Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Принцип их действия основан на эффекте увеличения фазовой скорости распространения электромагмнтных ~волн между металлчческичи поверхностячи. Линза составляется из некоторого количества параллельных металлических пластин специальной формы, когерые ставятся на выходе рупора, нацра~вляющего все излучение возбунадающего вибратора в одну сгщюну (рис. 6.65). Сферическая волна Рис, 6 66. Металлическая линзовая ан- тенна излучателя, проходя через линзу, превращается м плоскую. Зто достигается тем, что боковые лучи 1 проходят между металлическими власти~нами больший путь, чем лучи 2, имеющие маправленне, близкое к оси.
Форма пластин подбирается такой, что все лучи, вышедшие в один и тот же чоме~нт времени под раэнымн углами из излучателя, выходят из линзы одновремен~но. Пря этом фронт волны вщрамнмвается и днаграм- Глава седьмая РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН улм СВОЙСТВА АТМОСФЕРЫ И ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН Еж 5,5(Г Р,(г . (7.1) ма напра~вленности приобретает вид острого луча, Практически выполнимы линзы, создающие диаграмму направ- В |предыдущих главах читатель ознакомился с цроцессамв излучения радиоволн, их опражения н распространения е онраииченном ~внутреннетт пространстве волноводов.
Сейчас мы рассмотрим распространение радиоволн на удал»пан от излучающего устройства— в пгосгрансгве, через которое с помощью радиоволн передается та или иная информация. Сначала, отвлекаясь от реальности, предо~анин себе неопранв ~энное «свободное» просгранспво, т. е. среду, для которой удельная проводимость о=О, относительная магнивная проницаемость )г= 1 и относительная дпэлеквричсская проницаемость е= 1. Пусть в этом пространоеве расположено такое устройство, которое излучает радиоволны прямолиневно и равномерно по всем направлс.шям («лучам»). Такое устройство следует назвать изогропным излучателем.
Положим, что мощность излучения этого устройства ра~вна Р .. На каком-то расстоянии г от излучателя монсе г находиться радиоприемтгое устропстзо, предназначенное для получения передаваемой ннформацип. Возникает вопрос: будет ли обеспечен прием? Для оценки воздействия радиоволн на приемное устройство следует знать напряженность электрич« кг- поля Е, которую имеют радиовол~нй в пункте првема.
Как мы знаем яз предыдущей главы [формула (6.18)), напряженность поля прямо пропорциональна току в излучателе и обратно пропорциональна расстоянию от излучателя до пункта прис« а Учнтывая, иа мощность излучения, в спою очередь, пропорциональча квадрату тока, можно получить для изотропного излучателя следующее соотношенке: Здесь Š— действующее значение напряженности элекпрнческого поля волн, вы- ленности шириной, измеряемой в минутах. Подобные успройстиа особенно выгодны для радиорелейных линий связи. ражаемое в вольтах на метр (ВГм)1 Р— мощность |излучения в ваттах х (Вт); г — расстояние 1в метрах (м). На эначительных,расстояниях от излучателя поле получается все более и более слабым, и может оказаться удобным выражать его напряженность в м~вкравольтах на метр (окВлм).
В качестве примера определим напряженность поля изотроппого излучателя прн мощности излучения 10 кВт на ~расстоянии 5000 км в «свободном» пространстве: ")l'гО' ЕЖ5,55 1О» 10» = 1,1 10 В/ьг = = 110 мкВг'м. Чтобы оценить эту напряженность поля с точки зрения возможностей радиоприема, нужно сопоставить ее с уровнем помех, воздействующих на тот же |приемнвк,,поскольку для разборчивого приема сигнала его уровень долткен энечнтельно п~ревышать уровень помех.
Практически можно указать, что радиослушатели ведут прием художественного радиовещания прн напряженностях поия ~в сотни и тысячи миыровольт на »гетер; для радиоприема в профессиональной связи иногда достаточной оказывается напряженность поля в десятки л даже единицы микровольт на метр; еще меньшими значениями напряженности .поля удовлетворяются специальные ~высокочувствптельные ариемные устройства, используемые для космических исследований. Формулу (7.1) иногда называют формулой идеальной радиои е.р е д а ч и. Впрочем, зта формула может ~иметь и практический смысл арименительно к расчету радиолиний Космос — Коомос. Нзотропный излучатель в свободном пространстве создает с ф е р н ч ес к не воли ы: поверхности, имеющие в данный момент одинаковую напря- 125 женность поля (тон~нее одина~новые амплитуду и фазу),,шарообразны, с центром в пункте излучения (рис.
7.1). Это Риш 7.!. Сферический фронт волны вполне понятно: ведь волны расходятся равномерно ло всем направлениям, а скорость их распространения в свободном пространстве охи~иакова для любого направления. Поверхность с одинаковой фазой называется ф ~р о н т о м в о л ~н ы. Причина ослабления напряженности поля по иере увеличения расстояния очевидна: с удалением от излучателя его мощность распределяется по возрастающей сферической поверхности и значение мощности на каждый квадратный мепр уменьшается (см.
рис. 7.1). Принято говорить, что энергия рассеивается в п~ространстве. Кстати, отметим, что при большом удалении от ~излучателя сравнительно малый участок сферического фронта можно считать плоским. Но создать строго иэотроппое излучение невозмож~но, да практически н не нунано. Нам уже известно, что реальные антенны имеют направленное излучение; оно характеризуется к о э ффпцие~нтом направленного д ей с та и я О, который показывает, во сколько раз поток мощности в направленки максимального излучения больше предивно потека мощности (конечно, на том же расстоянии). Уместно напомнить, что поток мощности (или, что то же, плотность потока энергии) есть мощность электромагнитного поля, проходящего через площадку в один квадравный метр, перпендикулярную направлению распространения (т. е.
радио- лучу). Поток мощности пропорционален квадрату нипряженности электрического 126 э Следовательно, эффект направленности излучекия аптенны равноценен увеличению монпности излучения в О раз, т. е. благоприятен для приема нв направлении максимального излучения. Если бы мы захотели выразить мгновенные значения полн радиоволн, нроходяпзих в пункте наблюдения, то мы должны были бы найти ам~плитудное значение набряженности поля (т. е. (7 2 Е) и умножить это значение на г совы(à — — ) (ем. (54)).
Здесь ы=2п('= =2я)7=2я!оХ вЂ” круговая частота тока излучатели; п=3,10а м/с — скорость распространения; ь †дли волны м, итак, Р Рх Емгнов 7,75 созю ~à — — ). г о э Это уравнение выражает электрическое поле бегущих радиоволн в пространстве. В формулах (7.!) и (7.2) напряженность поля не зависит от ллины волны. Но это справедливо только для неапрапиченного овободного пространства, хотя сама мощность излучения Рд того или иного вибратора существенно зависит от длины волны. Если же от идеализированных случаев обратиться к,реальным линиям радиопоредачи, то окажется, что в наземных условиях заковы распространения неразрывно связаны с длиной волны.
Во первых,,распространение радиоволн происходит л земной атмосфере, свойства которой могут существенно отличаться от свойств свободного пространства. Вочвтарых, радиоволны .распространяются над земной поверхностью, которая имеет выпуклую форму с различными неровностями и не является ни совершенным проводником, ни совершенным диэлекирикпм. И атмосфера, и земная поверхность оказывают большое влияние на законы раоп~ространения радиоволн и создают сложную зависимость напряженности поля от длины волны ~в пунктах приема.
Поэтому при заданных мощностях излучения и коэффициенте на- поля (или квадрату напряженности магнитного поля, распространяющегося совместно с элекпричеоким). Совершенно очевидно, что для свободного пространства напряженность поля в направлении максимального излучения реальной антенны окажется реп Ежб,б (7.2) г основные области прнменення Граница диапазона частот Граняца дяапазпна аолн Днапазпны радиоволн зо — з ягц зоо-зо кгц з — о,з мгц зо — з мгц зоо — зо мгц З вЂ” О,а Ггц |0 — !00 ям ! — !О км !оо — !ооо м ю — !оо м ! — !о м ! — !О дм Сзерздлннные Длянные Средние Короткие Метровые Децнметрпные Сантнметрпеые зо — з ггц ЗОΠ— ЗО ГГц Нплыпе 300 ГГц ! — !О см ! — !О мм Меньше ! мм Миллиметровые Децнмнллнметрпеые правленности антенны напряженность поля в каком-то пункте 'будет для волн разной длины сущеспвенно разли зной.
Уже упоммнавшееся в предыдущих главах разделение радиоволн на диапазоны в первую очередь диктуется особемностими их распроспра~ненип. Конечно, особенности раси!росъранения радиоволн !разных диапазонов служат основой для выбора областей практического применении этих диапазонов. Разделение шкалы радиочастот (радиоволн) ~на дна!назоны и наиболее характерные области !применения их показаны !в табл. 7.1. Следует отмерить, что до сих пор метровые, дециметровые и сантиметровые волны объединяются названием «ультракоротхие» волны («сеерхвыс !- кие» частоты); однако различия в свойствах распространения и особенно в конструкциях адпа!ратуры этих трех диапазонов делают объединяющее наименован~не «ультракороткие» волны менее употребительным.
Специалыно дли радиолюбительской свиэи и зюпервментов,радиолюбителей отведены следующие участии е диапазонах коротких, неправых, дециметровых и сантимет!ровых волн: 3,5 — 3,65; 7 — 7,1; 14 — 14,35; 21 — 21,45; 28 — 29,7; 144 †1; 430 †4; 1215 †13; 5650— — 5670 МГц; 1Π— 10,5; 21 — 22 ГГц. Для любительских управляемых моделей вы.
делена. частота 27,12 МГц (~0,057а). Таким образом, радиолюбвтели имеют возможность содействовать развитию самых различных областей радиотехники. Полезно залом~нить, что 1 гигагерц (ГГц) =10' мегагерц (МГц) =10' кило- герц (кГц) =1О' герц (Гц). Для того чтобы описать:влияние земной,поверхности и земной атиосферы на распространение радиоволн, рас- смотрим свойства Земли и атмосферы. Земля являетси почти шарообразным телом с радиусом приблизительно 6400 км. Длина большого друга состапляет, следовательно, 40 000 км.
Поэтому земную поверхность нельзя считать плоской даже для двух точек, находящихся друг от друга на расстоцнии несколько десятков километров. Если, например, точки А и В находятся на расстояни!и 250 км (!рис. 7.2), то высота й выпуклости, их,разделяющей, будет больше 1 мм, и волны из одной точки в другую распроспра!няться црвмолинейно не смогут. Связь между пунктами, Таблица т! Радяпназнгацяя, радиосвязь Раднпсаязь, раднпаещанне Рзднпзещайне, радиосвязь Радиосвязь, радиовещание Раднпснязь, телевидение Радиолокация, раднпрелей- ная связь, радяпназнгацня, телезяденне Раднелпнацня, радяпрелей нан связь Специальные применения Ос»пенне для спецнальныз прямененяй Рис. 7.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
