5.5. Распространение ультракоротких волн (диапазон очень высоких частот (vhf)

При распространении радиоволн УКВ-диапазона дифракция практически отсутствует. Радиоволны этого диапазона не отражаются от ионосферы, т. к. их ра­бочие частоты выше критических частот любого из ионосферных слоев. Поэтому радиоволны УКВ-диапазона распространяются, как правило, за счет прямых волн.

На рис. 3.5.8 показан канал наземной радиосвязи в диапазоне УКВ.

Рис. 3.5.8. Пути распространения радиоволн

при наземной радиосвязи

В общем случае принимаемый сигнал является суммой прямого сигнала, рас­пространяющегося по линии а, и отраженных сигналов, распространяющихся по ли­ниям b и с. Теоретически прямой и отраженный сигналы должны взаимно уничтожаться, так как в точке отра­жения фаза сигнала изменяется на 180°. На практике этого не происходит, так как поверхностный слой Земли обладает очень плохой проводимостью.

Морская вода является хорошим проводником, поэтому, во избежа­ние ослабления принимаемых сигналов, антенны морских УКВ-радиостанций долж­ны располагаться как можно выше от поверхности воды.

Глава 6. Свойства импульсных сигналов § 1. Основные виды импульсных сигналов

Различают два основных вида импульсных сигналов:

1. видеоимпульсы;

2. радиоимпульсы.

Видеоимпульс представляет собой кратковременное отклонение величины напряжения или тока относительно нуля или определенной постоянной величины (рис. 3.6.1, a).

Радиоимпульс представляет собой серию высокочастотных колебаний, модулированных видеоимпульсом (рис. 3.6.1, b).

a) b)

Рис. 3.6.1. Форма основных видов импульсных сигналов

Импульсные сигналы характеризуются формой, длительностью τ_и и периодом следования импульсов Т_и (рис. 3.6.2).

Рис. 3.6.2. Основные параметры импульсного сигнала

К

΄

роме того, применяются следующие временные параметры импульсных сигналов:

1. частота повторения импульсов F_и (число импульсов в секунду):

2. скважность импульсов Q :

В

 = ;

еличина, обратная скважности, называется коэффициентом заполнения.

Ввиду наличия переходных процессов в схемах формирования импульсных сигналов, идеальную прямоугольную форму импульса на практике получить не удается. Степень отличия реальной формы импульса от идеальной характеризуется следующими величинами (рис. 3.6.3):

1. длительность фронта t_ф;

2. длительность спада t_сп ;

3. активная длительность импульса τ_а (обычно отсчитывается на уровне 0,1);

Рис. 3.6.3. Форма реального импульса

§ 2. Частотный спектр импульсного колебания

Большинство импульсных колебаний, встречающихся на практике, представляют собой периодические процессы. Периодическим процессом называется такой процесс, который повторяется во времени через определенные промежутки времени. Этот процесс можно описать следующей функцией времени:

f ( t ) = f ( t + nT ),

где T – период повторения процесса;

n – любое целое число.

Основная частота F повторяющегося процесса связана с периодом его повторения следующим соотношением:

Периодическая последовательность электрических импульсов может быть представлена в виде суммы бесконечного множества синусоидальных составляющих (гармоник) с частотами, кратными основной частоте:

• частота первой гармоники: F₁ = F;

• частота второй гармоники: F₂ = 2F;

• частота третьей гармоники: F₃ = 3F и т. д.

Совокупность синусоидальных составляющих импульсных колебаний образует частотный спектр этих колебаний.

Теоретически частотный спектр прямоугольных видеоимпульсов простирается до бесконечности, поэтому для передачи и приема таких сигналов без искажений требуется бесконечно широкий спектр частот. Если ограничиться передачей какого-либо конечного числа гармоник, то импульсы будут приниматься с некоторыми искажениями.

Частотный спектр последовательности прямоугольных видеоимпульсов представлен на рис. 3.6.4.

Рис. 3.6.4. Частотный спектр последовательности видеоимпульсов

Рассматривая частотный спектр, приведенный на рисунке 3.6.4, можно сделать следующие выводы:

1. Спектр видеоимпульса дискретный. Он состоит из спектральных линий с частотами F, 2F, 3F, 4F и т. д.

Интервал между спектральными линиями определяются периодом повторения импульсов Т:

Если период Т_и увеличить в два раза, то первоначальные линии спектра сохраняют свою величину и положение, но между ними появляются новые линии. Дальнейшее увеличение периода приведет к тому, что густота спектральных линий возрастает, и, если период Т_и стремится к бесконечности, то интервал между спектральными линиями неограниченно сокращается. Тогда вместо совокупности дискретных линий спектр будет изображаться непрерывной кривой. Такой спектр называется сплошным (рис. 3.6.5).

Рис. 3.6.5. Сплошной частотный спектр одиночного видеоимпульса

2. Огибающая спектра амплитуд убывает с ростом частоты и периодически меняет свой знак.

3. Амплитуды гармоник, имеющих частоты , , и т. д. равны нулю.

4. Наибольшую амплитуду имеют гармоники, расположенные в интервале между основной частотой, равной частоте повторения импульсов F_и, и частотой первого нуля, равной 1/ . Поэтому в большинстве случаев считается, что полоса частот прямоугольного видеоимпульса заключена в пределах от f_min = F_и до f_max = 1/_и.

Частотный спектр радиоимпульсов в 2 раза шире, чем спектр видеоимпульсов (рис. 3.6.6).

Рис. 3.6.6. Частотный спектр радиоимпульсов