Как известно, постоянный ток, проходящий по проводу создает вокруг него постоянное магнитное поле. Когда ток исчезает, то созданное им магнитное поле исчезая возвращает энергию в провод.
При переменном токе вокруг провода создается переменное магнитное поле, напряженность которого меняется с частотой тока. Часть энергии магнитного поля возвращается в провод, другая часть энергии в виде электромагнитной волны переходит в окружающее пространство.
Таким образом, когда по проводу проходит переменный ток, провод излучает электромагнитные волны. Сам провод в таких условиях становится антенной. Антенна эффективно излучает, если ее размеры соизмеримы с длиной излучаемой волны, поэтому при помощи антенны приемлемых размеров, можно эффективно излучать только высокочастотные колебания.
Вдали от антенны в свободном пространстве векторы электрического и магнитного полей электромагнитной волны перпендикулярны друг к другу и направлению распространения волны. В свободном пространстве электромагнитная волна распространяется без потерь. Уменьшение электрического и магнитного полей при удалении от антенны происходит только за счет рассеивания энергии в пространстве. Применение направленных антенн, излучающих электромагнитные волны только в определенном пространственном угле, позволяет в заданном направлении получить большую напряженность электромагнитного поля.
Энергия электромагнитной волны рассеивается еще меньше, если волна направлена вдоль проводника или вдоль двухпроводной линии. Электромагнитная волна почти совсем не рассеивается, когда она распространяется вдоль коаксиальной линии — один провод помещен внутри другого — трубки. Микроволны распространяются внутри трубки и при отсутствии центрального провода. В таком случае проводящая трубка называется волноводом. Вдоль волновода распространяются только волны, длина которых меньше критической длины, определяемой размерами волновода, а так же типом волны.
Энергия электромагнитной волны, распространяющейся вдоль реальной линии или волновода, уменьшается из-за потерь в проводниках и диэлектриках.
Закономерности распространения радиоволн над поверхностью Земли немного сложнее, чем в свободном пространстве или линиях. Влияние на распространения радиоволн оказывают кривизна и неравномерности Земли, различная проводимость отдельных участков поверхности и зависимость проводимости от длины волны. На распространение радиоволн оказывает влияние и ионизированные слои атмосферы.
Направляющее действие поверхности Земли и ионосферы наиболее заметно для длинноволновой части диапазона радиоволн. Эти волны могут огибать поверхность Земли из-за дифракции, а также многократно отражаться от ионосферы и Земли, в следствии чего в место приема может прийти несколько лучей.
Многократно отражаясь, мириаметровые (Сверхдлинные волны) и километровые волны огибают практически всю Землю. Более короткие волны сильнее поглощаются поверхностью Земли, поэтому дальность их распространения сильно ограничена.
Волны метрового и микроволнового диапазона в нормальных условиях не отражаются от поверхности Земли и ионосферы. Принято считать, что эти волны пригодны для связи только при прямой видимости. Но иногда эти волны достигают расстояния значительно превышающие расстояние прямой видимости. Это происходит из-за рассеивания волн на неоднородностях тропосферы и вторичном излучении, а так же от следов метеоритов в ионосфере.
Миллиметровые и дециметровые волны сильно поглощаются в атмосфере, особенно в дождь и туман. Поэтому на поверхности Земли эти волны пригодны только для связи на небольшие расстояния, но могут без ограничений использоваться для связи между объектами находящимися в космосе.
Как право, метровые волны используются для телевидения и радиовещания, дециметровые и сантиметровые волны используются для радиолокации, радиорелейной связи, телевидения и космической связи. Микроволновый диапазон* используется для создания широкополосных каналов связи.
*Микроволновое излучение малой интенсивности используется в средствах связи, преимущественно портативных — рациях, сотовых телефонах (кроме первых поколений), устройствах Bluetooth, Wi-Fi и WiMAX.
Литература — Основы радиотехники: Учебное пособие для студентов вузов по спец. «Констр. и производство радиоаппаратуры». Каяцкас А.А.
Загрузка...