Особенности распространения УКВ

Если по проводу протекает переменный электрический ток, то возникает электромагнитное поле, образующее электромагнитную волну, излучающую в окружающее пространство и распространяющуюся во все стороны со скоростью света.

Интенсивность возникающей волны пропорционально быстроте изменения электрического или магнитного поля. Интенсивность же излучения электромагнитных волн наиболее высока в случае применения однопроводной линии, то есть разомкнутого провода. Это объясняется тем, что при использовании электрических токов очень высоких частот емкость провода относительно Земли оказывается достаточной для возникновения в нем емкостного тока. Сопротивление такой емкости обратно пропорционально частоте тока, подаваемого к проводу. Следовательно, чем выше частота, тем больший ток будет протекать по проводу и тем более интенсивно будет излучаться электромагнитная волна.

В случае прохождения по проводу переменного электрического тока высокой частоты синусоидальной формы в окружающем пространстве возникают электромагнитные волны такой же синусоидальной формы и такой же частоты.

746863875623768732

На рисунке показано распределение в пространстве электрического и магнитного полей электромагнитной волны, движущейся в направлении оси Х. Силовые линии электрического поля изображены сплошными линиями со стрелками, направленными вдоль оси Y, а силовые линии магнитного поля — пунктирными линиями, вдоль оси Z. Максимумы (амплитуды) и минимумы (узлы) электрического и магнитного полей совпадают. Последовательные максимумы (или минимумы) полей отделены друг от друга промежутками, равными длине волны.

Электромагнитные волны классифицируются по положению в пространстве плоскости поляризации, то есть плоскости, пересекающей волну и вектор электрического поля Ē. Электромагнитные волны с вертикальным вектором Ē называются вертикально поляризованными, в с горизонтальным — горизонтально поляризованными. В последних вектор магнитного поля Ĥ находится в вертикальной плоскости. Плотность поляризации зависит от положения передающей антенны относительно Земли.

Допустим, что электромагнитные волны создаются проходящим по проводу электрическим током синусоидальной формы с частотой f. Такую же форму и такую же частоту будут иметь возникающие в окружающем пространстве электромагнитные волны. Обозначим через λ длину волны, то есть расстояние между двумя ближайшими точками в пространстве, на котором фаза волны меняется на 360º (2π), через Т — период колебания волны, равный длине волны, и через С — скорость распространения электромагнитной волны в свободном пространстве (для воздуха С=3•10*8 м/с). Эти величины связаны между собой соотношениями:

6876769679679

Радиоволны с учетом особенности их распространения делятся на пять диапазонов, а диапазон ультракоротких волн дополнительно делится на пять поддиапазонов. Радиоволны длиной от 1 до 0,1 мм  получили название субмиллиметровых или ультрамикроволн. В области высоких частот эти волны граничат с инфракрасными лучами, имеющие длину волны от 0,1 до 75•10‾³ мм.

Ультракороткие волны отличаются от более длинных волн многими признаками и свойствами. Так например, они распространяются преимущественно прямолинейно и почти не огибают природных и искусственных преград, встречающихся на пути. На распространение ультракоротких волн, в особенности дециметровых, сантиметровых и миллиметровых, существенное влияние оказывает рельеф местности, различные препятствия, а так же метеорологические условия. Сантиметровые и миллиметровые волны сильно поглощаются атмосферными осадками и газами атмосферой (кислородом, водяным паром), что приводит к быстрому ослаблению напряженности поля.

437856789167362

Для увеличения дальности передач на УКВ антенны поднимают над землей как можно выше.Снимок экрана_2015-06-23_09-33-43

Расстояние прямой видимости между передающей и приемной антеннами при отсутствии рефракции может быть определенно по формуле:

Снимок экрана_2015-06-23_09-36-27

 

где а — радиус земного шара 6,37•10*6 ,м; Н — высота передающей антенны, м; h — высота приемной антенны, м. Эта формула дает возможность определить наибольшее расстояние между передающей и приемной антеннами, которые имеют соответственно высоты Hи h.

На втором рисунке в точках А и В на высотах H1 и h1 размещены передающая и приемная антенны. Прямая АВ (касательная к поверхности Земли) — это линия прямой видимости. Из рисунка ясно, что для увеличения дальности действия УКВ радиостанции необходимо увеличить высоту передающей и приемной антенн. Чтобы приемную антенну удалить от передающей и перенести ее из точки В в точку Г при той же высоте, необходимо передающую антенну поднять на высоту H2 и поместить в точку Б. Не поднимая передающей антенны, можно приемную антенну удалить от передающей, подняв ее на высоту h2 и поместить в точку Д.

С помощью рассматриваемой формулы дальность действия УКВ передатчиков можно определить приблизительно, без учета преломления (рефракции) радиоволн в атмосфере.

Литература — Приемные телевизионные антенны. И.П. Онищенко. 1989г.

Добавить комментарий

Случайные статьи

  • TDA1514A — 50W усилитель мощности

    TDA1514A — 50W усилитель мощности

    На TDA1514A микросхеме усилителя мощности, можно получить до 50W  выходной мощности при хороших параметров звучания. TDA1514A -Fi  усилитель мощности может быть использован как усилитель для радио, ТВ и для другой аудио-аппаратуры. Высокая эффективность IC отвечает требованиям цифровых источников (например —  компакт-диск проигрыватель). Схема полностью защищена, два выходных транзисторов защищены от …Подробнее...
  • Измеритель влажности почвы

    Измеритель влажности почвы содержит металлические зонды, с помощью которых производится измерение. Чувствительность прибора настраивают с помощью резистора R5. Эта схема использует двух полярный источник питания, который состоит из 2-х 9-вольтовых батарей типа КРОНА. Источник — http://www.free-electronic-circuits.com/circuits/plant-moisture-meter.htmlПодробнее...
  • Стереоусилитель на TDA8920В

    Стереоусилитель на TDA8920В

    TDA8920В выпускается в корпусах HSOP24 и DBS23P. TDA8920В имеет широкий диапазон напряжения питания ±30В, малый ток потребления, низкий уровень искажений, постоянный Кусиления — 30дБ, выходную мощность 100Вт на канал, возможность подключения микросхеме в мостовом варианте, защита от КЗ, защиту от перегрева. Параметры: Напряжение питания ±12,5…30В Ток потребления в холостом режиме …Подробнее...
  • Усилитель на LM317

    Усилитель на LM317

    Как правило LM317 используется как стабилизатор напряжения, но LM317 можно так же использовать как усилитель мощности звуковой частоты. выходная мощность усилителя не большая, всего 1Вт. Необходимо использовать теплоотвод для стабилизатора LM317.Подробнее...
  • Сканирующее устройство для УКВ-ЧМ приемника

    Принципиальная схема сканирующего уст-ва для УКВ-ЧМ приемника показана на рис.1. Тактовый генератор выполнен на элементах D1.1 D1.2, его частота 7000Гц. Такая частота обеспечивает перекрытие всего диапазона за 2,5с. Генератор управляется при помощи RS-триггера на D1.3 D1.4. При подачи питания цепь R4C3 устанавливает счетчик D2 в нулевое состояние. Низкий уровень на …Подробнее...