Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Первая — обслужиьа~ние наземных радиослушателей и телезрителей программами, передвваачыми на болыцие расстояния путем ретрансляции через искусственный спутник Земли. Вторая — управление с Зем. ли ~космнчеоииыи объектами и связь ноомонввтов с Землей. Наконец, третья задача †свя и взавмяое управление между кооиянеокимн кораблэмн без участия Земли и вне земной- атмосферы. Решения канадой из этих задач име.
ют свои особенности, в большой степени зависящие от условий распространения радиоволн. Првицип работы спутника.ретранслятора (прниер †советск спутник «Молния») показан на ~рис. 7.25. Такой понденту. Наибольшее расстояние между наземными корреспондентами равно длине лупи МН, которая соответствует централнному углу 6.
Точки М и Н являются точками касания прямых АМ и АН, проведенных от спутника к Земле. Зону земной поверхности, лежащую в пределах телесного угла р, называют «зоной освещевности» Земли со спутнина. В принципе авязь возможна между любой парой корреспондентов, расположенных в зоне ссвещекности. В свою очередь, размеры зоны освещенности определяются высотой Н спутника. Если спутникчрвтранслятор служит для передачи программ Иентрального телевидения и,радиовещания в удаленные области, то на борту работают лишь один приемник и один передатчик. Разумеется, связь и радиовещание через спутник-ретранслятор возможны лишь в те часы суток, в которые имеется прямая выд.имость спутника из обоих наземных ~пунктов, т.
е. оба пункта находятся в зоне освещенности. Для гого чтобы зона освещенности оставалась на поверхности Земли «неподвижной», спутник-ретранслятор должен быть запущен над эюватором в сторону вращения Земли на высоту около 36 000 км. Тогда его угловая скорость окажется равной угловой скорости вращения Земли, и он будет представляться для назем~ного наблюдателя неподвижным («стационарныы»). Проблема выбора орбит очень интересна, но она выходит за рамки сведений о распространении радиоволн.
Какие же длины волн можно выбирать для ретрансляции сигналов через опутникг Учитывая, что радиоволны дважды проходят чцрез всю толщу атмосферы и испытывают поглощение в ией, приходится откаэы~ваться от волн короче 2 — 3 см. Вместе с тем, имея наземные приемные антенны направленными вверх, нужно считаться с воздействием иа инх мешающих излучений Солнца, космических тел и межзвездного газа. Это воздействие особенно силино в диапазоне метровых волн, поэтому они также редко применяются для связи через спутвиюн.
Применяются в основном дециметровые волны ~и главным образом нижняя часть сантиметровых (3 — 10 си). Вторая задача, решаемая радиотехникой в космическом прострвистве,— связь Земли с космона~втами и унравлеяие с Земли полетом космических кораблей. Присутствие человека на корабле выдвигает новые, более сложные и ответственные требования к радиолиниям по сравнению с требованиями беспилотных полетов. Радиалнния должна обеспечить речевую (радиотелефонную) связь капкана~агав с наземными центрами, так как именно речевая связь позволяет изложить любую, в том числе и неожиданную, ситуацию.
Вместе с тем радиолиния служит для передачи аигналов телеуправления и телеметрии. На|конец, учитывается возможность приземления корабля ~в любой точке земного шара и необходимость его поиска с помощью радиопеленгования. Все эти обстоятельства требуют установки на космическом корабле ~радиосредств разных диапазонов — КВ и УК|В.
Передача с корабля на КВ может быть принята земными центрам~и на больших расстояниях. Но качество этого приема зависит от состояния ионосферы и ухудшается замираниями. Поэтому приходится привлекать к участию в радиоприеме нескольхо центров, расположенных в различных точках территорий и аюватарий. Обратимся к третьсй космической задаче радиозехняки †:взаимодействию космических аппа|ратов без участия Земли.
В этом случае отпадают все те ограничения в выборе длин волн, которые дяктовалнсь свойствами земной атмосферы. Миллиметровые, субмиллюметровые и даже оптические волны в принципе могут иопользоваться для связи н управления по линиям Космос — Космос. Особенно интересны световые волны, создаваемые лазерами с опромными коэффициентами направленности.' Выбор диапазона зависит ог сложности разработки аппвратуры в методов ориенткравки лучей на корреспондента. Осуществленные линии радиоуправлеиия и радиосвязи при межпланетных полетах свидетельствуют об отрок~нюх возможностях и колоссальных достижениях в области пра~ктической реализации законов распространения электромагнитных волн.
Глава восьмал ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ И ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ 8.1. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 8.2. ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В ВАКУУМЕ Изучение элпкпровакуумных и полулроводниковых приборов аоста.вдпет существенную часть современной науки, которая называется электроникой, Радиоэлектроника является'одной пз областей прпиенения электроники е созданных ею приборов — злектровапуумпых, полупроводниковых и квантовых.
Электр оп аку уи н ые п р|ибор ы основа~им на попользовав~ив движения свободзчых электронов и ионов в вакууме или в разреженных газах под влиянием элекпрических и магнитных полей. Эти приборы служат базой для созда~пня различных видов радиоэлект.ронной ап~паратуры; особенно велико ~их значение ~в разработке ~мопщых устройств радиосвязи, телевидения, радиолокации, рпдиопа~вигаппи и других средств радиоэлектроники. В слою очередь, электровакуумные приборы делятся на два основных класса: электронные и коечные.
Электронные приборы, в которых движение электронов п~ропсходмт в ва~кууме с высокой степенью откачки газа (1О-' мы рт. ст. и ниже), характеризуются больнпгми скоростякл движения элеквронов и пригодны для генерации и усилепия колебаний в широких див~наповал радиочастат. В быту они называются радиолампами. Ионные (иначе, газоразрпдные) приборы содержат газ (при Электрон, отпрытый ~в конце прошлого века, до сих пор представляет собой объект научных исследований, в результате которых,раскрываются все новые и новые епо свойства. Установлено, что электрон обладает отрицательным за~рядом с=1,6 1Оем К и массой т= =9 10 — 'з г. Представим себе, что в вакуумном баллоне размещены два плоских электрода, к которым приложено напряжение яссочнпка постоянной ЭДС (1 (рис.
8.1]. Пластину, присоединенную к положительному полюсу, будем называть а н одом; пластмну, соединенную с оприцательным полюсом, — к а т о до.м. 148 давлении 1О-' мм рт. ст. и выше), а потому движущиеся в нпх электроны сталкиваются с молекулаын газа, производят их иоииэацию, и в рабочем процессе принимают у~астие не только элекпроны, но и ионы. Такие .приборы применяют в электроэнергетике, особенно п преобразователях переменного гона в постоянный (выпрямителях), а также,в устройствах а~втоматпки и,радиотехники в качестве базы для создания схем автоматического переключения и т. п. Работа элекпропных,приборов рассматривается ниже, оппса~ние ионных п~рпборое в ~кпипу не вошло.
Принцип действия полуп~роводнп ко в ы х ~ р и бо~р оп основан на перемещении и распределенпи зпрядов пад воздействием электрических и магнитных полей внутри кристаллов твердого тела. Такие прпборы не только способны во многих олучаях заменить,радиолампы, но и опкрыпают новые возможности прпменения радиоэлекпрониюи в ряде отраслей ~народного хозяйства. Особенно важным оказалось црпменение полупроводниковых приборов в тех уста~попках, которые состоят из десятков тысяч активных элементов (например, электронные вычяслительные машины).
полупроводниковые приборы позволяют уменьшить размеры (миенатюризпропать) и повысить проки надежной работы аппаратуры. Допусти~и, что с поверхности катода с ~нулевой начальной скоростью вылетает электрон. У поверх~ности катода ои обладает потенциальной энергией Ч"ч=е(1, где е — заряд электрона. На него будет действовать однородное ускоряющее электрическое поле с напря- женностью В=и(8, (8.1) где й — расстояние между электродами.
Двигаясь равноускоренно, элекпрон при подлете к аноду приобретает скорость о и кинетическую энергию й'«=тоз!2. Запас же его потенциальной энергии (способности соверпзить,работу под дей- Рис. 8.1. Движение электрона в ускоряющем электрическом поле стянем сил поля) у анода ствяавится раиным ,нулю. Согласно за~кону сохранения энергии йт„=йу„, т. е. тиз/2=е(/; откуда приобретенная электроном скорость е (8.2) Подставляя сюда значения заряда н массы электрона, получаем о=6.104 "$гГ (83) Поскольку средняя скорость при равно- ускоренном движении очр — — и/2 (м/с), то время пролета электроном пространства между катодом и анодом, с, Ы а( тпэ = — = — ° (8.4) Ншхрвмер, при с/=!О мм и (/=100 В вРемЯ пРолета составит !чр 3.10-а с.
При уларе об анод электрон расходует полученный запас юзнетической энергии па нагрев тела авода. Можно создать условия установления и поддержанвя тока в взцуумпом приборе, выбрав катод, который обладает свойствами эм иск и и — испускания элекпронов со своей поверхности. Но простая металлическая пластина, показанная на рнс. 8.1 в качестве катода, не обеопечввает замепной непрерывной эмиссии электровоз. Дело в том, что атомы в металле, как и в любом твердом теле, жестко овязаны между собой н образуют кристаллическую решетку; между атомами в втой решетке жмеютея зазоры, размеры которых значительно превосходят размеры электрона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
