Site Loader

УЛЬТРАКОРОТКИЕ ВОЛНЫ — это… Что такое УЛЬТРАКОРОТКИЕ ВОЛНЫ?

(УКВ) — традиционное название диапазона радиоволн, объединяющего метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны (или диапазоны очень высоких частот — ОВЧ, ультравысоких частот-УВЧ, сверхвысоких частот — СВЧ, крайне высоких частот — КВЧ).

Распространение УКВ в осн. происходит в пределах прямой видимости. При этом предельное расстояние для двух антенн, поднятых на высоты 5041-3.jpg (R З— радиус Земли), составляет

5041-4.jpg

Существенной особенностью УКВ является отсутствие регулярного зеркального отражения от ионосферы. Исключением являемся загоризонтное распространение радиоволн (метровых волн), происходящее в осн. за счёт рассеяния их на ионизованных метеорных следах (см. также Метеорная радиосвязь), а также при наличии спорадических Es слоев, способных иногда отражать радиоволны вплоть до частот 50-60 МГц. При этом возможно многоскачковое распространение радиоволн в волноводе Земля — ионосфера с предельной дальностью скачка 2000 км (см.

Волноводное распространение радиоволн). Значит. влияние на распространение УКВ оказывает тропосфера Земли. Для тропосферы характерны следующие механизмы загоризонтного распространения УКВ: нормальная (стандартная) рефракция лучей, рассеяние на турбулентных флуктуациях показателя преломления, каналирование энергии в тропосферном волноводе, отражение от приподнятых инверсных слоев (см. Распространение радиоволн). Учёт рефракций при радиосвязи на УКВ приводит к увеличению предельной дальности: в случае нормальной рефракции

5041-5.jpg

Примерно такое же (до 100-150 км) увеличение предельной дальности наблюдается при распространении УКВ в поверхностном тропосферном волноводе, где распространяются гл. обр. волны СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Значительное (до неск. сотен км) увеличение протяжённости линий связи между наземными пунктами возможно за счёт рассеяния (или переизлучения) УКВ на неоднород-ностях тропосферы (т. н. дальнее тропосферное распространение; см. также

Сверхдальнее распространение радиоволн). При этом, однако, уровень поля в точке приёма подвержен хаотич. изменениям. Усреднённый коэф. ослабления уровня поля зависит от протяжённости трассы и колеблется от -65 до -110 дБ. Значит. увеличение уровня поля в точке приёма может наблюдаться при наличии приподнятых М -инверсий, образующихся при повыш. влажности в областях высокого атм. давления. Рассеяние УКВ происходит на флуктуациях коэф. преломления стратосферы (высоты области рассеяния до 15-20 км), однако усреднённый коэф. ослабления уровня поля на таких трассах (от 700 до 1300 км) составляет ~150 дБ. При длинах волн более 10 см среда ведёт себя как идеальный диэлектрик и распространение УКВ в тропосфере происходит без к.-л. дополнит. потерь энергии. При l<10 см становятся существенными рассеяние и поглощение волн атм. осадками. Напр., ослабление волн с l~1см в условиях ливня достигает 18 дБ/км. При осадках в виде града и достаточно больших размерах градин возрастают потери из-за рассеяния волн. В диапазоне миллиметровых волн сильно сказывается затухание в атм. газе (ослабление, вызываемое атм. кислородом при нормальном атм. давлении и темп-ре 20
o
C, на l~5 мм составляет ~ 14 дБ/м).

УКВ широко применяются в системах связи и вещания. Большинство таких систем работает в пределах зон, ограниченных условиями прямой видимости корреспондирующих пунктов. Увеличение дальности связи до неск. тыс. км достигается в т. н. радиорелейных линиях (РРЛ) — цепочке ретрансляционных станций, отстоящих друг от друга на расстоянии прямой видимости. В РРЛ используют волны УВЧ- и СВЧ-диапазонов. Большая ширина диапазонов УКВ по частоте и возможность создания узконаправленных антенных систем позволяют применять УКВ-диапазон для создания широкополосных и многоканальных магистральных линий связи. Использование в РРЛ в качестве ретранслятора ИСЗ обеспечивает связь между наземными пунктами, удалёнными более чем на 10 тыс. км. Разрабатывается новое поколение РРЛ-цифровые РРЛ (ЦРРЛ). Поскольку занимаемая ЦРРЛ полоса пропускания достигает 100 МГц (что во много раз превышает полосы пропускания обычных РРЛ), то очевидно, что ЦРРЛ будут работать в осн. на частотах выше 10 ГТц. Диапазон УКВ является единственным, в к-ром осуществляются телевиз. передачи (см.

Телевидение
)и организуется высококачественное частотно-моду-лир. радиовещание. В тех случаях, когда размещение ретрансляторов в РРЛ на расстояниях прямой видимости затруднено (напр., в труднодоступных местах), используются линии дальней тропосферной радиосвязи. Для создания таких линий связи применяют антенны, имеющие КНД ~50-55 дБ и спец. приёмную аппаратуру, повышающие надёжность работы радиолинии связи в условиях случайных изменений уровня сигнала.

УКВ используются также в системах радиолокации, ближней радионавигации и радиоастронавигации, радиотелеуправления и радиодистанциометрии. Радиоволны УКВ-диапазона применяются при изучении атмосферы звёзд, планет, туманностей (радиоастрономия), в медицине для определения темп-ры биол. объектов (радиотермогра-фия), при изучении структуры и состава вещества (радиоспектрометрия).

Лит.: Альперт Я. Л., Распространение электромагнитных волн и ионосфера, 2 изд., M., 1972; Долуханов M. П., Распространение радиоволн, M., 1972; Шур А. А., Характеристики сигнала на тропосферных радиолиниях, M., 1972; Черенковa E. Л., Чернышев О. В., Распространение радиоволн, M., 1984; Электромагнитные волны в атмосфере и космическом пространстве, под ред. А. В. Соколова, А. А. Семенова, M., 1986.

А. В. Рахлин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

УКВ, АМ, FM и другие аббревиатуры радио.

На заре развития радиовещания мощные высокочастотные колебания получали с помощью электромашинных генераторов. Это были обычные электрогенераторы, у которых количество пар полюсов, схема соединения обмоток и скорость вращения ротора были выбраны такими, чтобы частота генерируемого сигнела составляла десятки килогерц. В то время передатчики на радиолампах еще не получили своего развития и электромашинный метод вполне позволял получать высокочастотные колебания высокого уровня мощности. Правда частоты этих колебаний не могли превысить естественных механических и конструктивных ограничений и, как правило, такие радиостанции работали на частотах ниже 100 КГц (Сердце человека в спокойном состоянии бьётся с частотой приблизительно 1 Гц ). По нашим сегодняшним меркам — это сверхдлинные волны. Таким образом, развитие радиовещания началось с освоения самых нижних частот.

Я не буду углубляться в исторический экскурс развития радиочастотного спектра для целей вещания. Приведу его целиком в виде таблицы. Такое распределение частот имеется на сегодняшний день.

Поговорим же мы лучше об особенностях распространения радиоволн, о качестве принимаемого сигнала, дальности радиовещания и рентабельности вещательного бизнеса в зависимости от используемого диапазона.

Длинные волны.
Историческое наследие развития радиовещания. Но не только. Колебания этого частотного диапазона с длиной волны измеряемой километрами имеет очень высокую способность к дифракции не только огибая исусственные препятствия и складки гористой местности, но даже, уходя за горизонт, могут обеспечивать уверенное радиовещание при очень больших дальностях далеко за пределами прямой видимости. Дальность радиовещания на длинных волнах определяется мощностью радиопередатчика, эффективностью передающей антенны и поглощающими параметрами земной поверхности. Этот диапазон является единственным, который позволяет обеспечить радиовещание в горных районах. В силу физических особенностей частот этого диапазона, на нем немного помех и качество АМ вещания довольно высоко. 

Вещание на ДВ диапазоне ведется по первой категории качества. По существующему стандарту на каналы подачи программ полоса воспроизводимых частот первой качественной категории — 50 Гц — 10 КГц. Однако, сетка частот в этом диапазоне имеет шаг в 9 КГц, таким образом, чтобы не залезать в соседний частотный канал, на передающей стороне ограничивают спектр модулирующего сигнала на уровне 8-и килогерц. Этим и определяется реальное качество сигнала первой категории. 
Размеры антенного хозяйства, соизмеримые с длиной волны и площади, требуемые для организации ДВ передающих радиоцентров, не позволяют размещать такие объекты в черте города. А требуемые мощности радиопередатчиков для уверенного радиовещания на значительные расстояния (100 — 1500 КВт) и низкая эффективность реализуемых антенн приводит к тому, что на расстоянии нескольких километров от длинноволновых радиоцентров, крайне не желательно длительное пребывание людей. Наличие населенных пунктов на расстоянии менее 10 — 15-и километров от длинноволнового передающего радиоцентра вообще недопустимо. Затраты на строительство ДВ радиоцентров и поддержание их в работоспособности настолько велики, что не могут окупаться коммерческим радиовещанием. ДВ радиовещание планово затратно и может лишь финансироваться из каких-либо бюджетов, выполняя те или иные социальные задачи.

Средние волны.

Имеют достаточную дифракцию, чтобы обеспечивать уверенный (бестеневой) прием в среднепересеченной местности, и в условиях железобетонной многоэтажной городской застройки. В горных условиях образуют значительные теневые зоны, особенно в своей коротковолновой части. В ночное время могут распространяться на очень большие расстояния благодаря отражению в ионосфере. Днем пригодны только для местного вещания. В силу спектральной специфики промышленных помех, качество звучания на средневолновом диапазоне в городских условиях невысоко и может удовлетворять лишь разговорные радиостанции. В сельской местности качество звучания средневолновых радиостанций вполне пригодно для прослушивания музыкальных программ по первой категории качества и ограничивается лишь атмосферными помехами — летом, при горозовых разрядах прием затруднен. Дальность распространения прямой волны в дневное время (без учета ионосферного отражения) зависит от типа используемой антенны, поляризации, мощности передатчика и в среднем в два — три раза превышает дальность прямой видимости, в основном, благодаря малому уровню помех вдали от крупных городов. В ночное время происходит ослабление слышимости относительно близких радиостанций, расположенных в радиусе 100 — 200 Км, и усиление дальних радиостанций — 600 — 1500 Км. Для радиостанций, находящихся от слушателя в зоне прямой видимости (до 50 Км), ослабления приема не происходит. Зимними ночами на средневолновом диапазоне можно с очень хорошим качеством принимать дальние радиостанции. 

Использование этого свойства радиоволн средневолнового диапазона позволило в США создать сеть высококачественного АМ радиовещания в дневное время, максимально уменьшив помехи от радиостанций, находящихся в других часовых поясах и работающих на тех же или близких частотах и наиболее плотно использовать частотный ресурс. Эти радиостанции так и называются — «радиостанции светлого времени». С восходом солнца в данной местности и, соответственно, с исчезновением условий ионосферного распространения, радиостанция может работать мощностью в несколько единиц или десятков киловатт обеспечивая на расстоянии в 150 — 200 Км качественное вещание. С заходом солнца, и появлением возможности создавать радиопомехи своим излучением далеко за пределами зоны прямого вещания, радиостанция снижает мощность излучения до сотен, иногда десятков ватт, обеспечивая зону радиовещания лишь в пределах своего населенного пункта. С коммерческой точки зрения это оправдано, так как наиболее эффективное рекламное время именно дневное, а вечером и ночью иногда бывает разумно вообще выключить радиопередатчик. 
Антенные системы средневолнового диапазона могут выполняться относительно компактно для размещения в черте города, не имеющего высотной железобетонной застройки. Но все же желательно радиоцентры этого диапазона выносить за пределы городской черты. В средневолновом диапазоне не требуется использования столь высоких мощностей радиопередатчиков, как в длинноволновом. При грамотно спроектированных и построенных антенных системах вполне достаточно мощности 5 — 15 киловатт для обеспечения рентабельного качественного радиовещания на большой промышленный регион или на несколько близлежащих городов, насчитывающих в общей сложности более одного миллиона жителей. При меньшем количестве населения в зоне вещания средневолно

Ультракороткие волны Википедия

Ультракоро́ткие во́лны (УКВ) — традиционное в СССР название диапазона радиоволн, объединяющего метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны (или диапазоны очень высоких частот — ОВЧ, ультравысоких частот — УВЧ, сверхвысоких частот — СВЧ и крайне высоких частот — КВЧ)[1]. То есть это все радиоволны, длина которых менее 10 м, — такая классификация сложилась в отечественной учебной и технической литературе[2].

Согласно ГОСТ 24375-80[3] (справочное приложение 1) ультракороткие волны — это «радиоволны диапазонов дециметровых, сантиметровых, миллиметровых и децимиллиметровых волн». То есть ГОСТ распространяет термин УКВ и на диапазон гипервысоких частот (ГВЧ, 300—3000 ГГц), но диапазон метровых волн в документе не указан (возможно по ошибке). Согласно ГОСТ термин УКВ допускается использовать «для тех служб радиосвязи, которым распределены определённые полосы радиочастот, границы которых не совпадают со стандартными границами диапазонов радиочастот»[3].

В советской и российской истории радиовещания аббревиатура УКВ (диапазон УКВ, приёмник УКВ, радиостанция УКВ) использовалась в обиходе применительно к диапазону ЧМ-вещания в полосе частот 65,9—74 МГц.

Особенности применения

Из определений следует, что ультракороткие волны могут иметь длину от 10 м до 0,1 мм — это соответствует частотам от 30 МГц до 3000 ГГц. В отличие от более длинных волн распространение УКВ происходит в основном в пределах прямой видимости. Существенная особенность УКВ (исключая низкочастотную часть диапазона метровых волн) — это отсутствие регулярного зеркального отражения от ионосферы Земли. Вместе с тем значительное влияние на распространение УКВ оказывает тропосфера. В тропосфере происходит рефракция луча радиоволны, а также возникают другие механизмы, способствующие загоризонтному распространению УКВ (см. Тропосферная радиосвязь)[1].

Диапазон УКВ используется в радиовещании, телевидении, мобильной, любительской и профессиональной (радиорелейной, радиолокационной, спутниковой, космической) радиосвязи и для множества других применений — как с частотной и амплитудной модуляциями, так и с цифровым кодированием.

Радиоволны УКВ диапазона, не отражаясь от ионосферы, уходят в космическое пространство. Однако, поскольку в пределах прямой видимости может быть небесное тело (Луна или ближайшие планеты), волны УКВ диапазона могут отразиться от него и вернуться на Землю. В 1962 году дважды был проведён эксперимент: с передающей антенны Евпаторийского центра дальней космической связи на волне 39 см в сторону Венеры азбукой Морзе было отправлено послание «Мир», «Ленин», «СССР». Чуть более чем через 4 минуты отражённый от соседней к нам планеты радиосигнал вернулся на Землю[4][5].

См. также

Примечания

Диапазоны радиоволн. Длина волны. Радиочастоты. Особенности распространения радиоволн различной длины.


Стр 1 из 12Следующая ⇒

Диапазоны радиоволн. Длина волны. Радиочастоты. Особенности распространения радиоволн различной длины.

Радиоволны харак-тся длиной волны и частотой колебаний, используемых для их получения. Растоян., на кот. распростр. волна за время одного колебания тока в антенне, назыв. длиной волны.

λ (длина волны) = с (скорость света 3*108) / f (частота)

Длина волны зависит от частоты колебаний (или периода колебаний Т) тока в антенне. Чем больше частота тока в антенне, тем меньше длина излучаемых радиоволн, и наоборот. Зная длину волны, нетрудно вычислить частоту тока в антенне.

f (частота) = с (скорость света) / λ (длина волны)

В зависим. от длины радиоволн измен. особен. их распростр. и использ., поэтому весь спектр радиоволн разбивают на отдель. диапаз., имеющие неодинаковые св-ва.

Радиочастоты – частоты или полосы частот в диапазоне 3кГц–3000ГГц, которым присвоены условные наименования. Этот диапазон соответ. частоте перемен. тока электрич. сигналов для вырабатывания и обнаруж. радиоволн. Ра­диоспектр подразд. на 9 диапаз.

№ диап Назв. волны Дл. волны Частота Назв. частоты
Мириаметр. СДВ 100км…10км 3кГц…30кГц ОНЧ(оч.низ.част.)
Километр. ДВ 10км…1км 30кГц…300кГц НЧ
Гектометр. СВ 1км…100м 300кГц…3МГц СЧ(сред.)
Декаметр.КВ 100м…10м 3МГц…30МГц ВЧ(высок.)
Метр. УКВ 10м…1м 30МГц…300МГц ОВЧ(оч.выс.)
Дециметр. УКВ 1 м…10см 300МГц…3ГГц УВЧ(ультравыс.)
Сантиметр. УКВ 10см…1см 3ГГц…30ГГц СВЧ(сверхвыс.)
Миллиметр. УКВ 1см…1мм 30ГГц…300ГГц КВЧ(крайневыс.)
Децимиллиметр. УКВ 1мм…0,1мм 300ГГц…3ТГц  

Радиоволны, излучаемые антенной, распространяются вдоль земной поверхности (поверх. радиоволны) и под углом к горизонту (пространст. радиоволны).

Распространение мириаметровых и километровых волн (сверх­длинных и длинных) хорошо огибают поверхности, значительно поглощается земной поверхностью. Недостаток: большой уровень атмосферных помех и невозможность размещения в этих диапазонах большого числа каналов связи.

Распространение гектометровых (средних) волн Ограниченная дальность распространения, увеличивается в ночное время. Недостаток: большой уровень атмосферных и промышленных помех.

Распространение декаметровых (коротких) волн Сильно погращаются поверхностью земли. Является экономичным способом дельней связи, позволяют осущетвлять связь на большие растояния. Недостаток: наличие замираний и образование зоны молчания.

Распространение УКВ волн Не отражаются от ионосферы, явления дифракции практически не наблюдается. В нижних слоях атмосферы происходит сильное затухание УКВ (затух. ↑ с ↓ длины волны). Распростаняются значительно дельше прямой видимости

С ↑ частоты ухудш. дифракция (огибание) радиоволнами препятствий. Хорошо огиб. землю СДВ и ДВ. Дифракция на КВ не играет заметной роли, т.к. эти волны поглощ. раньше, чем станет ощутимой кривизна земли. УКВ ди­фракция практич. не свойст. и они не могут огибать вы­пуклости земной поверх. СВ отлич. боль­шим уровнем атмосфер. и промыш. помех.

Классификация радиоволн по диапазонам.

Радиоволны харак-тся длиной волны и частотой колебаний, использ. для их получения. В зависимости от длины волн измен. особен. распростр. и использ. радиоволн, поэтому весь спектр радиоволн подразд. на 9 отдель. диапаз., названия кот. даны по длинам волн.

ДВ В нач. своего развития РС велась почти исключ. на таких волнах. Но для связи на большие расс-ия при, помощи этих волн нужны передатчики огромной мощности. Кроме того, в диапаз. ДВ невозможна одноврем. работа большого числа радиостанций (без помех 10 станций). Единст. достоинством ДВ явл. то, что дальность их действия в течение дня и ночи, лета и зимы меняется мало. Такого постоянства у др. радиоволн нет. Сейчас на ДВ раб. небольшое число радиостанций, передающих сигналы точного времени и метеорологические сводки.

СВ. На этих волнах можно разместить без взаим. помех 150 РВ-ных станций. Приходится одну и ту же волну давать несколь. станциям, что приводит к взаим. помехам. Только в случае если станции, работающие на одинак. волнах, расположены на значит. расстоянии одна от другой, то взаим. помехи сказыв. слабо или их вовсе нет. В диапаз. СВ также раб. телеграф. радиостанции: морские, авиационные, военные.

КВ. На КВ раб. ведомствен. телеграф. и телефон. радиостанции. В диапаз. КВ можно разместить без взаим. помех 3000 РВ-ных станций, а радиотелеграф. станций гораздо больше, т.к. для них треб. более узкая полоса частот. КВ дают огромную дальность действия по сравнению с др. волнами при относит. небольшой мощности передатчиков. Недостатком КВ явл. сильная зависим. их распростр. от времени суток и времени года. В наст. время на КВ раб. множество радиостанций всех стран мира, в частности, РВ-ные и радиолюбительские станции.

УКВ волны занимают диапазоны метр., дециметр., сантиметр., миллиметр. и децимиллиметр. волн. УКВ, назыв. иначе УВЧ или СВЧ, прим. для связи наземных радиостанций при сравнит. небольших расстояниях. В УКВ диапаз. можно разместить очень много радиостанций без взаим. помех. УКВ можно излучать узким пучком, в определ. направлении, подобно лучам прожектора, что позволило успешно применить их в радиолокации. В наст. время УКВ широко использ. для связи, радиолокации, радионавигации и в др. обл. науки и техники.

В диапаз. №4 с примен. АМ можно организ. только 3-х канальную ТЛФ радиолинию. В этом диапаз. нельзя организ. высококачествен. передачу даже 1-го канала вещания. Поэтому для этих целей использ. диапаз. волн с более высок. №. Для ТВ вещания №8, для РВ №5 и выше и т.д., а для организ. многоканаль. радиолинии обычно использ. диапаз. УКВ (8 диапаз.и выше). Поскольку РРЛ явл. многоканаль. радиолинией, то и несущие частоты выбирают в диапаз. УКВ.

Принципы радиосвязи.

Высокочастот. эл.маг. волна хорошо распростр. в пространстве, а низкочастот. сигналы голоса и музыки нет. Таким образом в радио сигналы голоса и музыки модулируют высокочастот. несущую в несколько сотен кГц, и этот модулирован. высокочастот. сигнал затем передается.

Модуляция это процесс, при кот. высокочастот. волна использ. для переноса низкочастот. волны.

На приемнике эта модулирован. высокочастот. волна демодулируется для получ. изначальных сигналов голоса и музыки. Сущест. 3 параметра несущей, которые можно изменять: амплитуда, частота и фаза. И, соответственно модуляции: амплитудная, фазовая, частотная.

На 1 граф. представл. измен. давления воздуха Р1 около микрофона. На 2 граф. показыв. соответствующее изменение тока I1 в микрофоне. На 3 граф. показано измен. радиочастоты I2, который затем создает эл.маг. волны. Колебания радиочастоты в системах РС служат переносчиком сигнала и назыв. несущими колебаниями. Управление несущими колебаниями по закону передаваемого электрич. сигнала назыв. модуляцией. Получаемые при помощи модуляции радиочастот. колебания, несущие в себе сообщение назыв. модулирован. колебаниями (граф. 3). Модулирован. радиочастот. колебания назыв. радиосигналом. Радиосигнал преобразуется в эл.маг. волны, кот. излучаются передатчиком посредством передающей антенны. Радиоволны распростр. в пространстве и достигают пункта приема. Радиоволны воздейст. на прием. антенну, в результ. чего в радиоприемнике возникает ток радиочастоты I3 (граф. 4), подобный передаваемым колебаниям. Поскольку в место приема попадает очень малая часть излученной передатчиком энергии, ток I3 в сотни млн. раз слабее токов I2 и непосредственно использ. не может. Он должен быть усилен и подвергнут преобразованию. На граф. 5 показана сила тока I4. Этот ток пропускается ч/з телефон или громкоговоритель, в результ. чего он вызывает давление воздуха Р2. Получаются звук. колебания и воспроизвод. переданное сообщение. Обратная модуляция преобразования модулирован. колебаний в исходный электрич. сигнал назыв. детектирование (демодуляция).

Фидеры и волноводы.

Электрич. цепь и вспомогат. устройства, с помощью которых энергия радиочаст. канала подводится от радиоПРД к антенне или от антенны к радиоПР, назыв. фи­дером.

Фидеры – это линии питания, которые передают энергию от генератора к антенне (в передающем режиме) или от антенны к ПР (в режиме приёма). Основ. требования к фидеру сводятся к его электрогерметичности (отсутствию излучения энергии из фидера) и малым тепловым потерям. В передающем режиме волновое сопротивление фидера должно быть согласовано с входным сопротивлением антенны (что обеспечивает в фидере режим бегущей волны) и с выходом ПРД-ка (для max-ой отдачи мощности). В приёмном режиме согласование входа ПР-ка с волновым сопротивлением фидера обеспечивает в последнем режиме бегущей волны, согласование же волнового сопротивления фидера с сопротивлением нагрузки – условие max-ой отдачи мощности в нагрузку ПР-ка. В зависим. от диапаз. радиоволн примен. различные типы фидеров: двух или много-проводные воздушные фидеры; волноводы прямоугольного, круглого или эллиптического сечений; линии с поверхностной волной и др. Конструкция фидера зависит от диапазона передаваемых по нему частот. При передаче эл.маг. энергии по линии стре­мятся уменьш. излучение самой линии. Для этого провода линии располаг. //-но и по возмож­. ближе друг к другу. При этом поля 2-х одинак. по значе­нию, но противоположно направленных токов взаимно компенсируют­ся и излучения энергии в окружающее пространство не происходит. При создании антенны ставится противоположная задача: получение возможно большего излучения. Для этого использ. те же длинные линии, устранив одну из причин, лишающих фидер излу­чающих св-тв. Можно, например, раздвинуть провода линии на не­который ے, в результате чего их поля не будут компенсировать друг друга. На этом основана раб. V-образных и ромбических ан­тенн, излучающие провода кот. располож. под острым ے один к другому, и симметричного вибратора, полу­чающегося при разведении проводов на 180°. Компенсирующее действие одного из проводов фидера можно устранить, исключив его из с-мы. Это приводит к по­луч. несимметрич. виб­ратора. Все антен­ны, использ. этот принцип работы, относятся к классу не­симметрич. антенн. К ним также принадл. Г-образные и Т-образные антенны. Фидер излучает, если соседние участки его двух проводов обтека­ются токами, совпадающими по фазе, поля которых усиливают друг друга. Для этого необходимо создать фазовый сдвиг в половину дли­ны волны, например за счет неизлучающего шлейфа. На таком принципе основаны синфазные антенны. Фидер будет излучать, если расс-ия м/у проводами по неко­торым направлениям приобретают значит. разность хода. Можно так подобрать расс-ие м/у проводами, что по некоторым направлениям произойдет сложение волн от обоих прово­дов. Это использ. в противофазных ан­теннах.

Волновод – искусствен. или естествен. канал, способный поддерживать распространяющиеся вдоль него волны, поля которых сосредоточены внутри канала или в примыкающей к нему области. Типы волноводов:

1) Экранированные. Различают экранир. волноводы с хорошо отражающими стенками, к кот. относят волноводы металлические, направляющие эл.маг. волны, а также коаксиальные и многожильные экранирован. кабели, хотя последние обычно относят к линиям передачи (длинным линиям). К экранир. волноводам относят также волноводы акустические с достаточно жёсткими стенками.

2) Неэкранированные. В открытых (неэкранир.) волноводах локализация поля обычно обусловлена явлением полного внутрен. отражения от границ раздела 2-х сред (в волноводах диэлектрических и простейших световодах) либо от областей с плавно изменяющимися параметрами среды (ионосферный волновод, атмосферный волновод, подводный звук. канал). К открытым волноводам принадл. и с-мы с поверхност. волнами, направляемыми границами раздела сред.

Основ. св-во волновода – существ. в нём дискретного (при не очень сильном поглощении) набора нормальных волн (мод), распространяющихся со своими фазовыми и групповыми скоростями. Почти все моды облад. дисперсией, т.е. их фазовые скорости зависят от частоты и отлич. от групповых скоростей. В экранир. волноводе фазовые скорости обычно превыш. скорость распространения плоской однородной волны в заполняющей среде (скорость света, скорость звука), эти волны назыв. быстрыми. При неполном экранировании они могут просачиваться сквозь стенки волновода, переизлучаясь в окружающее пространство. Эти волны назыв. утекающими. В открытых волноводах распростр. медленные волны, амплитуды кот. быстро убывают при удалении от направляющего канала.

 

Звуковое радиовещание (ЗВ). Возникновение и развитие ЗВ в РФ.

С-ма ЗВ представл. собой организа­ционно-технич. комплекс, обеспечивающий формирование и пе­редачу звук. информации общего назнач. широкому кругу тер­риториально рассредоточенных абонентов (слушателей).

Первые опыты по передаче с помощью радио сигналов 3В проводились еще в начале XX столетия. С 1924г. началось регулярное AM звукового вещания и интенсивное строительство РВ станций AM вещания. Первые РВ станции раб. в диапаз. ДВ и использ. амплитудную модуляцию (АМ). Узкая полоса частот и взаимные помехи м/у станциями, использующими один и тот же частотный канал, не позвол. обеспеч.ь прием вещательных программ с высоким качеством. Устранить помехи можно было путем повыш. стабильности частоты РВ станций, сниж. уровней внеполосных излучений и улучш. избирательности ПР-ов. Для повыш. эффективности использования радиочастот. спектра в сетях AM вещания в начале 30-х гг. начал. исследования вопросов создания синхронных сетей 3В, в кот. все передающие станции сети, обслуживающие определ. терр-ию, работают на одной частоте с весьма высокой стабильностью и передают одну и ту же программу. В СССР синхрон. сети в диапаз. средних частот (СЧ) начали создав. в 1950г. Использование синхрон. сетей позволяло примен. в них маломощные ПРД-ки и исключить в темное время суток нелинейные и частотные искажения в зонах интерференции земного и пространст. луча. Заметно повышалась также и надежность вещания. В 1946г. начало развиваться частотно-модулированное (ЧМ) радиовещание в СССР, т.к. в сетях ЧМ вещания обеспечив. более высокое качество приема вещатель. сигналов и более просто решаются вопросы обеспечения их эл.маг. совместимости. В с-мах ЧМ вещания расширялась полоса частот передаваемых вещатель. сигналов. С 40-х гг. в диапаз. МВ (очень высокие частоты – ОВЧ) начинается создание сетей ЧМ вещания. Одним из путей повыш. качества РВ было создание стереофонич. с-м, в кот. достигается большая естественность звучания музыкальных программ. В стереос-мах для передачи по каналу связи формируются сигналы в двух разнесенных в пространстве микрофонах. Необходимая полоса частот канала связи для этих с-м шире, чем для AM вещания и поэтому организация стереовещания началась в сетях ОВЧ-ЧМ вещания. В 1955г. началась опытная передача стереофонич. программ по радио. В 1963г. была внедрена с-ма звукового стереофонич. вещания с полярной модуляцией. В конце 60-х гг. начинается внедрение цифровых методов передачи с помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) сигналов вещания по спутниковым трактам распределения программ 3В. В 70-х гг. началось внедрение синхронного вещания и азработка квадрафонических аналоговых с-м вещания. В 80-х гг. началась разработка и экспериментальные исследования с-мы наземного цифрового вещания. С конца XX в. совершенствование с-м вещания идет по пути разработки цифровых с-м, в которых может быть обеспечено весьма высокое качество воспроизведения речи и музыки. Цифровые РВ с-мы позволяют создавать сети вещания с высокой эффективностью использования радиочастотного спектра. В первом десятилетии XXI в. в сетях вещания во многих странах осуществлен переход от аналоговых с-м к цифровым.

Структурные элементы с-мы ПВ. Узел ПВ (УПВ), радиотрансляционный узел (РТУ). Преимущества с-мы ПВ.

ПВ – с-ма, сост.из ком­плекса аппаратуры и сооружений, с помощью кот.сигналы ЗВ распред.по проводным сетям и поступ.к слушателям. Основ.структур.элемент с-мы ПВ – УПВ или РТУ. УПВ содер­.комплекс оборуд-я для приема, преобразов., усиления и передачи по проводам программ ЗВ. Оборуд-е узла сост.из станцион.оборуд-я, ли­нейных сооруж. и абонент.устройств (АУ).

Станц.оборуд-е обеспеч.получ.мощности, необход.для норм.работы всех АУ. Осн.элементами станц.оборуд-я узлов 1-програм.вещания явл.усилители звук.частоты, а узлов 3-хпрограм.вещания – еще и передатчики. К станц. оборуд-ю относ.аппаратура регулирования передаваемых сигналов, контроля, управления, коммутации и элек­тропитания.

Совокупность линейных сооруж.образ.сеть ПВ или РТС. Она сост.из с-мы 2-хпроводных линий и вспомогат.устр-в, с помощью кот.энергия сигналов ЗВ перед.от усилите­лей и передатчиков к АУ.

АУ явл.абонент.громкого­в-ли для 1-програм.сетей и 3-хпрограм.громкогов-ли для сетей 3-хпрограм.вещания. 3-хпрограм.громкогов-ль явл.комбинацией абонент.громкогов-ля с приемником высокочаст.сигналов 2-ой и 3-ей программ.

С-ма ПВ в нашей стране развив.как 1-програм. При разраб. 3-хпрограм.с-мы ПВ прим.организация многопрограм.вещания с частотным раздел.каналов на базе сети 1-програм.ПВ. Одна программа передается сигналами в полосе звук.частот 50-10000Гц. Для передачи 2-х др.программ использ.токи высокой частоты. Многопрограм.ПВ можно организ.в спектре звук.частот или путем переноса спектра в высокочаст.область. В 1-ом случае сигналы программ перед.по многопарной линии в полосе звук.частот, во 2-ом – в многоканаль.с-­ме передачи использ. частотное раздел.каналов. Сущ.с-мы многопрограм. ПВ по телефон.сетям. Также с-му ПВ можно организ.и на базе ТВ-ой распределит.сети. Возможно дальней.развит. сетей ПВ будет основ.на созд.совмещенных с-м, в кот.будут использ.кабельные коммуникации ГТС и проводного ТВ.

Преимущества с-мы ПВ:

1)Отсут.по­мех, ухудшающих качество радиоприема в диапаз.ДВ, СВ, KB и MB. Это помехи атмосфер.и промыш.происхожд., помехи от др. станций, работающих в совмещенном частот.канале. В диапаз.МВ существенны помехи, вызван.отра­ж. радиоволн от многоэтажных зданий со стальным или желе­зобетонным каркасом.

2)Экономические показатели ПВ ↑, чем РВ. Передача энергии сигналов с помощью линий ПВ уменьш.потери энергии. Расход материала на изготовл.АУ ПВ меньше расхода материалов на изготов­л.радиоприемника. Удель.капиталь.затра­ты на строительство усилителя ПВ, меньше удель.капиталь.затрат на строительство передающих радиовещат.центров, а удель.расход электроэнергии меньше аналогичного показателя для индивидуаль. радиоприемника, т.к. КПД оконечных усили­телей ПВ много больше КПД радиовещат.передатчиков.

3)АУ ПВ проще в обращении, надежнее и дешевле радиоприемника. Расходы абонента ПВ на электропитание АУ незначит.или вообще отсут.

4)Качество воспроизведения вещатель.программы абонент­.устройством ПВ выше, чем качество воспроиз­ведения массовым радиоприемником.

5)Кол-во вещатель.программ, передаваемых в пределах заданной терр-ии, ограничено из-за недостатка радиоканалов. Использ.с-м ПВ позвол.увелич. число программ.

6)С помощью с-мы ПВ легко организовать местное вещание в пределах одного нас.пункта.

7)С-ма ПВ явл.хорошим средством оповещ. населения о стихийных бедствиях, т.к. она всегда готова к действию.

Преимущества ПВ привели к тому, что оно продолжает успешно раз­виваться.

Диапазоны радиоволн. Длина волны. Радиочастоты. Особенности распространения радиоволн различной длины.

Радиоволны харак-тся длиной волны и частотой колебаний, используемых для их получения. Растоян., на кот. распростр. волна за время одного колебания тока в антенне, назыв. длиной волны.

λ (длина волны) = с (скорость света 3*108) / f (частота)

Длина волны зависит от частоты колебаний (или периода колебаний Т) тока в антенне. Чем больше частота тока в антенне, тем меньше длина излучаемых радиоволн, и наоборот. Зная длину волны, нетрудно вычислить частоту тока в антенне.

f (частота) = с (скорость света) / λ (длина волны)

В зависим. от длины радиоволн измен. особен. их распростр. и использ., поэтому весь спектр радиоволн разбивают на отдель. диапаз., имеющие неодинаковые св-ва.

Радиочастоты – частоты или полосы частот в диапазоне 3кГц–3000ГГц, которым присвоены условные наименования. Этот диапазон соответ. частоте перемен. тока электрич. сигналов для вырабатывания и обнаруж. радиоволн. Ра­диоспектр подразд. на 9 диапаз.

№ диап Назв. волны Дл. волны Частота Назв. частоты
Мириаметр. СДВ 100км…10км 3кГц…30кГц ОНЧ(оч.низ.част.)
Километр. ДВ 10км…1км 30кГц…300кГц НЧ
Гектометр. СВ 1км…100м 300кГц…3МГц СЧ(сред.)
Декаметр.КВ 100м…10м 3МГц…30МГц ВЧ(высок.)
Метр. УКВ 10м…1м 30МГц…300МГц ОВЧ(оч.выс.)
Дециметр. УКВ 1 м…10см 300МГц…3ГГц УВЧ(ультравыс.)
Сантиметр. УКВ 10см…1см 3ГГц…30ГГц СВЧ(сверхвыс.)
Миллиметр. УКВ 1см…1мм 30ГГц…300ГГц КВЧ(крайневыс.)
Децимиллиметр. УКВ 1мм…0,1мм 300ГГц…3ТГц  

Радиоволны, излучаемые антенной, распространяются вдоль земной поверхности (поверх. радиоволны) и под углом к горизонту (пространст. радиоволны).

Распространение мириаметровых и километровых волн (сверх­длинных и длинных) хорошо огибают поверхности, значительно поглощается земной поверхностью. Недостаток: большой уровень атмосферных помех и невозможность размещения в этих диапазонах большого числа каналов связи.

Распространение гектометровых (средних) волн Ограниченная дальность распространения, увеличивается в ночное время. Недостаток: большой уровень атмосферных и промышленных помех.

Распространение декаметровых (коротких) волн Сильно погращаются поверхностью земли. Является экономичным способом дельней связи, позволяют осущетвлять связь на большие растояния. Недостаток: наличие замираний и образование зоны молчания.

Распространение УКВ волн Не отражаются от ионосферы, явления дифракции практически не наблюдается. В нижних слоях атмосферы происходит сильное затухание УКВ (затух. ↑ с ↓ длины волны). Распростаняются значительно дельше прямой видимости

С ↑ частоты ухудш. дифракция (огибание) радиоволнами препятствий. Хорошо огиб. землю СДВ и ДВ. Дифракция на КВ не играет заметной роли, т.к. эти волны поглощ. раньше, чем станет ощутимой кривизна земли. УКВ ди­фракция практич. не свойст. и они не могут огибать вы­пуклости земной поверх. СВ отлич. боль­шим уровнем атмосфер. и промыш. помех.


Рекомендуемые страницы:

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *