отрв (Литература - Основы телевидения и видеотехники)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ ПО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

УРАЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ

ФИЛИАЛ СибГУТИ

Контрольная работа№1

ПО ПРЕДМЕТУ: «Основы радиосвязи и телевидения. »

Выполнил:

Студент группы МХХ

Соловьёв ОлегПетрович

Шифр ЕХХХМ068

Екатеринбург 20__ г.

Задание 1.

Пояснить условия распространения радиоволн поверхностным лучем. Какие радиоволны могут им распространяться.

Общие сведения.

На распространение радиоволн оказывают влияние следующие основные факторы: длина волны, кривизна земли, характер почвы, состав атмосферы, время дня и года, состояние ионосферы, магнитное поле земли, метеорологические условия.

Применительно к особенностям распространения весь диапазон волн разделяется на отдельные поддиапазоны, в которых для них сохраняются одни и те же основные законы распространения. Это деление приводится в следующей таблице.

Таблица1.1

Указанные в данной таблице границы поддиапазонов радиоволн условные, так как резкой границы не существует и один поддиапазон волн плавно переходит в другой.

Радиоволны называются земными или поверхностными волнами., если они распространяются над поверхностью земли и огибают ее вследствие явления дифракции.

Поглощение поверхностных волн землей

Поверхность земли поглощает энергию распространяющихся вдоль нее поверхностных волн. Это объясняется тем, что земля обладает активным сопротивлением. Радиоволны вызывают в земле токи, которые создают активные потери. Чем короче волна, т. е. чем больше частота, тем больший ток индуктируется в земле и тем больше потери. Потери в земле уменьшаются с увеличением проводимости почвы, так как волны проникают в землю тем меньше, чем выше проводимость почвы. В земле происходят и диэлектрические потери, которые также увеличиваются с укорочением волны.

Явление дифракции

Дифракцией называется способность радиоволн огибать выпуклость земного шара, неровности земли и другие препятствия. Чем больше длина волны по сравнению с размерами препятствия, тем больше выражена дифракционная способность радиоволн. Следовательно, длинные волны обладают большей дифракционной способностью, чем короткие.

Особенности распространения поверхностных волн различных диапазонов.

• Распространение длинных и средних волн.

Физическая сущность распространения длинных волн состоит в движении электромагнитной энергии между двумя полупроводящими сферами — землей и ионосферой. При этом силовые линии электрического поля волн опираются на земную поверхность. Следовательно, поляризация излучаемых волн должна быть вертикальной, так как при горизонтальной поляризации поле вблизи проводящей поверхности земли равно нулю. Радиус действия поверхностного луча на длинных и сверхдлинных волнах большой, так как эти волны мало поглощаются землей и обладают дифракцией.

Сверхдлинные волны распространяются вокруг земли в сферическом волноводе, образованном землей и ионосферой, с незначительным затуханием.

Дальность действия на длинных волнах определяется мощностью излучения и зависит только от освещенности. Поверхностный луч средних волн заметно поглощается землей, и радиус его действия не превышает 1000—1500 км. На средних волнах наблюдаются замирания сигналов, обусловленные интерференцией пространственной и поверхностной волн.

Средние волны используются для радиовещания и дальней радиосвязи, длинные волны — для радиотелеграфии.

Недостаток этих диапазонов — малое количество каналов связи, позволяющих одновременно работать без взаимных помех. Недостатком длинных волн являются также большие габариты мощных радиопередатчиков и особенно радиопередающих антенн.

• Распространение поверхностных волн диапазонов КВ и УКВ.

В диапазонах КВ и УКВ преобладает передача энергии пространственным лучем, Это объясняется тем, что земля обладает активным сопротивлением. Поверхностные радиоволны, в отличие от пространственных, вызывают в земле токи, которые создают активные потери. Чем больше частота, тем больший ток индуктируется в земле и тем больше потери. Потери в земле уменьшаются с увеличением проводимости почвы, так как волны проникают в землю тем меньше, чем выше проводимость почвы. В земле происходят и диэлектрические потери, которые также увеличиваются с увеличением частоты.

Задание 2.

Привести конструкцию антенн диапазона частот от 30 МГц до300 МГц, их основные характеристики и параметры.

Параметры антенн.

К основным параметрам антенны, представляющим наибольший практический интерес, относятся:

• Диаграмма направленности,

• Коэффициент усиления,

• Действующая длина (высота)

• Входное сопротивление.

• Излучаемая мощность

• Мощность потерь

• Мощность в антенне

• Коэффициент полезного действия

• Коэффициент направленного действия

Излучаемая мощность. Излучаемая мощность Р_и - мощность электромагнитных волн, излучаемых антенной в свободное пространство. Излучаемая мощность, оценивается через активное сопротивление, называемое сопротивлением излучения.

R_и= Р_и/I_a², где I_a-эффективный ток в нагрузке.

Сопротивлением излучения характеризует способность антенны к изручению электромагнитной энергии.

Мощность потерь. Р_п- мощность, бесполезно теряемая передатчиком во время прохождения тока по проводам антенны, в земле и предметах, расположенных вблизи антенны. Эта мощность может быть выражена через активное сопротивление, называемое сопротивлением потерь:

R_п= Р_п/I_a²

Мощность в антенне. Р_а- мощность, подводимая к антенне от передатчика. Определяется как сумма мощности потерь и излучаемой мощности:

Р_а =Р_п+ Р_и

Диаграмма направленности. По ДН судят о способности излучать (принимать) электромагнитные волны в(из) определенные направления. Значение ЭДС, наведенной в антенне электромагнитным полем, зависит от направления прихода радиоволны, что позволяет ослабить помехи, которые приходят с направлений, отличных от направления прихода полезного сигнала. Направленными свойствами обладают в той или иной мере все антенны, включая самые простые. Для оценки направленных свойств приемных антенн производится измерение характеристик направленности, представляющих собой зависимость ЭДС клеммах антенны от угла прихода сигнала. Графическое изображение этой xapактеристики называется диаграммой направленности.

Достаточно полное представление о направлены свойствах антенны дают диаграммы, показывающие, как зависит ЭДС на клеммах антенны от направления прихода сигнала в двух плоскостях — горизонтальной 1 и вертикальной 2. Такие диаграммы называют диаграммами направленности в горизонтальной вертикальной плоскостях.

Для численной оценки направленных свойств антенны пользуются понятиями угла раствора φ основного лепестка диаграммы направленности и уровню задних и боковых лепестков Углом раствора основного лепестка диаграммы направленности называют угол, в пределах которого ЭДС на клеммах антенны спадает до уровня 0,7 от максимальной. (угол раствора по «половинной» мощности). Иногда под углом раствора подразумевают другой угол, а именно тот, в пределах которого основной лепесток диаграммы направленности спадает до нуля (угол раствора по «нулям» основного лепестка).

Уровень задних и боковых лепестков диаграммы направленности по напряжению определяется как отношение ЭДС на клеммах антенны при приеме со стороны максимума заднего или бокового лепестка к ЭДС со стороны максимума основного лепестка. Когда антенна имеет несколько задних и боковых лепестков различной величины, то указывается обычно уровень наибольшего лепестка. Уровень задних и боковых лепестков можно определить также по мощности, возведя в квадрат уровень задних и боковых лепестков по напряжению.

Чем направленнее антенна, т. е. чем меньше угол раствора основного лепестка и меньше уровень задних и боковых лепестков диаграммы направленности, тем больше ЭДС на клеммах антенны.

Коэффициент усиления.

Коэффициент усиления антенны по напряжению или «полю» можно определить как отношение напряжения, развиваемого антенн на согласованной нагрузке, к напряжению, развиваемому на той же нагрузке согласованным с ней полуволновым вибратором. Обе антенны считаются расположенными в той же точке электромагнитного поля и ориентированными на максимум приема. Часто применяется также понятие коэффициента усиления по мощности К_Р, который равен квадрату коэффициента усиления по- напряжению (К_Р = К_U²).

Значение коэффициента усиления антенны указывают в литературе либо по отношению к полуволновому вибратору, либо по отношению к так называемому изотропному излучателю. Изотропный излучатель представляет собой такую воображаемую антенну, у которой полностью отсутствуют направленные свойства, и пространственная диаграмма направленности имеет соответственно вид сферы. Расчетное значение коэффициента усиления - полуволнового вибратора по напряжению относительно изотропного излучателя составляет 1,28 (2.15 дБ).

В литературе направленные свойства антенн часто оценивают коэффициентом направленного действия КНД, который представляет собой выигрыш в мощности сигнала в нагрузке при условии, что антенна не имеет потерь. Коэффициент направленного действия связан с коэффициентом усиления по мощности К_р соотношением: К_р=КНД* η

где η — коэффициент полезного действия антенны (КПД).

Поскольку любая антенна имеет потери (в проводниках и изоляторах), то ее КПД всегда меньше единицы. На метровых и дециметровых волнах КПД близок к единице и реальный выигрыш в уровне сигнала, даваемый антенной, практически равен теоретическому выигрышу, определяемому формой диаграммы направленности.

Коэффициент усиления по мощности относительно полуволнового вибратора подсчитывается по формуле

Kp=25154/Ψ·φ,

где φ и Ψ —углы раствора диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, град, по уровню 0,7 напряжения. Коэффициент усиления, дБ,

K=10lgK_P.

Действующая длина.

Параметр, позволяющий определить ЭДС на зажимах простейших антенн — полуволновых вибраторов и рамок:

е=Е·h_д, где Е — напряженность поля.

Действующая длина линейного полуволнового вибратора равна λ/π (λ длина волны, π = 3,14), петлевого полуволнового вибратора — 2l/λ.

Таким образом, действующая длина полуволнового вибратора равна длине такого воображаемого вибратора с равномерным распределением тока, который имеет «площадь тока», равновеликую «площади тока» полуволнового вибратора. Действующая длина полуволнового вибратора, в пределах полосы частот одного телевизионного канала от частоты зависит мало и в расчетах можно считать её постоянной.

Входное сопротивление. Отдача мощности из антенны в нагрузку определяется соотношением между входным сопротивлением антенны, которое может рассматриваться как ее внутреннее сопротивление, и сопротивлением нагрузки. При неизменных размерах антенны входное сопротивление зависит от частоты, а при неизменной частоте — от размеров.