Засади поширення радіохвиль

Сентябрь 14, 2022

Главная
Физика
Засади поширення радіохвиль

Содержание

2. Зміст Поширення радіохвиль у навколишньому просторі Землі 10.1 10.2 Поширення радіохвиль у вільному просторі. Формула ідеального
3. Відбивання та проходження хвиль на межі двох середовищ 10.6 10.7 Криві поширення радіохвиль, рекомендовані Міжнародним союзом
4. Узагальнена схема радіозв`язку з передавальною та приймальною антенами та перешкодами між ними A1 Ф1 П1 A2
5. 10.1 Поширення радіохвиль у навколишньому просторі Землі Атмосферу поділяють на такі складники: тропосферу, яка містить 79%
6. Іоносфера – область атмосфери, яка починається від висоти 50–60 км до (2,5...3) , тобто приблизно 20000
7. Радіохвилі, які поширюються безпосередньо у поверхні Землі і частково огинають Земну кулю, називають земними або поверхневими
9. За організацією радіозв’язку радіолінії поділяють на два типи: Первинні (рис. а)– передавання здійснено безпосередньо від передавача,
10. 10.2. Поширення радіохвиль у вільному просторі. Формула ідеального радіозв’язку Рисунок 10.4. Модель ізотропного випромінювача
13. Рисунок 10.5. Приклад діаграми спрямованості антени
18. Рисунок 10.6. Залежності від відстані та частоти для відносних шкал: а – стосовно 1 Вт (дБ),
19. 10.3. Множник послаблення
21. 10.4. Область простору, істотна для поширення радіохвиль
22. Рисунок 10.7. Пояснення поняття «зони Френеля»: а – уявлення інтерференції в т. В у протифазні, б
25. www.themegallery.com
29. 10.5. Сутність явища дифракції в процесі поширення радіохвиль Наявність області, в якій поширюється радіохвиля, вимагає з’ясування
30. Явищем дифракції називають «долання» хвилею, що поширюється в середовищі з неоднорідностями, непрозорих перешкод. За таких умов
31. Рисунок 10.11. Залежність множника послаблення від параметра v
32. 10.6. Відбиття пласких хвиль на межі поділу двох середовищ
33. Рисунок 10.12. Залежність коефіцієнтів Френеля на частоті 100 МГц від кута падіння для ситуацій: а –
35. 10.7. Криві поширення радіохвиль, рекомендовані Міжнародним союзом електрозв’язку (МСЕ)
36. Приклади кривих поширення наведено на рис. 10.14. Криві наведено з урахуванням ймовірного характеру сигналів: 50% –
37. - - - - - - – Напруженість поля для вільного простору Рисунок 10.14. Напруженість поля
38. 10.8. Висновки Розділ “Поширення радіохвиль” надає інформацію про шляхи та властивості поширення РХ різних діапазонів частот
39. У процесі поширення радіохвиль різні області простору по-різному впливають на формування поля. Розміри та конфігурацію області,
40. 10.9. Контрольні питання та завдання Поясніть сутність розв’язку задачі поширення радіохвиль в різних середовищах. Наведіть визначення
42. Скачать презентацию

Слайд 2

Зміст
Поширення радіохвиль у навколишньому просторі Землі
10.1
10.2
Поширення радіохвиль у вільному просторі. Формула

ідеального радіозв’язку

Область простору, істотна для поширення радіохвиль (зони Френеля)

Множник послаблення

10.3

10.4

10.5

Сутність явища дифракції у процесі поширення радіохвиль

Слайд 3

Відбивання та проходження хвиль на межі двох середовищ
10.6
10.7
Криві поширення радіохвиль, рекомендовані

Міжнародним союзом електрозв’язку (МСЕ).

Контрольні питання та завдання

Висновки

10.8

10.9

Слайд 4

Узагальнена схема радіозв`язку з передавальною та приймальною антенами та перешкодами між

ними

A1
Ф1
П1

A2
Ф2
П2

Рисунок 10.1. Узагальнена схема радіозв`язку з перешкодами між передавальною та приймальною антенами

Слайд 5

10.1 Поширення радіохвиль у навколишньому просторі Землі
Атмосферу поділяють на такі складники:
тропосферу,

яка містить 79% маси всієї атмосфери;
стратосферу (20% маси атмосфери);
іоносферу (0,5% маси атмосфери)
Тропосфера – область, що сягає: 7-10км (полярні широти), 10-12 км (помірні), 16-18 км (екваторіальні), неоднорідна як вертикально, так і вздовж поверхні. Її електродинамічні параметри: діелектрична проникність ε та питома провідність σ є змінними залежно від метеорологічних умов. Тропосфера впливає на поширення земних радіохвиль і забезпечує поширення, так званих тропосферних радіохвиль. Поширення тропосферних РХ пов’язане з явищем рефракції (викривлення траєкторії), розсіяння та поглинання.
Стратосфера – область, що сягає висот 50-60 км, має на відміну від тропосфери значно меншу густину газу – в десятки, сотні разів та температурну інверсію (на висотах 30-35 км температура майже незмінна – 220 К, на висотах 50-60 км зростає до 320 К. В подальшому в іоносфері на висотах 80-90 км температура знижується до 200 К, далі, плавно зростає й на висотах 500-600 км сягає 2000-3000 К).

Слайд 6

Іоносфера – область атмосфери, яка починається від висоти 50–60 км до

(2,5...3) , тобто приблизно 20000 км. Особливості іоносфери – газ повністю іонізований, його густина мала (у порівнянні з тропосферою і стратосферою), кількість електронів в 1 см3. Присутність електронів впливає на електричні властивості газу та зумовлює відбиття радіохвиль частотою орієнтовно від іоносфери. Радіохвилі, які відбиваються або розсіюються від іоносфери, називають іоносферними. Радіохвилі, відбиті послідовно від іоносфери та Землі вони можуть поширюватись навколо Землі. На частотах орієнтовно понад 30 МГц іоносфера є радіопрозорою.

7-18 км

50-60 км

20000 км

Рисунок 10.2. Області атмосфери та види поширення радіохвиль (без урахування масштабу)

Слайд 7

Радіохвилі, які поширюються безпосередньо у поверхні Землі і частково огинають Земну

кулю, називають земними або поверхневими (2).
Радіохвилі, що поширюються на значні відстані, внаслідок рефракції в тропосфері, називають тропосферними (3).
Радіохвилі, що поширюються на великі відстані і огинають Землю внаслідок відбиття від іоносфери називають іоносферними (просторовими).
Радіохвилі, для яких іоносфера є радіопрозорою (4), можна також віднести до прямих хвиль (5).
Умови поширення радіохвиль вздовж природних трас визначають багато факторів, впливати на які неможливо, тому аналіз цих процесів дуже складний. У кожної конкретної ситуації, для кожної моделі траси вибирають ті фактори, які впливають найбільше.

Слайд 8

Слайд 9

За організацією радіозв’язку радіолінії поділяють на два типи:
Первинні (рис. а)– передавання

здійснено безпосередньо від передавача, до приймача.
До цього типу можна віднести, також, радіорелейні лінії(рис.б)(в різних напрямках частоти різні),
Вторинні (рис. в)– використовують пасивну ретрансляцію
Для різних галузей застосування радіохвиль залежить від частоти, тому існує чіткий розподіл хвиль за діапазонами частот (та відповідними довжинами).
Рисунок 10.3. Типи радіоліній:
а – безпосередні, б – радіорелейні, в – вторинні

Слайд 10

10.2. Поширення радіохвиль у вільному просторі. Формула ідеального радіозв’язку
Рисунок 10.4.

Модель ізотропного випромінювача

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Рисунок 10.5. Приклад діаграми спрямованості антени

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Рисунок 10.6. Залежності від відстані та частоти для відносних шкал: а –

стосовно 1 Вт (дБ), б – 1 мВт (дБм)

Слайд 19

10.3. Множник послаблення

Слайд 20

Слайд 21

10.4. Область простору, істотна для поширення радіохвиль

Слайд 22

Рисунок 10.7. Пояснення поняття «зони Френеля»: а – уявлення інтерференції в т.

В у протифазні, б – фігура, запропонована Френелем, що моделює променевий процес поширення хвиль, в – зони Френеля в площині S

Слайд 23

Слайд 24

Слайд 25

www.themegallery.com

Слайд 26

Слайд 27

Слайд 28

Слайд 29

10.5. Сутність явища дифракції в процесі поширення радіохвиль
Наявність області, в

якій поширюється радіохвиля, вимагає з’ясування питання стосовно вплив перешкод на цей процес.
Характерними є такі ситуації: перешкоди, на шляху проходження хвилі розміщені на різних ділянках траси – нижче або вище лінії поширення радіохвилі:

Слайд 30

Явищем дифракції називають «долання» хвилею, що поширюється в середовищі з неоднорідностями,

непрозорих перешкод. За таких умов коефіцієнт послаблення визначають за формулою з теорії оптичної дифракції:

Слайд 31

Рисунок 10.11. Залежність множника послаблення від параметра v

Слайд 32

10.6. Відбиття пласких хвиль на межі поділу двох середовищ

Слайд 33

Рисунок 10.12. Залежність коефіцієнтів Френеля на частоті 100 МГц від кута

падіння для ситуацій:
а – сухого (εr = 7, σ=0,001 См/м), б – вологого (εr=30, σ=0,02 См/м) ґрунтів відповідно.

Слайд 34

Слайд 35

10.7. Криві поширення радіохвиль, рекомендовані Міжнародним союзом електрозв’язку (МСЕ)

Слайд 36

Приклади кривих поширення наведено на рис. 10.14.
Криві наведено з урахуванням ймовірного

характеру сигналів: 50% – за розташуванням на площині м; 1%, 5%, 50% – за часом:

Слайд 37

- - - - - - – Напруженість поля для вільного

простору
Рисунок 10.14. Напруженість поля (дБ (мкВ/м)) для 1 кВт; частота 30 – 250 МГц (діапазони І, ІІ, ІІІ); h2 = 10 м; : а – суходіл, 50 % часу, 50 % розташувань; б – суходіл, 1 % часу, 50 % розташувань; в – море, 50 % часу, 50 % розташувань; г – море, 1 % часу, 50 % розташувань

Слайд 38

10.8. Висновки
Розділ “Поширення радіохвиль” надає інформацію про шляхи та властивості поширення

РХ різних діапазонів частот у різних середовищах, базуючись на розділах фізики, особливо електродинаміки.
В залежності від частоти радіохвилі розподіляють за діапазонами. Всього існує 12 діапазонів, які охоплюють частоти від 3 Гц до 3 ТГц. Національна таблиця розподілу частот України на сьогоднішній день використовує частоти від 9 кГц до 275 ГГц.
Радіохвилі за способами поширення поділяють на земні, тропосферні, іоносферні та космічні.
В основі розрахунку радіоліній – формула ідеального радіозв’язку з урахуванням характеристик антен, виражених через КСД.
За організацією радіозв’язку радіолінії поділяють на два типи: первинні (передавання здійснено безпосередньо від передавача, до приймача) та вторинні (використовують пасивну ретрансляцію).
Для розрахунку реального радіозв’язку необхідно визначити значення множника послаблення.

Слайд 39

У процесі поширення радіохвиль різні області простору по-різному впливають на формування

поля. Розміри та конфігурацію області, суттєвої при поширенні РХ визначають з використанням понять зон Френеля та принципу Гюйгенса.
У процесі переміщення передавача та приймача фаза хвилі змінюється, що трактовано як зміна частоти. Утворену таким чином частоту, називають частотою Допплера.
В процесі поширення внаслідок дифракції радіохвилі огинають перешкоди і Землю.
Явище повного внутрішнього відбиття на межі поділу двох діелектриків можна спостерігати, як для вертикальної, так і для горизонтальної поляризації, якщо хвиля падає із більш густого середовища в менш густе.
У процесі відбиття від діелектричного середовища з втратами модуль і фаза коефіцієнта відбиття залежить від частоти, тому що величина теж залежить від частоти.
Для вертикальної поляризації на границі поділу діелектрик – діелектрик з втратами характерна наявність мінімумів модуля коефіцієнта відбиття, провідність середовища зростає, зі збільшенням мінімуму, і явище повного заломлення не присутнє.

Слайд 40

10.9. Контрольні питання та завдання
Поясніть сутність розв’язку задачі поширення радіохвиль в

різних середовищах. Наведіть визначення основних понять стосовно поширення радіохвиль.
Які основні фізичні процеси при поширенні радіохвилі над поверхнею Землі та в навколоземному просторі, призводить до втрат енергії, поясніть їх.
Поясніть електродинамічні параметри землі, атмосфери, космічного простору та поясніть, які існують типи радіохвиль; вкажіть їх особливості.
Поясніть сутність поняття області простору, суттєвої для поширення радіохвиль. Зони Френеля.
Наведіть максимальний радіус першої зони Френеля для довжини хвилі
Виведіть формули ідеального та реального радіозв’язку для напруженості та потужності електричного воля.