17. Властивості електромагнітних хвиль різних діапазонів частот

Відкрив електромагнітні хвилі Герц. Він дослідив їхні властивості за допомогою передавального та приймального вібраторів, використавши яви­ще резонансу. Ці властивості тепер встановлюються за допомого комплекта

приладів, основними складовими якого є випромінююча антена, підключена до генератора МВЧ і НЧ коливань, і приймальна антена, підключена до підсилювача і гучномовця. Якщо в приймальну антену попадає хвиля, то в гучномовці чути звук. Було встановлено, що електромагнітні хвилі:

• відбиваються від провідників;

• поглинаються діелектриками;

• додаються, утворюючи інтерференційні картини або стоячі хвилі;

• огинають перешкоди (дифракція);

• поперечні;

• поширюються у вакуумі з швидкістю 300000 км/с;

• переносять енергію, а не речовину.

Форма і фізичні властивості земної поверхні, а також стан атмосфери, сонячна активність впливають на поширення радіохвиль. На висоті Н = 100-^300 км над атмосферою знаходиться йоносфера, яка теж впливає на поширення радіохвиль. Властивості радіохвиль залежать від довжини хвилі.

1) - довгі хвилі поширюються на далеку відстань за рахунок дифракції, поглинаються мало.

2) - середні хвилі, сильно поглинаються йоносферою і поверхнею Землі.

3) - короткі хвилі, добре відбиваються, причому можуть багаторазово відбиватися від Землі і йоносфери, поширюються на великі відстані, але радіозв'зок залежить від стану йоносфери, який, у свою чергу, залежить від сонячної активності.

4) - ультракороткі хвилі, проникають крізь йоносферу, поширю­ються прямолінійно. Використовуються для космічного радіозв'язку, в телебаченні, радіолокації, радіорелейному зв'язку.

18. Електромагнітні хвилі в природі і техніці

Електромагнітні хвилі, поширюючись від космічних об'єктів, переносять енергію та інформацію про ті об'єкти та процеси, які в них відбуваються. Світло - це теж електромагнітні хвилі.

Радіозв'язок відбувається за допомогою електромагнітних хвиль.

Виявлення різних об'єктів і визначення їхнього місцезнаходження за допомогою радіохвиль називається радіолокацією. . Радіолокація грунтується на явищі відбивання радіохвиль від опромінюваних об'єктів.

В основі телевізійної передачі зображень теж лежать процеси, що й при радіотелефонному зв'язку, але в цьому випадку інформація, яку містить оптичне зображення, перетворюється в електричний сигнал (відеосигнал) передавальними телевізійними електронно-променевими трубками.

У телевізійному приймачі відеосигнал перетворюється в зображення за допомогою приймальної електронно-променевої трубки-кінескопа.

19. Принцип дії радіотелефонного та стільникового зв'язку

Радіозв'язок - передача музики і мови на відстань за допомогою елект­ромагнітних хвиль. Він став можливим після того, як у 1913 р. було винайдено генератор електромагнітних коливань високої частоти. Висо­кочастотні коливання (ВЧ) утворюють електромагнітні хвилі, але не несуть інформацію. її несуть низькочастотні коливання (НЧ), але вони не утворюють

електромагніт­них хвиль. Тому по­трібно ВЧ і НЧ ко­ливання об'єднува­ти –моделювати. Для здійснення ра­діозв'язку необхідно:

1. в передавачі мати генератор ВЧ коливань;

2. механічні звукові коливання перетворити в електричні коливання низької частоти. Це виконується за допомогою мікрофона;

3. здійснити модуляцію (змінити ВЧ коливання НЧ коливаннями і утвори­ти МВЧ коливання);

4. здійснити передачу (МВЧ коливаннями утворити електромагнітні хвилі навколо антени передавача);

5. здійснити приймання (утворити електромагнітними хвилями в антені приймача МВЧ коливання);

6. здійснити детектування (виділити з МВЧ коливань НЧ коливання);

7. здійснити згладжування (фільтрацію НЧ коливань);

8. перетворити електричні НЧ коливання в звукові за допомогою теле­фонів.

На кожному етапі відбувається підсилення коливань за допомогою підси­лювачів, якщо зв'язок здійснюється на гучномовець.

Модуляція - це зміна високочастотних коливань коливаннями низької частоти. Поділяється на амплітудну та частотну.

При частотній модуляції змінюється часто­та ВЧ коливань. Використовується в телеба­ченні, для здійснення космічного радіозв'язку. Вона стійка до перешкод, але складна і високовартна. Амплітудна модуляція - зміна амплітуди ВЧ коливань коливан­нями НЧ. Досягається зміною на­пруги на коливній системі в гене­раторі ВЧ коливань. Для цього по­слідовно з джерелом

постійного струму ставлять джерело змінної напруги. Коли напрям ЕРС джерела і ЕРС НЧ коливань співпадає, то напруга на контурі і амплітуда ВЧ коливань

зростають, Якщо протилежні за напрямом, то напруга на контурі змен­шується, і амплітуда ВЧ коливань зменшуєть­ся. Утворюються МВЧ коливання, які несуть інформацію і створюють електромагнітні хвилі.

Детектування - це виділення НЧ коливань з МВЧ коливань. Воно здійснюється приладом з

односторонньою провідністю - діодом (напівпровідниковим діодом, елект­ронним діодом, транзистором). Після діоду утворюються окремі високочас­тотні імпульси, які згладжуються конденсатором, на якому утворюється змінна напруга низької частоти, що зумовлює протікання змінного електричного струму через навантаження (телефон, резистор). Якщо навантаженням є те­лефон, то утворюються звукові коливання, а якщо - резистор, то з нього сигнал подається на підсилювач НЧ коливань, а потім на гучномовець.

Аналогічно відбувається стільниковий зв'язок - всі ці процеси відбува­ються в мобільному телефоні та базовій станції.