Новости

نظرية موجة الراديو: Likbez / Habr

صورة.

أعتقد أن الجميع ملتوي مقبض الراديو، والتبديل بين "VHF"، "DV"، "SV" وسمع همسة من المتحدثين.

ولكن إلى جانب تخفيضات فك الرفوف، لا يفهم الجميع أنه يختبئ وراء هذه الرسائل.

دعنا نقترب من نظرية موجة الراديو.

موجة الراديو
صورة.

الطول الموجي (λ) هو المسافة بين القمم المجاورة للموجات.

السعة (أ) هو الحد الأقصى للانحراف عن متوسط ​​القيمة مع الحركة التذبذبية.

الفترة (ر) - وقت حركة تذبذب كاملة واحدة

التردد (V) - عدد إجمالي الفترات في الثانية الواحدة

هناك صيغة تسمح بتحديد الطول الموجي في التردد:

صورة.

حيث: الطول الموجي (م) يساوي نسبة سرعة الضوء (KM / H) إلى التردد (KHZ)

"VHF"، "DV"، "SV"

موجات طويلة سوبر - V = 3-30 كيلو هرتز (λ = 10-100 كم).

لديهم عقار لاختراق سمك الماء إلى 20 م وفي اتصال مع هذا يستخدم للتواصل مع الغواصات، والقلب ليس من الضروري أن يضبط هذا العمق، يكفي رمي العوامة الراديو لهذا المستوى.

يمكن أن تنتشر هذه الموجات إلى حافة الأرض، وهي المسافة بين سطح الأرض والأيسر، ويمثل "الدليل الموجي" لهم، على طول أنها تختلف بحرية. موجات طويلة (DV) V = 150-450 كيلو هرتز (λ = 2000-670 م).

صورة.

يحتوي هذا النوع من الموجة الراديوية على خصائص للعقبات المبكرة، وتستخدم للتواصل على مسافات طويلة. لدى أيضا القدرة الاختراقية ضعيفة، لذلك إذا لم يكن لديك هوائي بعيد، فيمكنك بالكاد التقاط أي محطة إذاعية. موجات متوسطة (SV) V = 500-1600 كيلو هرتز (λ = 600-190 م).

صورة.

تنعكس موجات الراديو هذه بشكل جيد من الأيونوسفير، وتقع على مسافة 100-450 كم فوق سطح الأرض. إمكانية هذه الأمواج هي أنه خلال النهار يتم امتصاصها من قبل الأيونوسفير وتأثير الانعكاس لا يحدث. يستخدم هذا التأثير عمليا للتواصل، وعادة ما يصل مئات الكيلومترات في الليل. موجات قصيرة (kv) v = 3-30 ميجا هرتز (λ = 100-10 م).

صورة.

مثل الأمواج المتوسطة، فإنها تنعكس بشكل جيد من الأيونوسفير، ولكن على النقيض منهم، بغض النظر عن وقت اليوم. قد يتم توزيعها على مسافات طويلة (عدة آلاف كم) بسبب انعكاسات من الأيونوسفير وسطح الأرض، وهذا التوزيع يسمى Skachkov. أجهزة إرسال الطاقة الخفيفة لهذا غير مطلوب. موجات ultrashort. (VHF) V = 30 ميغاهرتز - 300 ميغاهيرتز (λ = 10-1 م).

صورة.

هذه الأمواج يمكن أن تتفوق العقبات في حجم عدة أمتار، ولديها أيضا قدرة تخترق جيدة. بسبب هذه الخصائص، يستخدم هذا النطاق على نطاق واسع لراديو البث. العيب هو التوهين السريع نسبيا عند الاجتماع بالعقبات.

هناك صيغة تسمح لك بحساب مجموعة الاتصالات في نطاق VHF:

صورة.

لذلك على سبيل المثال، عندما تبث الإذاعة مع Bashing Estankino TV، فإن ارتفاع 500 متر على هوائي تلقي مع ارتفاع 10 م، مسافة الاتصالات تحت حالة الرؤية المباشرة ستكون حوالي 100 كم. ترددات عالية (HF SANTIMETER مجموعة) v = 300 ميغاهرتز - 3 جيجاهرتز (λ = 1-0.1 م).

لا تلبي العقبات والحصول على قدرة تخترق جيدة. تستخدم في الشبكات الخلوية وشبكات Wi-Fi.

ميزة أخرى مثيرة للاهتمام من موجات هذا النطاق هي أن جزيئات المياه قادرة على امتصاص طاقتها قدر الإمكان وتحويلها إلى حراري. يستخدم هذا التأثير في أفران الميكروويف.

كما ترون، تعمل معدات Wi-Fi وأفران الميكروويف في نفس النطاق ويمكن أن تؤثر على الماء، لذا فإن النوم في احتضان مع جهاز توجيه Wi-Fi لا يستحق وقت طويل. الترددات العالية للغاية (نطاق EHF-MLIMETER) V = 3 جيجا هرتز - 30 جيجا هرتز (λ = 0.1-0.01 م).

تنعكس جميع العقبات تقريبا، تخترق بحرية من خلال الأيونوسفير. على حساب ممتلكاتها تستخدم في اتصال الفضاء.

صباحا - وزير الخارجية.

في كثير من الأحيان، تحتوي الأجهزة الاستقبال على مواقف مفاتيح AM-FM، ما هو: صباحا. - تعديل السعة

صورة.

هذا التغيير في سعة تردد الناقل بموجب عمل تذبذبات الترميز، على سبيل المثال، الصوت من الميكروفون.

أنا النوع الأول من التشكيل الذي اخترعه الإنسان. من العيوب، وكذلك أي نوع التناظرية من التشكيل، لديها حصانة منخفضة الضوضاء. وزير الخارجية. - تعديل التردد

صورة.

هذا هو التغيير في تردد الناقل تحت تأثير تذبذب الترميز.

على الرغم من أن هذا هو أيضا نوع من التشكيل التناظري، ولكن لديه مناعة ضوضاء أعلى من AM وبالتالي يستخدم على نطاق واسع في صوت البث التلفزيوني وبث VHF.

في الواقع، هناك شركات فرعية في أنواع التشكيل الموصوفة، ولكن وصفها غير مدرج في مواد هذه المقالة.

مزيد من المصطلحات

التشوش - نتيجة لتفكيرات الأمواج من مختلف العقبات، أضعاف الأمواج. في حالة إضافة في نفس المراحل، قد تزيد سعة الموجة الأولية، عند إضافة المراحل المعاكسة، يمكن أن تنخفض السعة حتى الصفر.

تجلى هذه الظاهرة في الغالب عند تلقي VHF CM وإشارة التلفزيون.

صورة.

لذلك، على سبيل المثال داخل الغرفة، جودة الاستقبال على تلفزيون هوائي الغرفة بشدة "يطفو". الانحراف - هذه الظاهرة التي تحدث عندما تفي موجة راديو بالعقبات، ونتيجة لذلك يمكن أن تغير الموجة السعة والمرحلة والاتجاه.

تشرح هذه الظاهرة الاتصال الموجود على KV و SV من خلال الأيونوسفير، عندما تنعكس الموجة من غير متجانسة ومختلف الجزيئات المشحونة وبالتالي يغير اتجاه التوزيع.

تشرح هذه الظاهرة نفسها قدرة موجات الراديو على الانتشار دون رؤية مباشرة، سطح الأرض الغني. لهذا، يجب أن يعارض الطول الموجي العقبة.

ملاحظة:

آمل أن تكون المعلومات التي وصفها لي مفيدة وستجلب بعض الفهم حول هذا الموضوع.

موجة: طولية وعرضية

دعنا نبدأ ذلك لوح - هذا هو انتشار التذبذب في الفضاء.

الأمواج الميكانيكية والكهرومغناطيسية.

موجات ميكانيكية - هذه موجات تلك الموجات التي يمكن الشعور بها جسديا لأنها أنشئت في بيئة مرنة.

  • على سبيل المثال، الصوت. عندما ينطبق الصوت داخل مادة، يمكننا أن نشعر به اللمس.

تخيل أنك تقف على مسارات السكك الحديدية. لا، أنت لست آنا كارينينا، أنت مجرب.

إذا كان القطار يقترب منك، فسوف تسمع ذلك عاجلا أم آجلا. بدلا من ذلك، نسمع في أقرب وقت موجة الصوت بسرعة 𝑣 = 330 م / ث سوف تصل إلى آذانك.

إذا قمت بإرفاق أذن بالسكك الحديدية، فسوف يحدث أسرع بكثير، لأن سرعة الصوت في الصلبة أكبر مما كانت عليه في الهواء. بالمناسبة، تحت الماء سرعة الصوت أكبر مما كانت عليه في الهواء، ولكن أقل من المواد الصلبة.

إذا كنت قد لمست العمود الموسيقي، فأنت تعلم أن الصوت يشعر ولمس.

موجات كهرومغناطيسية - هذه هي الأمواج التي لا يمكننا اللمس بها.

  • على سبيل المثال، موجات الراديو، واي فاي وخفيف.

بالنسبة لهم، تعمل جميع القوانين نفسها، ببساطة سرعتها أكبر بكثير وتساوي سرعة الضوء 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 م / ث وبعد ولديهم مصادر مختلفة.

كما يتم تقديم الأمواج للتقسيم على طولية وعرضي:

موجات طولية وعرضية

longitian. - هذه هي تلك الموجات التي تحدث فيها التذبذب على طول اتجاه انتشار الموجة.

  • تهتز الرياح خلال الأمواج الرعدية أو الزلازل (الزلازل) مثال على الأمواج الطولية.

مستعرض - الأمواج، التي تحدث تذبذبها عبر اتجاه انتشار الموجة.

  • تخيل أنك أطلقت موجة من الناس في الاستاد - سيكون عرضيا.
  • الخفيفة المرئية وترتجع سلسلة الغيتار هي أيضا موجات عرضية.

موجة البحر - طولية أو عرضية؟

في الواقع، لديها مكونات طولية وعرضية، وبالتالي لا يمكن أن تعزى إلى نوع معين.

الطول الموجي: التعريف والحساب

بالطبع، أي موجة لها خصائص. واحدة من هذه الخصائص الطول الموجي.

الطول الموجي ويسمى المسافة بين نقطتين من هذه الموجة، تتقلب في نفس المرحلة. إذا كان أبسط، فهذه هي المسافة بين "التلال".

أكثر الطول الموجي يمكنك الاتصال بالمسافة التي سافرها الموجة، في فترة واحدة من التذبذب.

فترة - هذا هو الوقت الذي يحدثه تذبذب واحد. وهذا هو، إذا تم منح الوقت انتشار الموجة وعدد التذبذبات، فيمكنك حساب الفترة.

موجة التذبذب الفورمولا

ر = t / n

ر - الفترة

T - TIME [C]

ن - عدد التذبذبات [-]

الاتصالات بسرعة

لإزالة صيغة السرعة من خلال الطول الموجي، من الضروري استدعاء صيغة الأسعار من Kinematics - وهذا هو قسم من الفيزياء التي تنقل فيها حركة الهيئات دون مراعاة التأثير الخارجي).

صيغة السرعة

𝑣 = S / T

𝑣 - السرعة [م / ث]

S - المسار [م]

T - TIME [C]

التحول إلى الأمواج، يمكنك إنفاق التظليل التالي:

  • الطريق - الطول الموجي
  • فترة زمنية

وبالنسبة للسرعة، حتى أن القياس ليست هناك حاجة - السرعة وسرعة إفريقيا.

موجة سرعة الفورمولا

𝑣 = λ / t

𝑣 - السرعة [م / ث]

λ - الطول الموجي [م]

ر - الفترة

مشكلة

القارب يجعل التردد على الأمواج. لمدة 40 ثانية صنعت 10 تذبذبات. ما هي سرعة انتشار الموجة، إذا كانت المسافة بين غرف الموجة المجاورة هي 1 م؟

المحلول:

  1. خذ صيغة السرعة:
  2. 𝑣 = λ / t

  3. نحن نعرف الطول الموجي، ولكن لا تعطى فترة. يتم احتساب الفترة من قبل الصيغة:
  4. ر = t / n

    ر = 40/10 = 4 ق

  5. الآن نتحل محل القيم في الصيغة
  6. 𝑣 = λ / t

    𝑣 = = 0.25 م / ث

الإجابة: 𝑣 = 0.25 م / ث

صدى

إذا كان بصوت عال للتحدث في غرفة واحدة مع غيتار - يمكنك سماع كيف بدأ الشبح باللعب عليه. في الواقع، تزامن وتيرة السلسلة مع تواتر الصوت وأشأت صدى.

على الرسم البياني أدناه يمكنك أن ترى ما بعض التردد السعة يزيد بشكل كبير. هذا التردد يسمى تواتر الرنين.

تواتر الرنين

تكرار - هذه هي القيمة، فترة عكسية. إنه يظهر، لأي وقت يحدث التذبذب.

صيغة التردد

ν = n / t

ν - تردد [هرتز]

T - TIME [C]

ن - عدد التذبذبات [-]

في العالم، هناك الكثير من القصص حول كيفية قيام الجنود بالقدم على الجسر، سقط في الرنين وسقط الجميع. وهنا قصة أخرى حول هيدروليتس - كما يقولون، النهاية الأولى

عمل فريق الهيدروليين - المتخصصين في المياه الداخلية - في ألتاي ودرس النهر المحلي. تم تمديد جسر حبل في جميع أنحاء النهر، وكان الانش يقف في وسط الجسر، مما يساعد على زيادة عينة المياه من النهر، ولم تنخفض إليه.

في واحدة من أيام الإبحار، بدأت الرياح قوية تقريبا. عمل الباحثون على الجسر، وعندما أدركوا أنه لم يكن آمنا أن تكون في هيكل حبل في هذه الرياح القوية، بدأت في تركها. بمجرد أن أصبح آخر شخص من الفريق خطوة من جسر إلى الأرض، تم إلزاح الجسر جنبا إلى جنب مع Winch في قرصة. حدث هذا بسبب حقيقة أن تردد الرياح تزامن مع تواترها الخاصة للجسر المتأرجح. من الجيد أن تكون القصة انتهت بهذه الطريقة.

الطول الموجي هو المسافة بين اثنين من القمم المتتالية (التلال) أو الاكتئاب. يسمى أعلى موقف الموجة الذروة. يسمى أدنى موقف الموجة الاكتئاب.

الدورة هي التذبذب الكامل، على سبيل المثال، منحنى بين التلال أو اثنين من الاكتئاب. يسمى الحد الأقصى لمسافة الموجة من وضع التوازن السعة.

يوضح الشكل معلمات الموجة الرئيسية المستخدمة في الفيزياء:

معلمات الموجة

تعريف ونسبة الطول الموجي

الموجة هي الاضطراب الذي ينتشر من النقطة التي نشأت فيها بالبيئة. مثل هذه التحويلات الاضطراب الطاقة دون نقل المواد النقية.

موجات ميكانيكية

الطول هو المسافة الفعلية التي سافرها موجة، والتي لا تتزامن دائما مع مسافة الوسيلة، أو الجزيئات التي يتم فيها توزيع الموجة. كما هو محدد كما فترة عملية موجة المكانية.

يتم استخدام الحرف اليوناني "λ" (Lambda) في الفيزياء لتعيين الطول في المعادلات. يتناسب عكسيا مع تواتر الموجة.

الطول الموجي

الفترة ر هي وقت الانتهاء من التقلب الكامل، وهي وحدة قياس للثانية (ق).

موجة طويلة تتوافق مع التردد المنخفض، وقصيرة عالية. يتم قياس الطول بالأمتار. يسمى عدد الأمواج المنبعثة في كل ثانية تردد وتتناسب عكسيا مع الفترة.

702.

أطوال مختلفة لها معدل توزيع مختلف. على سبيل المثال، سرعة الضوء في الماء هو 3/4 من السرعة في الفراغ.

الفترة المكانية للموجة هي المسافة التي تندرج بها النقطة ذات الطور الدائم "الذباب" خلال الفاصل الزمني المقابل لفترة التذبذبات.

موجة التردد

تردد F - عدد تقلبات كاملة لكل وحدة من الوقت. تقاس في هيرتز (هرتز).

مع تذبذب كامل واحد لكل ثانية f = 1 هرتز؛ عند 1000 تذبذبات لكل ثانية F = 1 Kilohertz (KHZ)؛ 1 مليون مذبذبات لكل ثانية F = 1 ميجاهرتز (1 ميغاهيرتز).

مع العلم أن سرعة الضوء في الفراغ مع - 300000 كم / ثانية، أو 300،000،000 م / ث، ثم ترجمة الطول الموجي في التردد الذي تحتاجه 3 × 10 8م مقسوما إلى الطول بالأمتار.

وحدات قياس الطول الموجي λ - Nanometers و Angstroms حيث يوجد مقياس النانومتر جزءا مليار من العداد (1 متر = 109 نانومتر) و Angstroma هو جزء من عشرة مليارات من العدادات (1 متر = 1010 أ)، أي مقياس نانومتر يعادل 10 Angstrom (1 نانومتر = 10 أ).

الطيف البصري

الضوء الذي يأتي من الشمس هو الإشعاع الكهرومغناطيسي، الذي يتحرك بسرعة 300000 كم / ثانية، ولكن الطول ليس هو نفسه بالنسبة لأي فوتون، ولكن يتراوح بين 400 نانومتر و 700 نانومتر. الطول الموجي الخفيف يؤثر على اللون.

تتحلل الضوء الأبيض على طيف المشارب الملونة المختلفة، يتم تحديد كل منها الطول الموجي. وبالتالي، فإن الضوء بأصغر طول هو الأرجواني، وهو حوالي 400 نانومتر، والضوء مع أكبر طول أحمر، وهو حوالي 700 نانومتر.

يوضح الجدول الطول الموجي اعتمادا على اللون:

الطول الموجي

إشعاع مع أقل الأرجواني يطلق على الأشعة فوق البنفسجية أشعة الأشعة السينية وأشعة غاما في تقليل الطلب. الإشعاع أكثر حمراء يسمى الأشعة تحت الحمراء والأقراص الميكروويف والأمواج الراديوية، بترتيب تصاعدي.

يعتمد مجموعة الحد من الاتصالات على الطول. غالبا ما تتجاوز أبعاد الهوائي طول عمل وكيل الإلكترونية الراديوي.

يعرض الرسم الطول الموجي والتردد (نانومتر)، ينبعث من مصادر مختلفة:

الطول الموجي

أمثلة على حساب الأطوال الموجية للصوت والأمواج الكهرومغناطيسية والراديوية

رقم المهمة 1.

سرعة السرعة في الماء 1450 م / ث. في أي مسافة هي أقرب نقاط تؤدي التذبذبات في المراحل المعاكسة، إذا كان تردد التذبذب 725 هرتز؟

707.

المهمة رقم 2.

الماضي المراقب الثابت يقف على شاطئ البحيرة لمدة 6 أس. 4 قمة الموجة مرت. المسافة بين التلال الأولى والثالثة هي 12 مترا. تحديد فترة تذبذب جزيئات الموجة، معدل الانتشار والطول الموجي.

708.

المهمة رقم 3.

تتقلب الأربطة الصوتية للمغنية الغناء تينور (صوت الذكور العالي) بتردد 130 إلى 520 هرتز. تحديد الحد الأقصى والحد الأدنى من موجة الصوت المشع في الهواء. سرعة الصوت في الهواء 330 م / ث.

708.


Добавить комментарий