Природа радиоволн. Частоты, длины волн и каналы
Когда электроны колеблются в электрическом поле, часть их энергии преобразуется в электромагнитные излучения. Частота колебаний должна быть очень высокой, чтобы они могли излучать электромагнитные волны нужной интенсивности, но, если это произойдет, электромагнитные волны будут распространяться в пространстве со скоростью света – 300000000 м/с.
При попадании на металлическую антенну часть энергии волн передается свободным электронам в металле антенны; возникает переменный ток с частотой, равной частоте вызвавшей его волны. Таков-в самой примитивной форме – принцип радиосвязи. Радиопередатчик излучает электромагнитные волны заданной частоты, достигающие антенны приемника. Из них приемник усиливает только те, на частоты которых он «настроен».
Чтобы по радиосвязи передать голос и музыку, волны регулярного, «несущего» сигнала необходимо модулировать (изменять) звуковым сигналом по интенсивности волн (амплитудная модуляция, или AM) либо частоте (частотная модуляция, или ЧМ). Приемник устраняет высокочастотные несущие волны, оставляя только «электрические», частоты которых совпадают с частотами звуковых сигналов. После усиления электрические волны поступают в наушники или громкоговоритель, преобразующие электрические сигналы в звуковые волны.
В отличие от высокочастотных радиоволн [А] у звуковых волн частоты гораздо ниже [Б]. Чтобы передать звук по радио, необходимо звуковые волны наложить на радиоволны. Радиоволна «переносит» в пространстве электрический аналог исходной звуковой волны, поэтому ее называют «несущей». Амплитудная модуляция изменяет энергетический уровень несущих волн, создавая огибающую переменной амплитуды [В], соответствующую звуковой волне. При частотной модуляции амплитуда несущей остается постоянной, а меняется ее частота [Г].
Частоты, длины волн и каналы. К электромагнитным излучениям относятся гамма-лучи, рентгеновское и ультрафиолетовое излучения, свет в видимой и инфракрасной части спектра; все они имеют очень высокую частоту. Электромагнитные излучения более низких частот называются радиоволнами. Волны, частоты которых близки к частотам инфракрасного излучения, образуют микроволновый диапазон и используются для телевизионной связи между ретрансляционными станциями, расположенными друг от друга в пределах видимости, а также для связи со спутниками.
В порядке уменьшения частоты различают радиоволны сверхвысоких частот (СВЧ, используются для радиовещания и местной связи, например, между летательным аппаратом и наземной станцией управления); ультравысоких частот (УВЧ, используются для телевизионной связи); короткие волны (КВ, используются во всем мире для радиовещания); средние волны (СВ, используются для радиовещания в отдельных регионах), и, наконец, длинные волны (ДВ, используются реже всех остальных). По международному соглашению, весь спектр радиочастот разделен на полосы для того или иного вида радиослужб. В свою очередь каждая полоса подразделяется на каналы таким образом, чтобы радиослужбы, работающие в соседних каналах, не мешали друг другу.
Для стереофонического звучания необходимо воспроизведение двух звуковых сигналов, воспринимаемых левым и правым ухом слушателя по отдельности. Чтобы передать по радио стереофонический звук, ширина полосы канала должна быть вдвое больше, чем для передачи обычного звукового сигнала. Поскольку радиоспектр уже распределен и даже перегружен, разработан метод передачи двух отдельных звуковых сигналов по одному радиоканалу.
Постоянную тенденцию к миниатюризации в электронике иллюстрирует сравнение радиоприемника 30-х гг. [А] и транзисторного приемника [Б]. Громкоговоритель и сегодня должен быть довольно большим, чтобы не искажать низкочастотные звуковые волны. Но современная техника позволяет уменьшать все другие компоненты радиоустройств. Транзистор [В, слева] почти вытеснил электролампу [В, справа]. Дальнейшая миниатюризация стала возможной, когда интегральные схемы пришли на смену электронным схемам с паяным монтажом компонентов.
Ионосфера и земная поверхность образуют «волновод», по которому длинные радиоволны [Б] огибают Землю. Средние волны распространяются более прямолинейно поэтому их можно принять на расстоянии около нескольких сотен километров от передатчика. Все радиоволны в свободном пространстве распространяются строго по прямой, но короткие волны можно использовать для связи вокруг Земли, так как они отражаются от ионосферы и земной поверхности по законам зеркального отражения [А].
Очень короткие волны не отражаются от ионосферы, а проходят сквозь нее и используются для космической связи.
Спутники связи обеспечивают основной объем межконтинентальной радиосвязи. Находящиеся на околоземной орбите [А] на высоте 35 800 км над экватором в районах Тихого [1], Атлантического [2] и Индийского [3] океанов с периодом обращения, синхронным Земле, спутники системы «Интелсат-IV» принимают и передают тысячи радиосигналов СВЧ-диапазона и с некоторым перекрытием обеспечивают связь с большей частью территории Земли [Б]. Свыше 70 наземных станций ([В], точки) устанавливают связь друг с другом, но до сих пор для межконтинентальной связи применяются и подводные кабели ([В], красные линии).
Дата добавления: 2022-09-05; просмотров: 1024;