Тема 1. Антени та розповсюдження радіохвиль. Заняття 1. Розповсюдження радіохвиль.
Курс «Військово-технічна підготовка».
Випромінювання електромагнітної енергії.
Класифікація діапазонів радіочастот і радіохвиль.
Основні фізичні властивості радіохвиль.
Умови поширення радіохвиль різних діапазонів, вплив ядерних вибухів на поширення радіохвиль.
1.Курс «Військово-технічна підготовка».
Предмет “Військово-технічна підготовка” є провідним і визначальним для спеціальності офіцеру запасу.
Вона базується на твердому знанні правил організації зв’язку та обладнання, курсу підготовки ЗС України.
Вивчення дисципліни будується на базі світоглядних позицій, що формуються кафедрами суспільних наук ВНЗ, доповнених вивченням наказів і директив Міністра оборони України, яке ведеться у тісному зв’язку з вивчення військових дисциплін.
В основу навчання повинні бути покладені: вивчення правил організації зв’язку, вироблення уміння творчо застосовувати їх, прищеплення студентам твердих практичних навичок в управлінні взводом і радіозв’язку при виконанні бойових завдань.
Основними видами занять є: групові заняття, практичні заняття і тренування з організації та встановлення зв’язку.
Вивчення кожного теоретичного питання на груповому занятті, як правило, завершується практичними заняттями.
Теоретичні основи вивчаються в обсязі, що забезпечує тверде виконання практичних завдань на посаді командира взводу.
Навички виконання усіх видів робіт, пов’язаних з виконанням завдань зв’язку, закріплюються на практичних заняттях і тренуваннях із організації та встановлення зв’язку.
Заняття проводяться в класах, обладнаних засобами зв’язку, і на місцевості. Заняття проводяться на фоні створеної бойової обстановки з відпрацюванням налаштування засобів зв’язку та виходу в радіо ефір, передавання кодових даних, прийому та розшифрування інформації, необхідних для організації управління військами.
Заняття і тренування проводяться, як правило, у складі одного взводу.
Тренування проводяться з основних тем і на них можуть виконуватись залікові нормативи.
На навчальному зборі тренування повинні проводитись на місцевості.
В процесі навчання вимагати від студентів чітких статутних команд, охайності при роботі з технікою.
Вивчення предмета “Будова і конструкція засобів зв’язку” повинно бути пов’язано з вивченням бойової роботи, картографії, а також конструкції техніки зв’язку і її експлуатацією.
Поточний контроль засвоєння пройденого матеріалу здійснюється методом усного і письмового опитування, виконання письмових контрольних робіт за темами №№ 2,6,8.
Підсумковий контроль:- екзамен.
2. Випромінювання електромагнітної енергії.
Электромагнитное поле, являясь видом материи, обладает массой, энергией и импульсом, которые передаются в пространстве в виде электромагнитных волн. Электромагнитное поле (далее, - ЭМП), создается высокочастотными токами, текущими в полотне антенны. Переменные электрическое и магнитное поля тесно взаимосвязаны, образуя электромагнитное поле. Напряжённость электрических (Е) и магнитных (Н) полей электромагнитных волн перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны.
Рисунок 2.1 – Напряжённость электрического и магнитного полей электромагнитных волн
Теоретически и экспериментально установлено, что любая система, создающая переменное электрическое поле (токи смещения) или переменное магнитное поле, в принципе может излучать электромагнитные волны. Однако практически излучение возможно использовать только при выполнении двух условий.
Известно, что четвертьволновая разомкнутая двухпроводная линия не излучает энергию при малом расстоянии между ее проводами. Если концы этой линии развести на 180°, то получим простейшую антенну - симметричный вибратор, который излучает очень эффективно.
Рисунок 2.2 – Процесс излучения
Пусть е некоторый момент времени заряды и напряжение имеют максимальное значение и, следовательно, электрическое поле имеет максимальное значение и занимает значительный объем (для упрощения на рис. 2.2 а показано поле только .справа от антенны). В последующую четверть периода заряд антенны быстро убывает до нуля, ток и магнитное поле нарастают, а электрическое поле убывает, то есть его силовые линии возвращаются к антенне, а энергия электрического поля переходит в энергию магнитного поля. Но удаленные от антенны силовые линии не успеют к ней прийти, как заряды исчезнут и, следовательно, концы линий окажутся замкнутыми сами на себя, то есть возникнет вихревое электрическое поле (рис. 2.2 б), которое и является полем излучения.
Закон электромагнитной индукции позволяет в общих чертах так представить процесс излучения волн. Переменный ток, проходящий по проводнику, создает в пространстве переменное магнитное поле Н, которое согласно закону электромагнитной индукции создает переменное электрическое поле Е в более удаленных точках. Поле Е связано с полем Н и создает переменное магнитное поле Н в еще более удаленных точках, которое в свою очередь создает электрическое поле Е, и т.д. Эти периодически изменяющиеся поля распространяются в пространстве со скоростью света (рис. 2.2 в ).
Из сказанного вытекают необходимые условия элективного излучения волн антенной. Первое условие состоит в том, что заряды в антенне должны исчезать и накапливаться быстро, иначе говоря, переменный ток, протекающий в антенне, должен иметь значительную частоту. Чем выше частота тока в антенне, тем эффективней она излучает. Поэтому для передачи сигналов с помощью радиоволн используются колебания с высокими частотами.
Второе условие состоит в том, что поле антенны должно охватывать возможно больший объем, иначе говоря, размеры антенны должны быть сравнимы или превышать длину волны. Справедливость этого условия можно также подтвердить методом наведенных э.д.с.
Рисунок 2.3 – Полуволновой вибратор
Будем считать, что ток в полуволновом вибраторе распределен по его длине и во всех точках провода имеет одну и ту же фазу (рис. 2.3). Ток, проходящий по элементу провода 1 .создает электромагнитное поле в окружающем пространстве, в том числе и около элемента провода 2. Это поле наводит в элементе 2 некоторую ЭДС. Если бы поле распространялось мгновенно или расстояние было ничтожно малым по сравнению с длиной волны, то наведенная в элементе 2 ЭДС. отставала бы на 4т (на 90°) от тока в элементе 1, а следовательно, и в элементе 2. Но поле распространяется со скоростью света, и поэтому наведенная им ЭДС. в элементе 2 будет сдвинута относительно тока на угол, больший 90°. Это объясняется тем, что фаза тока успеет измениться за время, пока поле распространится на расстояние, соизмеримое с длиной волны. Следовательно, в элементе 2 будет расходоваться мощность, определяемая произведением тока на наведенную ЭДС.
Так как в самом элементе провода 2 потерь нет (его сопротивление можно считать равным нулю), то расходуемая мощность переходит в пространство, не излучается.
Излучение электромагнитных волн.