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Radiowave-Theorie: Likez / Habr

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Ich denke, jeder drehte den Griff des Radios, wechselte zwischen "VHF", "DV", "SV" und hörte Hiss von den Lautsprechern.

Aber neben der Entschlüsselung von Kürzungen versteht nicht jeder, dass er hinter diesen Buchstaben verbirgt.

Lassen Sie uns mit der Funkwellentheorie näher kommen.

Radiowelle
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Die Wellenlänge (λ) ist der Abstand zwischen benachbarten Wappen der Wellen.

Amplitude (A) ist die maximale Abweichung vom Durchschnittswert mit der oszillatorischen Bewegung.

Zeitraum (t) - Zeit einer vollständigen oszillatorischen Bewegung

Frequenz (V) - Anzahl der Gesamtperioden pro Sekunde

Es gibt eine Formel, die es ermöglicht, die Wellenlänge in der Frequenz zu bestimmen:

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Wo: Die Wellenlänge (M) ist gleich dem Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit (KM / h) bis zur Frequenz (kHz)

"VHF", "DV", "SV"

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

Sie haben die Immobilie, um die Dicke von Wasser auf 20 m einzudringen, und in Verbindung mit diesem, um mit U-Booten zu kommunizieren, und das Boot ist nicht notwendig, um bis zu dieser Tiefe aufzutreten, es reicht aus, das Radio-Boje auf dieses Niveau zu werfen.

Diese Wellen können sich bis zum Erdkante ausbreiten, den Abstand zwischen der Erdoberfläche und der Ionosphäre, repräsentiert den "Wellenleiter" für sie, entlang dessen sie sich frei unterscheiden. Lange Wellen (DV) V = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m).

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Diese Art von Funkwelle hat die Eigenschaften, um Hindernisse zu überwachen, dient zur Kommunikation über lange Entfernungen. Hat auch eine schwache Durchdringungsfähigkeit, wenn Sie also keine Remote-Antenne haben, können Sie einen Radiosender kaum fangen. Mittlere Wellen (SV) V = 500-1600 kHz (λ = 600-190 m).

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Diese Funkwellen reflektieren sich gut von der Ionosphäre, die sich in einem Abstand von 100-450 km über der Erdoberfläche befinden. Die Möglichkeit dieser Wellen ist, dass sie tagsüber von der Ionosphäre aufgenommen werden und der Reflexionseffekt nicht auftritt. Dieser Effekt wird praktisch für die Kommunikation verwendet, in der Regel mehrere hundert Kilometer nachts. Kurze Wellen (KV) v = 3-30 MHz (λ = 100-10 m).

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Wie mittlere Wellen spiegeln sie sich gut von der Ionosphäre wider, aber im Gegensatz zu ihnen, unabhängig von der Tageszeit. Sie können aufgrund der Reflexionen von der Ionosphäre von der Ionosphäre und der Erdoberfläche von der Erde über lange Distanzen (mehrere Tausend Kilometer) vertrieben werden. Diese Verteilung heißt Skachkov. Lichtleistungssender dafür ist nicht erforderlich. Ultrasorten Wellen (VHF) V = 30 MHz - 300 MHz (λ = 10-1 m).

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Diese Wellen können Hindernisse in einer Größe von mehreren Metern überholen und haben auch eine gute Durchdringungsfähigkeit. Dieser Bereich wird aufgrund solcher Eigenschaften häufig für Rundfunkradio verwendet. Der Nachteil ist ihre relativ schnelle Dämpfung beim Treffen mit Hindernissen.

Es gibt eine Formel, mit der Sie den Kommunikationsbereich im VHF-Bereich berechnen können:

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Wenn beispielsweise Radio mit dem Ostankino-TV-Bashing, einer Höhe von 500 m an einer Empfangsantenne mit einer Höhe von 10 m, ist eine Entfernung der Kommunikation unter der Bedingung der direkten Sichtweite etwa 100 km betragen. Hohe Frequenzen (HF-Santimeter-Bereich) V = 300 MHz - 3 GHz (λ = 1-0,1 m).

Halten Sie keine Hindernisse ein und haben Sie eine gute Durchdringungsfähigkeit. Wird in zellularen Netzwerken und Wi-Fi-Netzwerken verwendet.

Ein weiteres interessantes Merkmal der Wellen dieses Bereichs ist, dass Wassermoleküle in der Lage sind, ihre Energie so weit wie möglich aufzunehmen und sie in thermische zu verwandeln. Dieser Effekt wird in Mikrowellenherde verwendet.

Wie Sie sehen, arbeiten Wi-Fi-Geräte und Mikrowellenöfen im selben Bereich und können Wasser beeinflussen, so dass das Schlafen in einer Umarmung mit einem Wi-Fi-Router nicht lange wert ist. Extrem hohe Frequenzen (EHF-Millimeterbereich) V = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).

Nach fast allen Hindernissen reflektiert, durch die Ionosphäre frei eindringen. Auf Kosten seiner Eigenschaften werden in der Weltraumkommunikation verwendet.

AM - FM.

Häufig haben die Empfangsgeräte die Positionen der AM-FM-Switches, was ist es: BIN. - Amplitudenmodulation.

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Diese Änderung der Amplitude der Trägerfrequenz unter der Wirkung von kodierenden Schwingungen, beispielsweise der Stimme aus dem Mikrofon.

Am ist der erste Typ der vom Menschen erfundenen Modulation. Die Nachteile sowie eine analoge Art von Modulation weist eine geringe lärmstimmende Immunität auf. Fm. - Frequenzmodulation

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Dies ist eine Änderung der Trägerfrequenz unter dem Einfluss von kodierenden Schwingungen.

Obwohl dies auch ein analoger Modulationstyp ist, hat jedoch eine höhere Rauschimunität als bin und wird daher im Klang von TV-Sendungen und VHF-Rundfunksendungen häufig verwendet.

In der Tat gibt es Unterarten in den beschriebenen Modulationsarten, aber ihre Beschreibung ist nicht im Material dieses Artikels enthalten.

Mehr Anforderungen

Interferenz - Als Ergebnis von Reflexionen von Wellen aus verschiedenen Hindernissen falten sich die Wellenfalle. Im Falle der Zugabe in denselben Phasen kann die Amplitude der anfänglichen Welle zunehmen, wenn sie in entgegengesetzten Phasen hinzufügen, die Amplitude bis Null nehmen.

Dieses Phänomen manifestiert sich meistens beim Empfang von VHF CM und TV-Signal.

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Daher, zum Beispiel im Raum, die Empfangsqualität auf dem Raum Antenne TV stark "Floats". Beugung - Das Phänomen, das auftritt, wenn eine Funkwelle mit Hindernissen erfüllt ist, wodurch die Welle die Amplitude, Phase und Richtung ändern kann.

Dieses Phänomen erläutert die Verbindung auf dem KV und SV durch die Ionosphäre, wenn die Welle von verschiedenen Inhomogenitäten und geladenen Partikeln reflektiert wird und dadurch die Verteilungrichtung ändert.

Das gleiche Phänomen erläutert die Fähigkeit von Funkwellen, ohne direkte Sichtbarkeit, der reichen Erdoberfläche, zu verbreiten. Dafür muss die Wellenlänge dem Hindernis entgegengesetzt sein.

PS:

Ich hoffe, dass die von mir beschriebenen Informationen nützlich sein und einiges Verständnis für dieses Thema bringen.

Welle: Längsrichtung und Quer

Beginnen wir damit Welle - Dies ist die Ausbreitung der Schwingung im Raum.

Wellen sind Mechanisch und elektromagnetisch.

Mechanische Wellen - Dies sind diese Wellen, deren Schwingungen körperlich fühlen können, weil sie In einer elastischen Umgebung eingerichtet.

  • Zum Beispiel Ton. Wenn der Sound in einer Substanz gilt, können wir es mit Berührung fühlen.

Stellen Sie sich vor, Sie stehend auf den Eisenbahngleisen. Nein, Sie sind nicht Anna Karenina, Sie sind ein Experimentator.

Wenn sich der Zug an Sie nähert, hören Sie es früher oder später. Eher hören, sobald Schallwelle mit einer Geschwindigkeit 𝑣 = 330 m / s wird deine Ohren erreichen.

Wenn Sie ein Ohr an der Schiene anbringen, wird es viel schneller geschehen, da die Geräuschgeschwindigkeit im Feststoff größer ist als in der Luft. Übrigens, unter Wasser ist die Klanggeschwindigkeit größer als in der Luft, aber weniger als bei Feststoffen.

Wenn Sie jemals die musikalische Säule berührt haben, wissen Sie, dass der Sound spürbar und berührt wird.

Elektromagnetische Wellen - Dies sind die Wellen, die wir nicht berühren können.

  • Zum Beispiel Radiowellen, Wi-Fi und Licht.

Für sie funktionieren alle die gleichen Gesetze, einfach ihre Geschwindigkeit ist wesentlich größer und gleich Lichtgeschwindigkeit 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 m / s . Und sie haben unterschiedliche Quellen.

Die Wellen werden auch auf Längsrichtung und Querzählung geteilt:

Längs- und Querwellen

Longitian - Dies sind diese Wellen, in denen die Schwingung entlang der Richtung der Wellenausbreitung auftritt.

  • Wind schüttelt während Donner- oder seismischen Wellen (Erdbeben) ein Beispiel für Längswellen.

Quer - Wellen, deren Oszillation über die Richtung der Wellenausbreitung auftritt.

  • Stellen Sie sich vor, Sie haben eine Welle von Menschen im Stadion eingeführt - es wird quer sein.
  • Sichtbare Licht und zitternde Gitarrensaite sind ebenfalls Querwellen.

Seewelle - Längsrichtung oder Querversorgung?

In der Tat hat es eine Längsrichtung und Querkomponenten, daher kann es nicht einem bestimmten Typ zugeschrieben werden.

Wellenlänge: Definition und Berechnung

Natürlich hat jede Welle Eigenschaften. Eine dieser Eigenschaften ist Wellenlänge.

Wellenlänge Es wird der Abstand zwischen den beiden Punkten dieser Welle bezeichnet, wodurch in derselben Phase schwankt. Wenn es einfacher ist, ist dies der Abstand zwischen den beiden "Rippen".

Noch Wellenlänge Sie können die von der Welle zurückgelegte Strecke in einer Schwingungsperiode nennen.

Zeitraum - Dies ist die Zeit, für die eine Schwingung auftritt. Das heißt, wenn die Zeit der Ausbreitung der Welle und der Anzahl der Schwingungen gegeben wird, können Sie den Zeitraum berechnen.

Wellenschwingungsformel.

T = t / n

T - Periode [S]

T - Time [c]

N - die Anzahl der Schwingungen [-]

Kommunikation mit Geschwindigkeit.

Um die Geschwindigkeitsformel durch die Wellenlänge zu entfernen, ist es notwendig, die Rate-Formel von Kinematik abzurufen - dies ist ein Abschnitt der Physik, in dem die Bewegung von Körper, ohne den äußeren Einfluss zu berücksichtigen).

Geschwindigkeitsformel

𝑣 = s / t

𝑣 - Geschwindigkeit [m / s]

S - Pfad [m]

T - Time [c]

Auf den Wellen wenden, können Sie folgende Analogien verbringen:

  • Weg - Wellenlänge.
  • Zeitraum

Und für Geschwindigkeit ist selbst die Analogie nicht erforderlich - Geschwindigkeits- und Afrika-Geschwindigkeit.

Formel-Geschwindigkeitswelle

𝑣 = λ / t

𝑣 - Geschwindigkeit [m / s]

λ - Wellenlänge [m]

T - Periode [S]

Problem

Das Boot macht Zögern auf den Wellen. Für 40 s machte sie 10 Schwingungen. Was ist die Geschwindigkeit der Wellenausbreitung, wenn der Abstand zwischen benachbarten Wellenkämmen 1 m beträgt?

Lösung:

  1. Nehmen Sie die Geschwindigkeitsformel ein:
  2. 𝑣 = λ / t

  3. Wir kennen die Wellenlänge, aber nicht einen Zeitraum. Der Zeitraum wird von der Formel berechnet:
  4. T = t / n

    T = 40/10 = 4 s

  5. Jetzt ersetzen wir die Werte in der Formel
  6. 𝑣 = λ / t

    𝑣 = ¼ = 0,25 m / s

Antwort: 𝑣 = 0,25 m / s

Resonanz

Wenn es laut ist, in einem Raum mit einer Gitarre zu sprechen - können Sie hören, wie der Geist darauf begann, darauf zu spielen. Tatsächlich fiel die Frequenz der Saite mit der Frequenz der Stimme zusammen und stammte Resonanz.

In der folgenden Tabelle können Sie sehen, was Eine ganze häufigkeit Die Amplitude steigt dramatisch. Diese Frequenz wird aufgerufen Häufigkeit der Resonanz.

Häufigkeit der Resonanz

Frequenz - Dies ist der Wert, umgekehrte Zeitraum. Es zeigt, für wann eine Oszillation auftritt.

Frequenzformel.

ν = n / t

ν - Frequenz [Hz]

T - Time [c]

N - die Anzahl der Schwingungen [-]

In der Welt gibt es viele Geschichten darüber, wie die Soldaten auf der Brücke fanden, er fiel in die Resonanz und jeder fiel. Und hier ist eine andere Geschichte über Hydrolyse - wie sie sagen, erstes Ende

Das Team von Hydrolyten - Spezialisten in den inneren Gewässern - arbeitete in Altai und studierte den örtlichen Fluss. Eine Seilbrücke wurde über den Fluss gedehnt, und die Winde stand in der Mitte der Brücke, was hilft, die Wasserprobe vom Fluss aufzuheben und nicht darauf zu gehen.

In einer der Tagen der Expedition begann ein starker, fast stürmischer Wind. Die Forscher arbeiteten an der Brücke, und als sie merkte, dass es nicht sicher war, in einer Seilstruktur in einem so starken Wind zu sein, begann sie zu verlassen. Sobald die letzte Person aus dem Team einen Schritt von einer Brücke zum Boden machte, wurde die Brücke zusammen mit der Winde in eine Prise erreichten. Dies geschah aufgrund der Tatsache, dass die Windfrequenz mit seiner eigenen Häufigkeit der schwingenden Brücke zusammenfiel. Es ist gut, dass die Geschichte auf diese Weise endete.

Die Wellenlänge ist der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Peaks (Grate) oder Vertiefungen. Die höchste Position der Welle wird als Peak bezeichnet. Die niedrigste Position der Welle wird als Depression bezeichnet.

Der Zyklus ist eine vollständige Schwingung, beispielsweise eine Kurve zwischen zwei Graten oder zwei Vertiefungen. Der maximale Wellenabstand von der Gleichgewichtsposition wird als Amplitude bezeichnet.

Die Abbildung zeigt die Hauptwellenparameter in der Physik:

Wellenparameter

Definitions- und Wellenlängenformel

Eine Welle ist eine Störung, die sich von dem Punkt ausbreitet, in dem er in die Umwelt stammt. Eine solche Störung überträgt Energie ohne reine Substanzübertragung.

Mechanische Wellen

Die Länge ist der tatsächliche Abstand, der von einer Welle zurückgeleitet wird, die nicht immer mit dem Abstand des Mediums übereinstimmt, oder Partikel, in denen die Welle verteilt ist. Es ist auch als räumlicher Wellenprozesszeitraum definiert.

Der griechische Buchstabe "λ" (lambda) in der Physik wird zur Festlegung der Länge verwendet In Gleichungen. Es ist umgekehrt proportional zur Frequenz der Welle.

Wellenlänge

Die Periode T ist die Fertigstellungszeit der vollständigen Schwankung, eine Messeinheit einer Sekunde (s).

Eine lange Welle entspricht einer niedrigen Frequenz und kurz hoch. Die Länge wird in Metern gemessen. Die Anzahl der in jeder Sekunde emittierten Wellen wird als Frequenz und umgekehrt proportional bis zur Periode bezeichnet.

702.

Unterschiedliche Längen haben eine andere Verteilungsrate. Zum Beispiel ist die Lichtgeschwindigkeit in Wasser 3/4 von der Geschwindigkeit im Vakuum.

Die räumliche Periode der Welle ist der Abstand, den der Punkt mit der permanenten Phase "fliegt" über das Zeitintervall, das der Periode der Schwingungen entspricht.

Frequenzwelle

Frequenz f - die Anzahl der vollständigen Schwankungen pro Zeiteinheit. Gemessen in Hertz (Hz).

Mit einer vollständigen Schwingung pro Sekunde f = 1 Hz; bei 1000 Schwingungen pro Sekunde f = 1 kilohertz (kHz); 1 Million Schwingungen pro Sekunde F = 1 Megahertz (1 MHz).

Zu wissen, dass die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum mit - 300.000 km / s oder 300.000.000 m / s, dann, um die Wellenlänge in die Frequenz zu übersetzen, die Sie 3 x 10 benötigen 8M / s in Meter in Länge unterteilt.

Messeinheiten der Wellenlänge λ - Nanometer und Angström Wenn der Nanometer ein Billiona-Teil des Zählers (1 m = 109 nm) ist und Angstroma ein zehn Milliarden Teil des Messgeräts (1 m = 1010 A) ist, dh ein Nanometer äquivalent 10 Angstrom (1 nm = 10 A).

Optisches Spektrum

Das Licht, das von der Sonne stammt, ist elektromagnetische Strahlung, die sich mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km / s bewegt, aber die Länge ist für jedes Photon nicht dasselbe, liegt jedoch zwischen 400 nm und 700 nm. Die leichte Wellenlänge beeinflusst die Farbe.

Weißes Licht zersetzt sich auf das Spektrum verschiedener farbiger Streifen, von denen jedes durch seine Wellenlänge bestimmt wird. Somit ist Licht mit der kleinsten Länge lila, was etwa 400 nm beträgt, und das Licht mit der größten Länge ist rot, was etwa 700 nm beträgt.

Die Tabelle zeigt die Wellenlänge in Abhängigkeit von der Farbe:

Wellenlänge

Die Strahlung mit weniger lila lang wird als ultraviolette Strahlung, Röntgen- und Gammastrahlen in der Reduzierung der Reihenfolge genannt. Strahlung mehr Rot heißt Infrarot, Mikrowellen und Funkwellen in aufsteigender Reihenfolge.

Der Grenzbereich der Kommunikation hängt von der Länge ab. Die Abmessungen der Antenne überschreiten häufig die Arbeitslänge des elektronischen Funkgeräts.

Die Zeichnung zeigt die Wellenlänge und die Frequenz (NM), die aus verschiedenen Quellen ausgeht:

Wellenlänge

Beispiele zur Berechnung von Wellenlängen für Ton, elektromagnetische und Funkwellen

Task Nummer 1.

Geschwindigkeitsgeschwindigkeit in Wasser 1450 m / s. In welcher Entfernung sind die nächsten Punkte, die in den gegenüberliegenden Phasen Schwingungen ausführen, wenn die Schwingungsfrequenz 725 Hz beträgt?

707.

Task Nummer 2.

Am stationären Beobachter an der Ufer des Sees für 6 s. 4 Kamm der Welle bestanden. Der Abstand zwischen der ersten und der dritten Rampe beträgt 12 m. Bestimmen Sie die Schwingungsdauer der Wellenpartikel, der Ausbreitungsrate und der Wellenlänge.

708.

Task Nummer 3.

Die Sprachbänder des Sängers singen Tenor (hohe männliche Stimme) mit einer Frequenz von 130 bis 520 Hz. Bestimmen Sie die maximale und minimale Länge der abgestrahlten Schallwelle in der Luft. Schallgeschwindigkeit in der Luft 330 m / s.

708.


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