Новости

Radio Wave Theory: Likbez / Habr

billede.

Jeg tror, ​​at alle snoet håndtaget af radioen, skifte mellem "VHF", "DV", "SV" og hørte Hiss fra højttalerne.

Men udover dechiffreringsskæringer forstår ikke alle, at det skjuler sig bag disse bogstaver.

Lad os komme tættere på radio bølge teori.

Radio Wave.
billede.

Bølgelængden (λ) er afstanden mellem tilstødende kamer af bølgerne.

Amplitude (A) er den maksimale afvigelse fra gennemsnitsværdien med den oscillerende bevægelse.

Periode (t) - Tid på en fuldstændig oscillerende bevægelse

Frekvens (V) - antallet af samlede perioder pr. Sekund

Der er en formel, der tillader bestemmelse af bølgelængden i frekvens:

billede.

Hvor: bølgelængden (m) er lig med forholdet mellem lysets hastighed (km / h) til frekvensen (kHz)

"VHF", "DV", "SV"

Super lange bølger - V = 3-30 kHz (λ = 10-100 km).

De har ejendommen til at trænge ind i tykkelsen af ​​vand til 20 m, og i forbindelse med dette bruges til at kommunikere med ubåde, og båden er ikke nødvendig for at komme op til denne dybde, er det nok at kaste radiobøjen til dette niveau.

Disse bølger kan sprede sig op til jordens kant, afstanden mellem jordens overflade og ionosfæren, repræsenterer "bølgelederen" for dem, langs hvilke de adskiller sig frit. Lange bølger (DV) V = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m).

billede.

Denne type radiobølge har egenskaberne for at overvælde forhindringer, bruges til at kommunikere over lange afstande. Har også en svag gennemtrængende evne, så hvis du ikke har en fjern antenne, kan du næppe fange nogen radiostation. Mellembølger (SV) V = 500-1600 kHz (λ = 600-190 m).

billede.

Disse radiobølger afspejles godt fra ionosfæren, der ligger i en afstand på 100-450 km over jordens overflade. Muligheden for disse bølger er, at de i løbet af dagen absorberes af ionosfæren, og refleksionsvirkningen ikke forekommer. Denne effekt bruges praktisk talt til kommunikation, normalt flere hundrede kilometer om natten. Korte bølger (KV) V = 3-30 MHz (λ = 100-10 m).

billede.

Ligesom mellembølger er de godt reflekteret fra ionosfæren, men i modsætning til dem, uanset tidspunktet på dagen. De kan fordeles over lange afstande (flere tusinde km) På grund af refleksionerne fra ionosfæren og jordens overflade kaldes en sådan fordeling Skachkov. Light Power Transmittere for dette er ikke påkrævet. Ultrashort Waves. (VHF) V = 30 MHz - 300 MHz (λ = 10-1 m).

billede.

Disse bølger kan overvinde forhindringer i en størrelse på flere meter, og har også en god penetrerende evne. På grund af sådanne egenskaber anvendes dette interval i vid udstrækning til udsendelsesradio. Ulempen er deres relativt hurtige dæmpning, når de mødes med forhindringer.

Der er en formel, der giver dig mulighed for at beregne kommunikationsområdet i VHF-området:

billede.

Så for eksempel når radio udsendelser med Ostankino TV Bashing, en højde på 500 m på en modtagende antenne med en højde på 10 m, vil en afstand af kommunikation under forudsætning af direkte synlighed være ca. 100 km. Højfrekvenser (HF Santimeter Range) V = 300 MHz - 3 GHz (λ = 1-0,1 m).

Udvæl ikke forhindringer og har en god penetrerende evne. Bruges i cellulære netværk og Wi-Fi-netværk.

Et andet interessant træk ved bølgerne i dette interval er, at vandmolekyler er i stand til at absorbere deres energi så meget som muligt og omdanne det til termisk. Denne effekt bruges i mikrobølgeovne.

Som du kan se, fungerer Wi-Fi-udstyr og mikrobølgeovne i samme rækkevidde og kan påvirke vand, så sover i en omfavnelse med en Wi-Fi-router er ikke værd at lang tid. Ekstremt høje frekvenser (ehf-millimeter rækkevidde) V = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).

Reflekteret af næsten alle forhindringer, trængte frit gennem ionosfæren. På bekostning af dens egenskaber anvendes i rumkommunikation.

AM - FM.

Ofte har modtagelsesindretningerne placeringen af ​​AM-FM-switche, hvad er det: ER. - Amplitude Modulation

billede.

Denne ændring i amplituden af ​​bærefrekvensen under virkningen af ​​kodende svingninger, for eksempel stemmen fra mikrofonen.

AM er den første type modulering opfundet af mennesket. Af ulemperne, såvel som enhver analog type modulering, har lav støjimmunitet. FM. - Frekvensmodulation

billede.

Dette er en ændring i bærefrekvensen under påvirkning af kodningsoscillationer.

Selvom dette også er en analog moduleringstype, men den har en højere støjimmunitet end AM og er derfor meget udbredt i lyden af ​​tv-udsendelser og VHF-udsendelse.

Faktisk er der underarter i de beskrevne moduleringsarter, men deres beskrivelse er ikke inkluderet i materialet i denne artikel.

Flere vilkår

Interferens - Som følge af refleksioner af bølger fra forskellige forhindringer foldes bølgerne. I tilfælde af tilsætning i de samme faser kan amplituden af ​​den indledende bølge stige, når de tilsættes i modsatte faser, kan amplituden falde op til nul.

Dette fænomen er for det meste manifesteret, når du modtager VHF CM og tv-signal.

billede.

Derfor for eksempel inde i rummet, kvaliteten af ​​modtagelse på værelset antenne tv stærkt "flyder". Diffraction. - Fænomenet, der opstår, når en radiobølge er opfyldt med forhindringer, som et resultat af hvilket bølgen kan ændre amplitude, fase og retning.

Dette fænomen forklarer forbindelsen på KV og SV gennem ionosfæren, når bølgen reflekteres fra forskellige inhomogeniteter og ladede partikler og derved ændrer fordelingsretningen.

Det samme fænomen forklarer radiobølgernes evne til at forplanere uden direkte synlighed, den rige jordoverflade. Til dette skal bølgelængden være imod hindringen.

PS:

Jeg håber, at de oplysninger, som jeg beskriver, vil være nyttig og vil medføre en vis forståelse på dette emne.

Bølge: langsgående og tværgående

Lad os begynde med det bølge - Dette er spredningen af ​​oscillation i rummet.

Bølger er Mekanisk og elektromagnetisk.

Mekaniske bølger - Disse er de bølger, hvis oscillationer kan føles fysisk, fordi de Etableret i et elastisk miljø.

  • For eksempel lyd. Når lyden gælder inde i et stof, kan vi mærke det med berøring.

Forestil dig at du står på jernbanesporene. Nej, du er ikke Anna Karenina, du er en eksperimentator.

Hvis toget nærmer dig, vil du høre det før eller senere. Snarere hør så snart som Lydbølge med en hastighed 𝑣 = 330 m / s vil nå dine ører.

Hvis du lægger et øre til skinnen, vil det ske meget hurtigere, fordi lydhastigheden i det faste stof er større end i luften. Forresten, under vand er lyden af ​​lyden større end i luften, men mindre end i faste stoffer.

Hvis du nogensinde har rørt den musikalske kolonne, ved du, at lyden mærkes og røre ved.

Elektromagnetiske bølger - Disse er de bølger, vi ikke kan røre ved.

  • For eksempel radiobølger, wi-fi og lys.

For dem er alle de samme love arbejde, blot deres hastighed er betydeligt større og lig med Lyshastighed 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 m / s . Og de har forskellige kilder.

Bølgerne er også lavet til at opdele på langsgående og tværgående:

Langsgående og tværgående bølger

Longitian. - Disse er de bølger, hvorioscillationen forekommer langs retningen af ​​bølgeforplantningen.

  • Vind shakes under torden eller seismiske bølger (jordskælv) er et eksempel på langsgående bølger.

Tværgående - Bølger, hvis oscillation forekommer over retningen af ​​bølgeforplantningen.

  • Forestil dig at du lancerede en bølge af mennesker på stadion - det vil være tværgående.
  • Synlig lys og rystende guitarstreng er også tværgående bølger.

Sea Wave - Longitudinal eller Transverse?

Faktisk har den en langsgående og tværgående komponenter, derfor kan det ikke tilskrives en bestemt type.

Bølgelængde: Definition og beregning

Selvfølgelig har enhver bølge karakteristika. Et af disse egenskaber er bølgelængde.

Bølgelængde Det hedder afstanden mellem de to punkter i denne bølge, svingende i samme fase. Hvis det er enklere, så er dette afstanden mellem de to "højder".

Mere bølgelængde Du kan ringe den afstand, der blev rejst af bølgen, i en periode med oscillation.

Periode - Dette er den tid, hvor der opstår en oscillation. Det vil sige, hvis tiden er givet spredningen af ​​bølgen og antallet af oscillationer, kan du beregne perioden.

Wave Oscillation Formel.

T = t / n

T - periode [s]

T - tid [c]

N - Antallet af oscillationer [-]

Kommunikation ved hastighed

For at fjerne hastighedsformel gennem bølgelængden er det nødvendigt at huske hastighedsformel fra kinematik - dette er en del af fysik, hvor bevægelsen af ​​organer uden at tage hensyn til ekstern indflydelse).

Hastighedsformel

𝑣 = s / t

𝑣 - Hastighed [m / s]

S - PATH [M]

T - tid [c]

Drejer til bølgerne, kan du bruge følgende analogier:

  • måde - bølgelængde
  • Tidsperiode

Og for hastighed, selv analogien er ikke nødvendig - hastighed og afrika hastighed.

Formel Speed ​​Wave.

𝑣 = λ / t

𝑣 - Hastighed [m / s]

λ - bølgelængde [m]

T - periode [s]

Problem

Båden tøver tøven på bølgerne. I 40 s lavede hun 10 oscillationer. Hvad er hastigheden af ​​bølgeforplantning, hvis afstanden mellem tilstødende bølgekamre er 1 m?

Løsning:

  1. Tag hastighedsformel:
  2. 𝑣 = λ / t

  3. Vi kender bølgelængden, men ikke givet en periode. Perioden beregnes ved formlen:
  4. T = t / n

    T = 40/10 = 4 s

  5. Nu erstatter vi værdierne i formlen
  6. 𝑣 = λ / t

    𝑣 = ¼ = 0,25 m / s

Svar: 𝑣 = 0,25 m / s

Resonans.

Hvis det er højt at tale i et værelse med en guitar - kan du høre, hvordan spøgelsen begyndte at spille på det. Faktisk faldt frekvensen af ​​strengen sammen med frekvensen af ​​stemmen og stammer fra resonans.

På diagrammet nedenfor kan du se hvad Nogle frekvens. Amplituden øges dramatisk. Denne frekvens kaldes Frekvens af resonans.

Frekvens af resonans

Frekvens - Dette er værdien, omvendt periode. Det viser, for hvilken tid en oscillation opstår.

Frekvens formel

v = n / t

ν - Frekvens [Hz]

T - tid [c]

N - Antallet af oscillationer [-]

I verden er der mange historier om, hvordan soldaterne gik i fod på broen, han faldt ind i resonansen, og alle faldt. Og her er en anden historie om Hydrolyts - som de siger, første ende

Holdet af Hydrolyts - Specialister i det indre vand - arbejdede i Altai og studerede den lokale flod. En rebbro blev strakt over floden, og vinsjen stod i centrum af broen, hvilket hjælper med at øge vandprøven fra floden, ikke gå ned til den.

I en af ​​ekspeditionens dage begyndte en stærk, næsten stormfuld vind. Forskerne arbejdede på broen, og da de indså, at det ikke var sikkert at være i en rebstruktur i en så stærk vind, begyndte at forlade det. Så snart den sidste person fra holdet lavede et skridt fra en bro til jorden, blev broen sammen med vinsjen skabt ind i en knivspids. Dette skete på grund af det faktum, at vindfrekvensen faldt sammen med sin egen frekvens af den svingende bro. Det er godt, at historien sluttede på denne måde.

Bølgelængden er afstanden mellem to på hinanden følgende toppe (højder) eller fordybninger. Den højeste position af bølgen kaldes en top. Den laveste position af bølgen kaldes en depression.

Cyklusen er en komplet oscillation, for eksempel en kurve mellem to højder eller to fordybninger. Den maksimale bølgeafstand fra ligevægtspositionen kaldes amplitude.

Figuren viser de vigtigste bølgeparametre, der anvendes i fysik:

Bølgeparametre

Definition og bølgelængdeformel

En bølge er en forstyrrelse, der spredes fra det punkt, hvor den stammer fra miljøet. En sådan forstyrrelse overfører energi uden ren stofoverførsel.

Mekaniske bølger

Længden er den faktiske afstand, der er rejst af en bølge, som ikke altid falder sammen med afstanden af ​​mediet eller partikler, hvor bølgen fordeles. Det er også defineret som en rumlig bølgeprocesperiode.

Græsk brev "λ" (lambda) i fysik bruges til at udpege længde I ligninger. Det er omvendt proportional med frekvensen af ​​bølgen.

Bølgelængde

Perioden T er færdiggørelsestiden for fuldstændig udsving, en måleenhed på et sekund (er).

En lang bølge svarer til en lav frekvens og korthøj. Længde måles i meter. Antallet af bølger udsendt i hvert sekund kaldes frekvens og omvendt proportional med perioden.

702.

Forskellige længder har en anden distributionshastighed. For eksempel er lysets hastighed i vand 3/4 fra hastigheden i vakuum.

Den rumlige periode af bølgen er afstanden, at punktet med permanent fase "flyver" i løbet af tidsintervallet svarende til oscillationsperioden.

Frekvensbølge

Frekvens F - antallet af fuldstændige udsving pr. Tidsenhed. Målt i Hertz (Hz).

Med en fuldstændig oscillation pr. Sekund F = 1 Hz; ved 1000 oscillationer pr. Sekund F = 1 kilohertz (kHz); 1 million oscillationer pr. Sekund f = 1 megahertz (1 MHz).

At vide, at lysets hastighed i vakuum med - 300.000 km / s eller 300.000.000 m / s, derefter at oversætte bølgelængden i den frekvens, du har brug for 3 x 10 8M / s opdelt i længde i meter.

Målingsenheder af bølgelængde λ - nanometre og angstroms Hvor nanometeret er en milliard en del af måleren (1 m = 109 nm) og Angstroma er en ti milliard del af måleren (1 m = 1010 a), det vil sige, et nanometer svarer til 10 Ångstrøm (1 nm = 10 A).

Optisk spektrum.

Det lys, der kommer fra solen, er elektromagnetisk stråling, der bevæger sig med en hastighed på 300.000 km / s, men længden er ikke den samme for enhver foton, men spænder mellem 400 nm og 700 nm. Lysbølgelængde påvirker farven.

Hvidt lys nedbrydes på spektret af forskellige farvede striber, der hver især bestemmes af sin bølgelængde. Således er lyset med den mindste længde lilla, hvilket er omkring 400 nm, og lyset med den største længde er rød, hvilket er ca. 700 nm.

Tabellen viser bølgelængden afhængigt af farven:

Bølgelængde

Stråling med mindre lilla lang kaldes ultraviolet stråling, røntgenstråle og gammastråler i reduktionsordre. Stråling mere rød kaldes infrarøde, mikrobølger og radiobølger, i stigende rækkefølge.

Grænsegraden af ​​kommunikation afhænger af længden. Antennens dimensioner overstiger ofte arbejdslængden af ​​det radio elektroniske middel.

Tegningen viser bølgelængden og frekvensen (nm), der stammer fra forskellige kilder:

Bølgelængde

Eksempler på beregning af bølgelængder til lyd, elektromagnetiske og radiobølger

Task nummer 1.

Hastighedshastighed i vand 1450 m / s. På hvilken afstand er de nærmeste punkter, der udfører oscillationer i modsatte faser, hvis oscillationsfrekvensen er 725 Hz?

707.

Opgave nummer 2.

Forbi den stationære observatør, der står på kysten af ​​søen i 6 s. 4 Crest of the Wave passeret. Afstanden mellem de første og tredje højder er 12 m. Bestem perioden for oscillation af bølgepartiklerne, formeringshastigheden og bølgelængden.

708.

Task nummer 3.

Stemmeledbåndene i sangeren synger tenor (høj male stemme) svinger med en frekvens på 130 til 520 Hz. Bestem den maksimale og minimale længde af den udstrålede lydbølge i luften. Lydhastighed i luften 330 m / s.

708.


Добавить комментарий