагнитной волны на диэлектрическое полупространство

5.2 Перпендикулярная поляризация

5.3 Параллельная поляризация

5.4 Угол Брюстера

5.5 Полное внутреннее отражение

5.6 Неоднородные плоские волны

6 Распространение плоских электромагнитных волн в средах с частотной дисперсией

6.1 Волны в хорошо проводящей среде

6.2 Плазма и ее электродинамические параметры

6.3 Распространение электромагнитных волн в бесстолкновительной плазме

6.4 Распространение импульсов в средах с частотной дисперсией фазовой скорости

7 Электромагнитные волны в сверхпроводниках

7.1 Сверхпроводимость

7.2 Сверхпроводники первого рода

7.3 Уравнение Лондонов

7.4 Сверхпроводящее тело в постоянном магнитном поле

7.5 Сверхпроводники второго рода

7. 6 Сверхпроводники третьего рода

7.7 Высокотемпературная сверхпроводимость

7.8 Применение сверхпроводников

8 Электромагнитные волны в гиротропных средах

8.1 Общие свойства феррита

8.2 Физический механизм анизотропии ферритов. Уравнение движения намагниченности

8.3 Тензор магнитной проницаемости намагниченного феррита

8.4 Уравнения Максвелла в гиротропной среде

8.5 Поперечное распространение электромагнитных волн в намагниченном феррите

8.6 Продольное распространение электромагнитных волн в намагниченном феррите

8.7 Физические основы применения ферритов на СВЧ.Взаимные и невзаимные функциональные устройства

Список рекомендуемой литературы

Дружин Г.И. Основы электродинамики распространения радиоволн

1. Файлы
2. org/ListItem» itemprop=»itemListElement»> Несортированное
3. Приборостроение, радиотехника, связь
4. Электромагнитные поля и волны

Приборостроение, радиотехника, связь

• Авиационные приборы

• Акустика и звукотехника

• Антенно-фидерные устройства

• Вакуумная техника

• Волоконно-оптические системы передачи

• Конструирование и технология производства РЭА

• Матметоды и моделирование в приборостроении

• Микро- и наносистемная техника

• Многоканальные телекоммуникационные системы

• Мобильная связь

• Направляющие системы электросвязи

• Обработка сигналов

• Оптоэлектроника

• Периодика по приборостроению, радио и связи

• Полупроводниковые приборы

• Радиолокация

• Радиотехника

• САПР в приборостроении

• СВЧ-техника

• Сети связи и системы коммутации

• Силовая электроника

• Схемотехника

• Твердотельная электроника

• Телевидение

• Телекоммуникации

• Телемеханика

• Теория электросвязи (ТЭС)

• Физические основы электроники (ФОЭ)

• Цифровые системы передачи

• Электромагнитные поля и волны

• Электроника

• Эргономика

• формат pdf
• размер 367. 44 КБ
• добавлен 31 января 2012 г.

Методические указания и задания к расчетно-графическим работам предназначены для практических занятий в процессе обучения студентов и курсантов основам электродинамики и распространения радиоволн.

Смотрите также

• формат doc
• размер 1.9 МБ
• добавлен 18 сентября 2011 г.

Новосибирск, СибГУТИ, 2000 г. Файлы doc по главам. Учебное пособие для радиотехнических специальностей вузов. Предлагаемое учебное пособие основано на опыте чтения авторами курса теории электромагнитного поля в Сибирском государственном университете телекоммуникаций и информатики. Изучаемый курс имеет две части. В первой части курса «Основы электродинамики» изучаются основные законы классической электродинамики (теории электромагнитного поля), к. ..

• формат pdf
• размер 529.18 КБ
• добавлен 06 сентября 2011 г.

Учебное пособие СПБГПУ 2006г. 49 страниц. часть 3 Л.А.Бабенко. Электродинамика и распространение радиоволн. Основные уравнения электродинамики. Статические и стационарные поля. Конспект лекций. Часть 3 Конспект лекций (часть 3) соответствует группе разделов дисциплины «Электродинамика и распространение радиоволн» направлений подготовки бакалавров 552500 «Радиотехника», а также специальности 2015000 «Бытовая радиоэлектронная аппаратура». Рассмотре…

• формат djvu
• размер 12.97 МБ
• добавлен 11 марта 2010 г.

Два файла: учебник и задачник. 1. Баскаков. Электродинамика и распространение радиоволн. 1992. 2. Баскаков. Сборник задач по курсу ‘Электродинамика и распространение радиоволн’. 1981 1. Баскаков. Электродинамика и распространение радиоволн: Излагаются основы макроскопической электродинамики, теория плоских электромагнитных волн в различных средах, методы расчётов волноводных и колебательных систем, а также устройств излучения и приёма электромагн…

• формат djvu
• размер 2.16 МБ
• добавлен 05 декабря 2010 г.

М.: Изд-во АН СССР, 1963. — 192 с. Изложены теоретические основы распространения радиоволн в тропосфере. Авторы стремились изложить минимум общетеоретических сведений, изучение которых позволит успешно знакомиться с современной специальной научной литературой и приступить к самостоятельной работе в более узких областях распространения радиоволн. Эту книгу следует рассматривать как введение в круг рассматриваемых вопросов, которое сделает более эф. ..

• формат pdf
• размер 3.76 МБ
• добавлен 31 мая 2011 г.

Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского, Радиофизический факультет, Кафедра радиоастрономии и распространения радиоволн, — 2003. — 148 с. В курсе лекций предлагается краткий обзор основных особенностей распространения радиоволн в системах мобильной связи и описаны модели, используемые для расчета радиотрасс.

• формат djvu
• размер 3.81 МБ
• добавлен 06 января 2009 г.

Издательство «Связь», Москва 1972 год. В книге на ряду с общими вопросами распространения радиоволн подробно рассмотрено распространение над плоской и гладкой сферической поверхностями Земли, над неровной местностью; анализируется влияние тропосферы на распространение земных волн; рассмотрены процессы распространения тропосферных волн, поглощения радиоволн в тропосфере. Изложены вопросы строения ионосферы и распространения в ней радиоволн. Подр…

• формат djvu
• размер 13.04 МБ
• добавлен 31 марта 2009 г.

Важнейшая прикладная проблема физики плазмы — исследование распространения радиоволн в ионосфере Земли. Книга известного американского исследователя К. Дэвиса посвящена теории распространения радиоволн в магнитоактивной плазме и ис¬пользованию радиоволн для всестороннего исследования ионосферы. Достоинства ее — сочетание математической строгости с четкостью и ясностью изложения. Каждая глава снабжена большим перечнем вопросов и задач, помогающих…

• формат djvu
• размер 8.56 МБ
• добавлен 18 марта 2011 г.

Проф. В. Н. Кессених. Государственное издательство технико-теоретической литературы. Москва 1952г. 489 стр. Общие вопросы распространения радиоволн. *Основы теории электромагнитного поля. *Электромагнитные характеристики вещества и методы их измерений. *Методы измерения напряженности поля и мощности радиоволн. *Исследование поляризации и структуры поля. *Практические особенности распространения радиоволн в зависимости от длины волны. Простей…

• формат djvu
• размер 7.58 МБ
• добавлен 14 мая 2011 г.

Учебн. пособие для вузов. — М.: Сов. радио, 1979. 376 с. Книга состоит из двух частей. В части I рассматриваются основные уравнения электродинамики. Изучаются вопросы возбуждения радиоволн различными источниками в свободном пространстве, в средах при наличии тел, а также в волноводах, резонаторах и других направляющих системах. Решение задач возбуждения и дифракции радиоволн проводится с единых методических позиций, что позволяет сосредоточить вн. ..

• формат djvu
• размер 9.83 МБ
• добавлен 07 сентября 2010 г.

Рассмотрены физические процессы, происходящие при распространении радиоволн в земной атмосфере, и их влияние на работу систем радиосвязи и радиовещания; изложены общие характеристики условий распространения в неоднородной атмосфере над сферической земной поверхностью, а также особенности распространения радиоволн различных диапазонов, влияющие на работу систем наземной и космической радиосвязи и радиовещания. Для студентов специальности «Радиосв…

Основы распространения радиоволн | VU2NSB.com

Автор: Basu (VU2NSB) 7 ноября 2019 г.

Вводный курс по распространению радиоволн

Хорошее понимание различных явлений распространения радиоволн имеет жизненно важное значение для использования условий распространения в своих интересах при установлении радиосвязи. Распространение радиоволн, возможно, так же важно, как и четкость характеристик и поведения антенны. На нашем веб-сайте есть несколько подробных статей, посвященных большинству важных явлений распространения. Тем не менее, в этой вводной статье мы познакомим читателей с некоторыми фундаментальными строительными блоками, которые будут полезны при изучении повествования в других наших статьях, связанных с распространением радиоволн. Здесь мы коснемся нескольких концепций, связанных не только с КВ-радио, но также с УКВ и УВЧ.

В любом сценарии связи в географическом пространстве передача сигнала из одной точки в другую является основной целью. Системы радиосвязи достигают этой цели, используя характеристики передачи и распространения своей основной среды распространения, которой является свободное пространство. Радиоволны или электромагнитные (ЭМ) волны проходят через атмосферу над землей из одной точки в другую по местности. В случае спутниковой или космической связи эти радиоволны распространяются на большие расстояния, выходящие за пределы атмосферы и распространяющиеся через вакуум в космическом пространстве.

Передача и распространение

Передача РЧ-волн и базовое распространение

Для того чтобы понять особенности распространения ВЧ-радиосигналов, мы для начала ограничимся методами, которые необходимы для наземной радиосвязи между двумя точками на Земле. Расстояния ВЧ связи могут быть короткими, средними или довольно большими, охватывающими континенты. Однако наземное распространение ОВЧ/УВЧ обычно ограничивается более короткими расстояниями.

Существует несколько различных режимов и методов распространения, которые обеспечивают эффективную связь. Радиоволны ВЧ обладают удивительной способностью распространяться на тысячи километров по всему миру с очень малой мощностью передатчика, если для желаемого маршрута радиоканала выбран правильный диапазон частот. Оптимальная частота радиоканала также зависит от времени суток, времени года, активности солнца и географического положения КВ-радиостанций.

После выхода из передающей антенны КВ-радиоволна распространяется через атмосферу или свободное пространство, распространяясь в различных направлениях с использованием множества различных методов. Некоторые радиоволны распространяются по прямой линии между двумя видимыми точками на расстояния, ограниченные горизонтом. В то время как некоторые другие путешествуют по поверхности земли, цепляясь за земную поверхность, и имеют возможность путешествовать на большие расстояния далеко за горизонт.

Однако наиболее распространенный метод распространения ВЧ связан с наличием нескольких сферических слоев электростатического заряда ионизированных газов вокруг Земли на различных высотах в диапазоне от 90-350 км над земной поверхностью. Эти ионизированные слои газов в верхних слоях атмосферы, называемые ионосферой, ответственны за уникальные возможности трансглобального распространения ВЧ-радиоволн. Когда радиоволны используют ионосферу для распространения, они прыгают туда и обратно между ионосферой и землей либо за несколько скачков, либо за один скачок, в зависимости от расстояния между двумя взаимодействующими радиостанциями.

Мы будем расширять все вышеупомянутые факторы и многое другое по мере продвижения в этой статье, однако в данный момент мы начнем с изучения основных строительных блоков интуитивной физики средней школы, которые применимы к распространению радиоволн. Мы коснемся концепций, когда начнем наше путешествие по увлекательному миру распространения радиоволн, раскрывая тайны по мере продвижения вперед. Напомним следующие физические принципы.

• Отражение
• Преломление
• Дифракция
• Разброс
• Поглощение

В последующем повествовании давайте для простоты визуализируем распространяющуюся радиоволну как луч.

Принципы отражения

Отражение волн от поверхности

Отражение происходит при падении радиоволны на объект, имеющий большие размеры по сравнению с длиной волны распространяющейся волны. Например, такими объектами могут быть земля, большие здания, холмы и горы. При падении радиоволны на такие объекты, имеющие иные электрические свойства по сравнению с атмосферой или свободным пространством, часть ее поглощается им, а остальная часть энергии отражается обратно.

Рассмотрим некоторые частные случаи. Если среда, на которую падает радиоволна, не является хорошим проводником электричества, как земля, холм или здание, часть энергии отражается обратно, а остальная ее часть поглощается. Если материал отражающего объекта является идеальным проводником, почти вся энергия отражается обратно. Следовательно, сухая земля не является таким хорошим отражателем, в то время как влажная или плодородная земля и водоемы, такие как озера, моря и океаны, являются отличными отражателями радиоволн. Количество энергии, которая отражается обратно, также зависит от поляризации радиоволн. Конечно, мы подробно обсудим эффекты поляризации в наших последующих статьях.

Поскольку отражение — довольно распространенное явление, с которым мы сталкиваемся в повседневной жизни, интуитивно представить его концепцию должно быть легко. Например, отражения от зеркала, отражение света от фонарика от другой поверхности и т. д. довольно распространены. Отражения радиоволн также по существу следуют тому же физическому принципу. В конце концов, технически нет разницы между световой волной и радиоволной. Обе они являются электромагнитными волнами. Единственное, что отличает их друг от друга, это огромная разница в их длинах волн (λ).

Принципы рефракции

Иллюстрация типичной ионосферной рефракции

Рефракция — еще одно явление, характерное для большинства сценариев распространения радиоволн. Это искривление волн при переходе из одной среды в другую с неодинаковой плотностью, в которой скорость распространения различна. Это искривление волн называется преломлением. Например, предположим, что вы едете по ровной асфальтированной дороге с постоянной скоростью, и вдруг одно колесо вылетает на обочину. Автомобиль имеет тенденцию отклоняться в сторону. Изменение среды с твердой поверхности на мягкое плечо вызывает изменение скорости или скорости. Тенденция к тому, чтобы автомобиль отклонялся и менял направление. Тот же принцип применим к радиоволнам, поскольку в среде, через которую они проходят, происходят изменения.

В качестве примера предположим, что радиоволна распространяется через атмосферу Земли с постоянной скоростью и в конце концов достигает слоя ионосферы на высоте нескольких сотен километров над землей. При входе волны в плотный слой электрически заряженных ионов часть волны, вошедшая в новую среду, сначала движется быстрее, чем части волны, еще не вошедшие в новую среду. Это резкое увеличение скорости верхней части волны заставляет волну отклоняться назад к Земле. Этот изгиб или изменение направления всегда происходит в сторону среды с меньшей скоростью распространения. Следовательно, это явление ионосферной рефракции заставляет радиоволну возвращаться обратно на землю под углом.

Преломление радиоволн через ионосферу также приводит к постепенному изменению поляризации радиоволн до случайной поляризации, прежде чем они возвращаются обратно для спуска на землю. Это известно как вращение Фарадея. Важный вывод, который можно сделать на основании фарадеевского вращения, заключается в том, что согласование поляризации передающей и приемной антенн не имеет значения для связи в режиме пропуска ионосферы.

Следовательно, в отличие от цепей прямой видимости (LOS), которые так распространены в случае VHF или UHF, радиоканалы HF могут быть настроены с антеннами с разной поляризацией на каждом конце. Одна сторона может использовать горизонтальную поляризацию, а другая — вертикальную поляризацию или наоборот. Попытка согласовать поляризацию антенн обеих станций в дальней (DX) ВЧ-цепи, использующей для связи ионосферную рефракцию, бессмысленна.

Явление рефракции лежит в основе распространения скачков ионосферы, которое мы обсудим более подробно позже в наших обсуждениях. Довольно часто многие авторы ошибочно или неточно приписывают скачок ионосферы отражению.

Принципы дифракции

Дифракция радиоволн вокруг объекта

Когда распространяющаяся радиоволна сталкивается с препятствием, ее энергия отражается или поглощается, создавая тень за препятствием. Мы отмечали это ранее, когда обсуждали принципы рефлексии. Однако из-за дифракции некоторая энергия попадает в область тени за препятствием. Это объясняется принципом Гюйгенса, но мы не будем углубляться в тяжелую науку и сосредоточимся на интуитивных объяснениях.

Радиоволна, встречающая препятствие, имеет естественную тенденцию огибать препятствие. Изгиб, называемый дифракцией, приводит к изменению направления части радиоволны от нормального пути распространения. Это позволяет принимать радиосигналы по краям препятствия. Хотя дифрагированный радиосигнал обычно слаб, его все же можно обнаружить подходящим приемником. Явление дифракции радиочастот преимущественно заметно при радиосвязи, ведущейся в гористой местности, особенно в диапазонах ОВЧ или УВЧ.

Радиопередатчик на другой стороне холма без прямой видимости часто можно скопировать и установить связь. Конечно, другие явления, такие как рассеяние от других близлежащих топологических артефактов, также способствуют такому типу связи, но дифракция над вершиной холма или вокруг нее является одним из преобладающих факторов. Это называется явлением дифракции на кромке ножа.

Другим важным эффектом дифракции является ее вклад в расширение радиодиапазона за пределы видимого горизонта. Из-за расширенного диапазона, возможного за счет дифракции, радиогоризонт имеет тенденцию выходить за пределы оптического горизонта. Это не является преобладающим и может играть лишь небольшую роль на ВЧ, ОВЧ или УВЧ, поскольку другие эффекты, такие как атмосферная сверхрефракция, распространение поверхностных волн и т. д., обычно затмевают эффекты дифракции. Однако дифракция становится весьма значительной в диапазонах частот VLF и ELF. В некоторых случаях, используя передачу высокой мощности и очень низкой частоты (ОНЧ), радиоволны могут окружать Землю только за счет использования принципа дифракции.

Принципы рассеяния
Рассеяние происходит, когда среда, проходящая через волну, содержит объекты, размер которых намного меньше длины волны радиоволны.

Фактическая мощность, принимаемая приемником, несколько выше, чем мощность, полученная при отражении и дифракции. В диапазоне микроволн, УВЧ и ОВЧ рассеяние вызвано деревьями, зданиями и фонарными столбами, которые рассеивают энергию во всех направлениях. Однако для ВЧ-радиоволн основной причиной рассеянного сигнала является либо ионосфера, либо земная поверхность и другие земные топологические объекты, такие как холмы и горы.

Рассеяние волн от шероховатой поверхности

Шероховатость объекта, определяемая по критерию Рэлея, отвечает за рассеяние волн. Объекты с гладкими поверхностями не вызывают рассеяния. Следовательно, для ВЧ-радиочастот скопление облаков зарядов в ионосфере при определенных условиях представляет собой форму текстурной шероховатости, подходящую для связи в режиме рассеяния. Точно так же присущая земной поверхности шероховатость, а также наличие различных топологических образований делают возможным земное рассеяние на ВЧ.

Ионосферное рассеяние — это режим прямого рассеяния, возникающий в основном в нижних слоях ионосферы, на высоте слоя D или E. Это происходит из-за ионосферных неоднородностей и турбулентности. Поскольку сигналы слабые, обычно требуются антенны с высоким коэффициентом усиления (узкая ширина луча). Обычно антенны должны быть направлены вдоль траектории большого круга, но иногда сообщалось об отклонении траектории на 10 градусов или около того. Мы подробнее обсудим этот экзотический режим КВ-связи в сочетании с наземным обратным рассеянием, который открывает целый новый мир не очень известных подрежимов связи.

Рассеяние радиоволн часто используется в наших интересах для ОВЧ, УВЧ и микроволновой связи. Хорошо известный режим Tropospheric Scatter Mode (Tropo-scatter) позволяет осуществлять связь в этих диапазонах частот далеко за пределы того, что можно было бы обычно ожидать, посредством других явлений, таких как сверхрефракция, дифракция и т. д. Рассеяние микроволновых сигналов частицами пыли или каплями дождя в атмосфере часто играет жизненно важную роль для создания или разрыва цепи связи.

Принципы поглощения

Типичная иллюстрация затухания сигнала за счет поглощения в D-слое

Поглощение в целом является нежелательным физическим явлением с точки зрения ВЧ-радиосвязи, если только оно не вызывается преднамеренно расчетным образом проектировщики систем для достижения такой цели, как паразитное переизлучение. В сценарии распространения радиоволн это способствует увеличению потерь в цепях, без которых мы, операторы ВЧ, вполне могли бы обойтись. Однако, поскольку это явление реального мира, нам нужно кратко взглянуть на него, чтобы понять, когда и как оно проявляется.

Наиболее ярким примером поглощения, которое обычно играет неприятную роль при распространении ВЧ, является хорошо известное поглощение радиоволн D-слоем ионосферы. В экстремальных условиях солнечных возмущений, таких как сильный выброс корональной массы (CME) и несколько крупных солнечных вспышек, ионизация D-слоя возрастает до очень высокого уровня, что приводит к краткосрочным и среднесрочным отключениям радиосвязи из-за поглощения радиоволн. Другими способами, в которых поглощение играет жизненно важную роль в усилении потерь при радиораспространении, является поверхностное поглощение отражающих поверхностей, таких как поверхность земли, холмы и другие топологические артефакты.

Поглощение радиоволн также происходит в ионосфере, от которой так сильно зависит наша повседневная связь. Слои ионосферы не только преломляют РЧ-сигналы обратно на землю, чтобы обеспечить пропускную связь на большие расстояния, но они также играют важную роль в ослаблении сигнала, поглощая часть РЧ-энергии. Величина поглощения этими ионосферными слоями зависит от нескольких факторов, включая частоту радиоволны и угол падения волны при встрече с ионосферным слоем.

В случае ВЧ-канала связи, который имеет трассу по дуге большого круга, проходящую над полярной областью или вблизи нее, Северное сияние на севере и Южное сияние на юге часто играют весьма пагубную роль, значительно ослабляя распространяющийся сигнал . Чаще это происходит во время высоких солнечных КВМ или когда увеличиваются плотность протонов и скорость солнечного ветра. Будучи радиолюбителем из Индии, я часто сталкивался с этим явлением, когда пытался работать в Северной Америке по траектории большого круга, проходящей над северным или южным полюсами.

Краткое введение в режимы распространения радиоволн
Прежде чем мы пойдем дальше, давайте сделаем краткий обзор наиболее известных режимов распространения КВ-радиосигналов, которые нам понадобятся. Различные режимы, представленные ниже, и многие другие будут подробно рассмотрены позже в последующих статьях. Для радиолюбителя на КВ очень важны разумные знания и понимание методов распространения радиоволн, которые сделают КВ радиолюбительскую радиосвязь более захватывающей. Мы постараемся осветить все необходимые темы в различных статьях и постах на нашем сайте.

Прямое распространение волны

Это основной способ распространения радиоволн, который является общим независимо от полосы частот или частотного спектра. Прямая волна исходит от передающей антенны и движется к приемной антенне по прямой линии. Условие распространения прямой волны существует, когда радиоволна проходит через свободное пространство без препятствий на пути или влияния присутствия какого-либо физического объекта, такого как земля, холм, горы или ионосфера и т. д. Прямая волна по наземному пути вдоль местности может использоваться до расстояний, определяемых горизонтом.

Поскольку Земля имеет почти сферическую форму, чем выше антенны одной или обеих передающих и приемных станций, тем больше будет расстояние распространения в этом режиме. Радиоволна обычно распространяется дальше за пределы визуального горизонта. Это связано с тем, что подстилающая сферическая земля вызвала дифракцию электромагнитных волн на радиочастотах, в результате чего прямая волна изгибается и проходит еще некоторое расстояние за пределы видимого горизонта. Как правило, радиогоризонт примерно на 30% длиннее оптического горизонта на ВЧ частотах.

Отраженная волна

Отражение радиоволн из-за наличия радиоотражающих поверхностей добавляет еще одно измерение к распространению волн. Отражение радиоволн может происходить от поверхности земли, водоемов, таких как озера и океаны, холмы и горы или других искусственных объектов, таких как здания и т. д. Однако, хотя эти отражения часто играют значительную роль для ОВЧ или УВЧ, для ВЧ-радио, отражения от малых и средних зданий и других искусственных сооружений обычно незначительны.

Чтобы отражение радиоволн было заметным, необходимо, чтобы отражающая поверхность была на несколько порядков больше по физическим размерам по сравнению с длиной волны радиоволны. В ВЧ-радио мы увидим, что поверхность земли и водоемы являются наиболее заметными отражающими поверхностями, влияющими на распространение.

Отражение радиоволн является краеугольным камнем RADAR и также с успехом используется радиолюбителями для связи с отражением от Луны или EME, когда поверхность Луны используется в качестве отражающей поверхности,

Поверхностная волна

Это режим распространения, который очень часто ошибочно называют распространением земной волны. Этот режим также имеет сомнительное отличие механизма его распространения, неправильно объясненного в нескольких публикациях и статьях. Поверхностная волна представляет собой очень интересное и сложное физическое явление, когда несколько переменных свойств местности (почвы или воды) влияют на ее поведение. Важными факторами также являются поляризация радиоволн и проникновение на поверхность почвы.

Режим распространения поверхностных волн очень важен для эффективной связи ОНЧ, НЧ и СЧ. Все станции ПВ-радиовещания (средневолновое АМ-радио), которые мы слушаем, зависят в первую очередь от поверхностных волн для надежного и эффективного покрытия. Поверхностная волна также очень заметна на нижних КВ любительских радиодиапазонах, таких как 160, 80, 60 и 40 метров. Хотя на более высоких КВ диапазонах дальность действия поверхностных волн значительно сокращается, они присутствуют и могут использоваться. Мы обсудим это позже в отдельном разделе статьи о распространении поверхностных волн, где мы также проведем тонкое различие между земной волной и поверхностной волной.

SkyWave (ионосферный пропуск)

Режим распространения Skywave уникален своей способностью обеспечивать возможности межмировой связи в ВЧ-сегменте радиоспектра. Это преобладающий режим распространения ВЧ, который отличает ВЧ от всех других частотных сегментов всего электромагнитного радиоспектра.

Радиоволна, исходящая от передающей антенны, распространяется под косым углом в небо и достигает различных слоев ионосферы. Слои ионосферы обычно находятся на высотах от 50 до 350 км над поверхностью земли. Существует несколько слоев ионосферы, которые изменяют свою высоту и поведение в зависимости от времени дня и ночи, времени года и т. д. Поведение ионосферы также изменяется в соответствии с положением и поведением излучений, производимых солнцем. Фактически, солнце в первую очередь ответственно за создание ионосферы над поверхностью.

Все мы знаем, что Земля имеет почти сферическую форму. Мы можем визуализировать слои ионосферы как концентрические полые сферы вокруг Земли. Если мы предположим, что земля представляет собой сферическое дно, то ионосфера окажется своего рода потолком наверху. Это как огромная сферическая поверхность со сферическим потолком или навесом над нами на расстоянии сотен километров. Пространство между земной поверхностью и ионосферой действует как массивный трехмерный канал. Радиоволна, если она запущена под косым углом, теперь может отражаться назад и вперед в этом канале между ионосферным покровом и поверхностью земли, когда она путешествует вокруг Земли, чтобы достичь удаленного места либо за один скачок, либо за несколько скачков, если это необходимо для охвата. любое расстояние.

Предположим, что радиоволна, начавшая свое путешествие в небо, как упоминалось ранее, под косым углом, теперь достигает ионосферы позже. Точка, где радиоволна попадает в ионосферу, находится не прямо над нашей головой, а на большом расстоянии, поскольку она поднималась к небу под углом. Когда радиоволна попадает в ионосферу, она отклоняется назад из-за физического явления рефракции в ионосфере. Угол, под которым он изгибается, чтобы начать обратный путь, таков, что в конечном итоге он ударяется о землю на еще большем расстоянии.

Представьте себе сценарий, в котором вы находитесь в большой пустой комнате и бросаете теннисный мячик в потолок под таким углом, что он попадает в потолок на некотором расстоянии от вас. После удара о потолок мяч отскочит назад и ударится об пол дальше. Сценарий ионосферного скачка очень похож на аналогию с теннисным мячом. В случае с теннисным мячом, хотя он снова отскочит от пола после первого возвращения, у него может не хватить энергии, чтобы подняться до потолка и удариться о потолок во второй раз. Но радиоволны разные. После столкновения с землей при завершении первого скачка радиоволна может продолжить свое путешествие через второй скачок и многие другие, отражаясь между землей и ионосферой.

Разные режимы

Есть много других важных и различных режимов распространения радиоволн, которые проявляются в разное время и в довольно особых условиях. Однако большинство из них представляют собой комбинацию некоторых модусов, которых мы уже коснулись. К ним относятся серая линия, прямое рассеяние, обратное рассеяние, хордальные каналы, хордальные скачки, спорадический E, метеорное рассеяние, трансэкваториальный путь, рефракция авроральной завесы, наклон ионосферы и т. д.

поведение ВЧ связи. К ним относятся геомагнитные возмущения, геомагнитный наклон экватора, перемещающиеся ионосферные возмущения и т. д. Вы обнаружите, что медленно, но верно. Мы будем разгадывать тайны по мере прохождения множества статей, представленных на нашем веб-сайте.

Contents

• 1 An Introductory Primer on Radio Propagation
• 2 Direct Wave Propagation
• 3 Reflected Wave
• 4 Surface Wave
• 5 SkyWave (Ionospheric Skip)
• 6 Miscellaneous Modes

Amateur Radio Communication | VU2NSB.com

Увлекательное радиолюбительское общение

VU2NSB.com посвящен радиолюбителям и всем, кто интересуется искусством, наукой и технологиями HF, VHF/UHF и спутниковой радиосвязи. Акцент делается в первую очередь на КВ любительскую радиосвязь. Тем не менее, мы также подробно освещаем различные аспекты ОВЧ/УВЧ, микроволновой и космической связи. На сайте хорошо организованы отдельные разделы, посвященные разным темам. Помимо подробных статей, у нас также есть раздел блога с категориями для коротких сообщений, структурированный интерактивный форум для обсуждения участников, еженедельный информационный бюллетень, обновления и многое другое. Включено краткое объяснение технических терминов в статьях с использованием всплывающих подсказок и глоссария. Чтобы помочь посетителям следить за тем, что их интересует, каждая статья или сообщение включает список динамически генерируемых связанных сообщений в нижней части статьи.

Веб-сайт имеет удобную структуру навигационного меню, комплексную внутреннюю поисковую систему и облака тегов для статей и сообщений. Также доступен живой чат для взаимодействия с VU2NSB. Мы понимаем, что многим пожилым посетителям с плохим зрением часто трудно читать длинные статьи из-за маленького размера шрифта. На каждой странице статьи на этом веб-сайте есть кнопки управления размером шрифта, чтобы увеличить шрифт по своему вкусу. Веб-сайт полностью адаптивен с плавным дизайном, поэтому он хорошо отображается практически на всех устройствах, включая настольные компьютеры, ноутбуки, планшеты и мобильные телефоны.

Радиооборудование

Комната обычного радиолюбителя заполнена беспроводным радиооборудованием. Это Хэм Шак. В основном это радиоприемники, передатчики или приемопередатчики. Некоторые из них могут иметь коммерческое происхождение, в то время как другие могут быть изготовлены самостоятельно или в домашних условиях самими радиолюбителями. Другие вещи могут включать в себя антенные тюнеры, блоки питания, КСВ-метр и т. д.

Как радиолюбители, мы все учимся эффективно управлять оборудованием нашей станции. Однако многие из нас редко выходят за пределы этой стадии. Чтобы лучше понять, нам нужно заглянуть под капот. Нам нужно выяснить ограничения и сильные стороны оборудования нашей станции. Нам необходимо понимать различные жизненно важные спецификации, параметры и другие важные факторы, которые отвечают за то, чтобы наши передатчик, приемник и другое оборудование станции работали так, как они.

На этом сайте вы найдете множество статей и постов о радиооборудовании. Статьи посвящены теории, конструкции и эксплуатации радиолюбительского оборудования. Помимо традиционных конструкций радиооборудования, современные концепции и технологии, такие как программно определяемое радио (SDR), цифровая обработка сигналов (DSP) с использованием либо компьютерного программного обеспечения, либо специальных программируемых аппаратных устройств, микроконтроллеры, программируемые вентильные матрицы (FPGA) и т. д. описаны на этом сайте…. Подробнее.

HamSphere 4.0

Чудесный мир HamSphere 4.0 — это настоящий подарок современных технологий. Это конечная виртуальная радиолюбительская система. Не имеющая себе равных и непревзойденная по производительности, она имеет сверхъестественное сходство с настоящей радиостанцией HF SSB. HamSphere 4.0 предлагает FM-радиостанции VHF/UHF с смоделированными сетями ретрансляторов, включая обширные атрибуты реалистичной виртуальной системы поддержки радиолюбителей HF.

Сильной стороной HamSphere является точная модель распространения ВЧ, которая ежеминутно отслеживает природу и воспроизводит поведение ионосферы. Солнечная активность и SSN определяют характер распространения. Моделируются экзотические виды распространения ВЧ, такие как серая линия, скачки хорды, трансэкваториальное распространение, обратное рассеяние, зимняя аномалия и т. д. HamSphere звучит и ведет себя как настоящее КВ-радио с возможностью работы как на обычной, так и на разнесенной частоте.

HamSphere 4.0 предлагает полную виртуальную радиолюбительскую среду. Он поставляется с хорошо продаваемым модульным трансивером, спроектированным так, чтобы соответствовать лучшим аппаратным трансиверам. На HamSphere доступно множество реалистичных виртуальных антенн. Это открывает для всех совершенно новый мир любительского радио. Опыт потрясающий, который очаровывает старожилов. Это также благо для нового оператора.

Вам не нужно беспокоиться о том, что вы ошибетесь и сожжете свою линейную акустическую систему или расплавите антенные ловушки. Те, у кого мало места в городских районах, теперь могут испытать все преимущества КВ-радио без необходимости устанавливать большие физические антенны. Старшим операторам не нужно взбираться на вышки, чтобы сделать эту небольшую настройку. Нишевая технология HamSphere переносит все на ваш ноутбук…. как в прямом, так и в переносном смысле… Подробнее.

Распространение сигнала

Распространение радиосигнала из одного места в другое жизненно важно для существования радиосвязи. Различные режимы распространения вступают в игру в зависимости от используемой полосы частот. На частотах ОВЧ/УВЧ и выше атмосфера земли оказывает значительное влияние на наземное распространение. Однако для спутниковой и космической связи некоторые другие факторы, такие как доплеровский сдвиг, вращение Фарадея и т. д., также играют роль. Распространение радиоволн на КВ — это совсем другая игра. Очень интересно и интригующе то, как ионосфера играет важную роль в дальней связи.

Слои ионосферы динамические по своей природе. Они постоянно меняются в зависимости от суточных, сезонных и многих других факторов. Склонение Земли и активность Солнца играют очень важную роль. Поток протонов, рентгеновское излучение и несколько других электромагнитных излучений и излучений частиц от Солнца определяют нашу способность поддерживать КВ радиосвязь на Земле. В еще более низких частотных диапазонах, таких как СЧ и НЧ, где влияние ионосферы гораздо меньше, мы сталкиваемся с явлением распространения поверхностных волн во всей его силе и красоте.

В разделе распространения нашего сайта мы углубляемся в эти темы со статьями и сообщениями. Мы пытаемся проследить загадочную и увлекательную науку о распространении радиоволн с точки зрения радиолюбителя. С помощью четких и кратких статей мы стараемся сделать эту сложную тему относительно легкой для понимания… Подробнее.

Антенны

Антенна является наиболее важной частью любой станции радиосвязи. Антенна определяет эффективность радиостанции и, следовательно, ее способность устанавливать дальние связи в неблагоприятной среде распространения. Это прекрасно знают все радиолюбители-старожилы. Радиостанция так же хороша или плоха, как и ее антенна. Вопреки распространенному мнению, не выходная мощность передатчика, а хорошая и эффективная антенна обеспечивает хороший двусторонний контакт. Средний радиолюбитель не работает с очень большой мощностью передачи, но успешно общается по всему миру.

Никогда нельзя переоценивать необходимость хорошей антенны. В отличие от усилителя мощности, который дает нам преимущество только в одном направлении двустороннего QSO, лучшая антенна использует преимущество как во время TX, так и для RX. Во время передачи хорошая антенна имитирует линейный усилитель. Благодаря своему усилению он производит более высокую эффективную изотропную излучаемую мощность (EIRP). Это похоже на использование PA. Во время приема усиление антенны проявляется в виде большей апертуры, что дает ей возможность эффективно улавливать более слабые сигналы. Нет смысла выдавать больше мощности TX в одиночку. Если мы не услышим дальнюю станцию, мы не сможем с ним работать.

Я всегда тратил время, усилия и деньги на то, чтобы у меня была наилучшая и хорошо настроенная антенна. В разделе об антеннах этого веб-сайта мы обсуждаем их изношенность. Обсуждаются различные параметры антенн, как выбрать, какие факторы важны при принятии решения и как настроить антенны для радиолюбителей… Подробнее.

Радиочастотные измерения

В настоящее время у радиолюбителей есть большой выбор. Все типы радиолюбительского оборудования, включая приемопередатчики, периферийное оборудование станций, антенны и т. д., доступны по цене от коммерческих производителей. Эти виды оборудования настраиваются и настраиваются на заводе. Они следуют парадигме plug-n-play. Таким образом, создание функциональной любительской радиостанции является довольно тривиальной задачей.

Эпоха растворимого кофе и двухминутной лапши. Большинство радиолюбителей используют промышленные установки и получают удовольствие от этого хобби. Хотя в этом подходе нет ничего плохого, к сожалению, он оставляет мало места для возни и экспериментов. Тем не менее, есть много тех, кто все еще любит делать что-то по-своему, исследуя, экспериментируя и проектируя/производя свои установки.

Для тех, кто хочет выйти за рамки радио как искусства, расширить свой кругозор и глубже погрузиться в науку и технологии радиосвязи, будет полезно неявное понимание радиочастотных измерений и общих методов испытаний и измерений (T&M). жизненно важную роль.

Мы посвятили целый раздел этого веб-сайта методам измерения. В течение некоторого времени мы намерены постепенно исследовать различные нюансы радиочастотных измерений применительно к передатчикам, приемникам, линиям передачи, антеннам и многому другому. Мы охватим все аспекты ВЧ, ОВЧ/УВЧ, аналоговых и цифровых измерений. Будут освещены и обсуждены различные технические параметры, их актуальность, испытательные установки, необходимое оборудование и процедуры измерения, которые жизненно важны для любительской радиосвязи… Подробнее.

CW & Digi-Modes

Хотя аналоговая радиотелефония является наиболее популярным способом связи на любительских радиодиапазонах, различные цифровые режимы передачи данных также широко используются. Эти режимы имеют свои плюсы и минусы. Любой режим связи, который использует двоичные символы на уровне основной полосы частот, или те режимы, которые требуют, чтобы машины кодировали или декодировали информацию, относятся к этой категории.

CW или азбука Морзе, пожалуй, самый старый в мире метод радиосвязи. Это действительно цифровой режим, потому что сигналы имеют двоичные состояния. Однако он уникален тем, что ему не нужны машины для кодирования или декодирования. Он удобен для человека и не является кодом, а больше похож на язык приятно звучащих музыкальных нот. CW очень надежен, его можно использовать с простым оборудованием, и он может работать в самых неблагоприятных условиях связи, где все другие методы не работают.

Среди классических радиолюбительских цифровых режимов RTTY является старейшим. PSK31, MFSK, QPSK, MT63, Olivia, Hellschreiber (Feld Hell), Throb, Thor, Contestia со многими дополнительными вариантами — вот некоторые из популярных режимов передачи цифрового текста или файлов. Относительно новым ребенком в этом блоке является ROS, замечательная устойчивая к слабому сигналу цифровая протокольная система. Он обеспечивает DSSS, а также FHSS, режимы расширенного спектра.

В настоящее время другой режим под названием FT-8, который является ответвлением JT-65, штурмом покорил любительский мир. Хотя это технологические чудеса, позволяющие передавать очень слабый сигнал, они довольно унылы, поскольку используют ограниченный формат и не допускают текст в произвольной форме. Хотя аналоговый SSTV по сути является аналоговым режимом, использующим модуляцию поднесущей основной полосы частот FM, мы относим его к этой категории, поскольку он требует машинного кодирования и декодирования… Подробнее.

Космическое радио

Первая попытка человека выйти на орбиту космической связи началась с запуском российского (бывшего Советского Союза) космического корабля «Спутник» в октябре 1957 года. Спутник был выведен на эллиптическую орбиту и отправлял регулярные сообщения . Сигналы были достаточно сильными, чтобы их ловили любительские радиостанции по всему миру.

С тех пор технологии выросли как на дрожжах. У нас есть очень зрелая космическая технология не только с многочисленными спутниками связи на геостационарных орбитах, но и с множеством спутников для конкретных приложений на низкой околоземной орбите (НОО), полярных орбитах и ​​высокоэллиптических орбитах. Помимо этого, у нас также есть возможности связи в дальнем космосе для исследования нашей планетарной системы и за ее пределами.

Радиолюбители никогда не отстают. У нас, радиолюбителей, есть собственные спутники радиосвязи, которые в просторечии часто называют AMSAT. Кросс-диапазонные радиолинейные транспондеры используются для двусторонней радиосвязи радиолюбителями по всему миру. Помимо этого, у нас есть спутники Cube-Sat меньшего размера с интересными функциями, и они обычно имеют междиапазонные FM-ретрансляторы. Международная космическая станция (МКС) также проводит регулярные QSO с радиолюбителями по всему миру.

Любители теперь также имеют доступ к геостационарному спутнику (Es’hail-2) с ретранслятором S-диапазона/X-диапазона и имеют очень большую площадь покрытия, охватывающую Европу, Азию и Африку. Еще одна очень интересная область радиолюбительской деятельности — связь Земля-Луна-Земля (EME). Луна используется в качестве пассивного отражателя для отражения радиосигналов обратно на Землю. EME – это очень интересное и сложное занятие…. Подробнее.

Интерактивные форумы

На этом веб-сайте мы создали обширный интерактивный дискуссионный форум. Это модерируемый и структурированный форум с несколькими разделами и категориями, соответствующими темам, освещаемым на этом веб-сайте. Это место, где каждый посетитель, участник или покровитель может взаимодействовать, обсуждать и выражать себя.

Наши усилия направлены на то, чтобы способствовать здоровому обсуждению среди участников вопросов, связанных с радиолюбительством, наукой и техникой в ​​области радиосвязи в целом. Вопросы и запросы могут быть сделаны теми, кто хочет получить информацию. На них ответит либо коллегиальная группа в ходе обсуждения, либо группа экспертов. Запросы статей или сообщений по конкретным темам, сделанные через форум, также будут обработаны.

После простой регистрации участники получат полный доступ к форумам для размещения сообщений. Однако любой посетитель, решивший не регистрироваться, по-прежнему может свободно просматривать форумы. Пожалуйста, проверьте это… Подробнее.

Обновления информационного бюллетеня

Чтобы вам было легко и просто быть в курсе новых событий на этом веб-сайте, мы запустили службу еженедельного информационного бюллетеня. Это облегчит отслеживание новых сообщений и статей. Информационный бюллетень будет регулярно информировать вас о последних статьях, сообщениях и делиться с вами другой полезной информацией. Подписчикам рассылки гарантируется строгая конфиденциальность. Ни при каких обстоятельствах ваш адрес электронной почты не будет передан третьим лицам.