🗊Презентация Засади поширення радіохвиль

Розділ 10 ЗАСАДИ ПОШИРЕННЯ РАДІОХВИЛЬ

Зміст

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

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).

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. 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.

Радіохвилі, які поширюються безпосередньо у поверхні Землі і частково огинають Земну кулю, називають земними або поверхневими (2). 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.

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

10.3. Множник послаблення

10.4. Область простору, істотна для поширення радіохвиль

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:

Залежність : Залежність :

10.6. Відбиття пласких хвиль на межі поділу двох середовищ

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.

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 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.

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.

Поясніть сутність явища дифракції в процесі поширення радіохвиль. Наведіть основні закони відбиття і заломлення радіохвиль. Поясніть сутність явища дифракції в процесі поширення радіохвиль. Наведіть основні закони відбиття і заломлення радіохвиль. Охарактеризуйте множник послаблення, назвіть основні процеси які відбуваються при поширенні над поверхнею Землі На які типи за організацією радіозв’язку поділяють радіолінії? Наведіть формулу Кірхгофа, на основі якого принципу вона основана? Сформулюйте поняття “зони Френеля”, що можна сказати про площі цих зон?