Новости

تئوری موج رادیویی: Likbez / Habr

تصویر

من فکر می کنم همه دسته رادیو را پیچیده کرده اند، بین "VHF"، "DV"، "SV" را تغییر می دهند و از سخنرانان شنیده بودند.

اما علاوه بر رمزنگاری کاهش، همه نمی فهمند که پشت این نامه ها پنهان شده اند.

بیایید با تئوری موج رادیویی نزدیک شویم.

موج رادیویی
تصویر

طول موج (λ) فاصله بین کراوات مجاور امواج است.

دامنه (a) حداکثر انحراف از مقدار متوسط ​​با حرکت نوسان است.

دوره (t) - زمان یک حرکت کامل نوسان

فرکانس (V) - تعداد کل دوره های در ثانیه

یک فرمول وجود دارد که اجازه می دهد تا تعیین طول موج در فرکانس:

تصویر

جایی که: طول موج (m) برابر با نسبت سرعت نور (km / h) به فرکانس (KHZ) برابر است

"VHF"، "DV"، "SV"

امواج فوق العاده طولانی - v = 3-30 kHz (λ = 10-100 کیلومتر).

آنها دارایی برای نفوذ به ضخامت آب تا 20 متر و در ارتباط با این استفاده می شود برای برقراری ارتباط با زیردریایی ها، و قایق لازم نیست برای پاپ تا این عمق، به اندازه کافی برای پرتاب رادیو شناور به این سطح است.

این امواج می تواند به لبه زمین گسترش یابد، فاصله بین سطح زمین و یونوسفر، نشان دهنده "موجبر" برای آنها است، که در آن آنها آزادانه متفاوتند. امواج طولانی (DV) v = 150-450 کیلوهرتز (λ = 2000-670 متر).

تصویر

این نوع موج رادیویی دارای خواص برای از بین بردن موانع است، برای برقراری ارتباط بیش از حد طولانی استفاده می شود. همچنین دارای توانایی نفوذ ضعیف است، بنابراین اگر شما یک آنتن از راه دور ندارید، می توانید هر ایستگاه رادیویی را به سختی دریافت کنید. امواج متوسط (SV) v = 500-1600 kHz (λ = 600-190 متر).

تصویر

این امواج رادیویی به خوبی از یونوسفر منعکس شده است، که در فاصله 100-450 کیلومتر بالای سطح زمین قرار دارد. احتمال این امواج این است که در طول روز آنها توسط یونوسفر جذب می شوند و اثر انعکاسی رخ نمی دهد. این اثر عملا برای ارتباطات، معمولا چند صد کیلومتر در شب استفاده می شود. امواج کوتاه (KV) v = 3-30 مگاهرتز (λ = 100-10 متر).

تصویر

مانند امواج متوسط، آنها به خوبی از یونوسفر منعکس شده اند، اما در مقایسه با آنها، صرف نظر از زمان روز. آنها ممکن است در طول فاصله های طولانی (چند هزار کیلومتر) به دلیل بازتاب های یونوسفر و سطح زمین توزیع شوند، چنین توزیع Skachkov نامیده می شود. فرستنده های قدرت نور برای این مورد نیاز نیست. امواج UltraShort (VHF) v = 30 مگاهرتز - 300 مگاهرتز (λ = 10-1 متر).

تصویر

این امواج می توانند موانع را در اندازه های چند متر اضافه کنند و همچنین توانایی نفوذ خوبی داشته باشند. با توجه به چنین خواص، این محدوده به طور گسترده ای برای رادیو پخش استفاده می شود. این معایب کاهش نسبتا سریع آنها در هنگام ملاقات با موانع است.

یک فرمول وجود دارد که به شما اجازه می دهد تا محدوده ارتباطات را در محدوده VHF محاسبه کنید:

تصویر

بنابراین به عنوان مثال، زمانی که رادیو با تلویزیون Ostankino Bashing، ارتفاع 500 متر بر روی آنتن دریافت شده با ارتفاع 10 متر، فاصله ارتباطات تحت شرایط دید مستقیم حدود 100 کیلومتر خواهد بود. فرکانس های بالا (محدوده سانتیمتر HF) v = 300 مگاهرتز - 3 گیگاهرتز (λ = 1-0.1 متر).

موانع را نادیده نگیرید و توانایی نفوذ خوبی داشته باشید. استفاده شده در شبکه های تلفن همراه و شبکه های Wi-Fi.

یکی دیگر از ویژگی های جالب امواج این محدوده این است که مولکول های آب قادر به جذب انرژی خود را تا آنجا که ممکن است و تبدیل آن به حرارتی. این اثر در اجاق های مایکروویو استفاده می شود.

همانطور که می بینید، تجهیزات Wi-Fi و اجاق های مایکروویو در همان محدوده عمل می کنند و می توانند بر روی آب تاثیر بگذارند، بنابراین خواب در آغوش با یک روتر Wi-Fi به مدت طولانی ارزش ندارد. فرکانس های بسیار بالا (محدوده EHF-Millime) v = 3 گیگاهرتز - 30 گیگاهرتز (λ = 0.1-0.01 متر).

منعکس شده توسط تقریبا تمام موانع، آزادانه از طریق یونوسفر نفوذ می کند. در هزینه خواص آن در ارتباطات فضا استفاده می شود.

AM - FM

اغلب دستگاه های دریافتی دارای موقعیت های سوئیچ های AM-FM هستند، چه چیزی است: صبح. - مدولاسیون دامنه

تصویر

این تغییر در دامنه فرکانس حامل تحت عمل نوسان های برنامه نویسی، به عنوان مثال، صدای میکروفون.

من اولین نوع مدولاسیون اختراع شده توسط انسان است. از معایب، و همچنین هر نوع آنالوگ مدولاسیون، دارای ایمنی کم صدا است. fm - مدولاسیون فرکانس

تصویر

این تغییر در فرکانس حامل تحت تاثیر نوسانات برنامه نویسی است.

اگر چه، این نیز یک نوع مدولاسیون آنالوگ است، اما دارای ایمنی سر و صدا بالاتر از AM است و بنابراین به طور گسترده ای در صدای پخش تلویزیونی و پخش VHF استفاده می شود.

در واقع، گونه های مدولاسیون گونه های مدولاسیون وجود دارد، اما توصیف آنها در مواد این مقاله گنجانده نشده است.

شرایط بیشتر

دخالت - به عنوان یک نتیجه از بازتاب امواج از موانع مختلف، امواج برابر است. در مورد علاوه بر این در فازهای مشابه، دامنه موج اولیه ممکن است افزایش یابد، زمانی که اضافه کردن فازهای متضاد، دامنه می تواند به صفر کاهش یابد.

این پدیده بیشتر هنگام دریافت VHF CM و سیگنال تلویزیون ظاهر می شود.

تصویر

بنابراین، به عنوان مثال در داخل اتاق، کیفیت پذیرش در اتاق آنتن اتاق به شدت "شناور". انکسار - پدیده ای که زمانی اتفاق می افتد زمانی که یک موج رادیویی با موانع مواجه می شود، به عنوان یک نتیجه که موج می تواند دامنه، فاز و جهت را تغییر دهد.

این پدیده ارتباطات KV و SV را از طریق یونوسفر توضیح می دهد، زمانی که موج منعکس از ناهمگونی های مختلف و ذرات شارژ شده و به این ترتیب جهت توزیع را تغییر می دهد.

همان پدیده توضیح می دهد توانایی امواج رادیویی برای انتشار بدون دید مستقیم، سطح زمین غنی. برای این، طول موج باید با مانع مخالف باشد.

PS:

من امیدوارم اطلاعاتی که توسط من شرح داده شده مفید خواهد بود و در مورد این موضوع درک می کند.

موج: طولی و عرضی

بیایید با آن شروع کنیم موج - این گسترش نوسان در فضا است.

امواج هستند مکانیکی و الکترومغناطیسی.

امواج مکانیکی - اینها این امواج است که نوسانات آن را می توان از لحاظ جسمی احساس کرد زیرا آنها تاسیس شده در یک محیط الاستیک.

  • به عنوان مثال، صدا. هنگامی که صدا در داخل یک ماده اعمال می شود، ما می توانیم آن را با لمس احساس کنیم.

تصور کنید که شما در آهنگ های راه آهن ایستاده اید. نه، شما آنا کارنینا نیستید، شما یک آزمایشگر هستید.

اگر قطار به شما نزدیک شود، دیر یا زود آن را می شنوید. در عوض، به زودی بشنوید موج صوتی با سرعت 𝑣 = 330 متر بر ثانیه به گوش شما برسد

اگر گوش را به راه آهن وصل کنید، سریعتر اتفاق می افتد، زیرا سرعت صدا در جامد بیشتر از هوا است. به هر حال، زیر آب سرعت صدا بیشتر از هوا است، اما کمتر از جامدات است.

اگر تا به حال ستون موسیقی را لمس کرده اید، می دانید که صدا احساس می شود و لمس می شود.

امواج الکترومغناطیسی - اینها امواج هستند که ما نمی توانیم لمس کنیم.

  • به عنوان مثال، امواج رادیویی، Wi-Fi و نور.

برای آنها، همه قوانین مشابه کار می کنند، به سادگی سرعت آنها به طور قابل توجهی بزرگتر و برابر است سرعت نور 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 m / s . و آنها منابع مختلفی دارند.

امواج نیز برای تقسیم طولی و عرضی ساخته شده اند:

امواج طولی و عرضی

اهل لانگتیان - اینها این امواج هستند که در آن نوسانات در امتداد جهت انتشار موج رخ می دهد.

  • باد در طول رعد و برق یا امواج لرزه ای تکان می خورد (زلزله) نمونه ای از امواج طولی است.

عرضی - امواج، که نوسان آنها در سراسر جهت انتشار موج رخ می دهد.

  • تصور کنید که موجی از مردم را در ورزشگاه راه اندازی کردید - این عرضی خواهد بود.
  • رشته گیتار نور و لرزشی نیز امواج عرضی نیز وجود دارد.

موج دریا - طولی یا عرضی؟

در حقیقت، آن دارای اجزای طولی و عرضی است، بنابراین نمی توان آن را به یک نوع خاص نسبت داد.

طول موج: تعریف و محاسبه

البته، هر موج دارای ویژگی ها است. یکی از این ویژگی ها است طول موج

طول موج این فاصله بین دو نقطه این موج نامیده می شود، در همان فاز نوسان دارد. اگر ساده تر باشد، این فاصله بین دو "رگه ها" است.

بیشتر طول موج شما می توانید از راه دور سفر موج، در یک دوره نوسان تماس بگیرید.

عادت زنانه - این زمانی است که یک نوسان رخ می دهد. به این ترتیب، اگر زمان پخش موج و تعداد نوسانات داده شود، می توانید دوره را محاسبه کنید.

فرمول نوسان موج

t = t / n

T - دوره [S]

t - time [c]

n - تعداد نوسانات [-]

ارتباط با سرعت

برای حذف فرمول سرعت از طریق طول موج، لازم است فرمول نرخ از سینماتیک را به یاد بیاورید - این بخش از فیزیک است که در آن حرکت بدن بدون توجه به نفوذ خارجی).

فرمول سرعت

𝑣 = s / t

𝑣 - سرعت [m / s]

S - PATH [M]

t - time [c]

تبدیل به امواج، شما می توانید آنالوگ های زیر را صرف کنید:

  • راه - طول موج
  • بازه زمانی

و برای سرعت، حتی آنالوگ مورد نیاز نیست - سرعت و سرعت آفریقا.

موج سرعت فرمول

𝑣 = λ / t

𝑣 - سرعت [m / s]

λ - طول موج [m]

T - دوره [S]

مسئله

قایق باعث تردید در امواج می شود. برای 40 سالگی او 10 نوسان ساخت. سرعت انتشار موج، اگر فاصله بین خلیج موج مجاور 1 متر باشد؟

راه حل:

  1. فرمول سرعت را بگیرید:
  2. 𝑣 = λ / t

  3. ما طول موج را می دانیم، اما یک دوره را ارائه نمی دهیم. این دوره توسط فرمول محاسبه می شود:
  4. t = t / n

    t = 40/10 = 4 ثانیه

  5. در حال حاضر ما مقادیر فرمول را جایگزین می کنیم
  6. 𝑣 = λ / t

    𝑣 = ¼ = 0.25 m / s

پاسخ: 𝑣 = 0.25 m / s

رزونانس

اگر آن را با صدای بلند در یک اتاق با یک گیتار صحبت کنید - شما می توانید بشنوید که شبح شروع به بازی بر روی آن. در واقع، فرکانس رشته همزمان با فرکانس صدا و منشاء شد رزونانس

در نمودار زیر می توانید ببینید چه چیزی برخی از فرکانس دامنه به طور چشمگیری افزایش می یابد. این فرکانس نامیده می شود فرکانس رزونانس

فرکانس رزونانس

فرکانس - این ارزش، معکوس است. این نشان می دهد، برای چه زمانی یک نوسان رخ می دهد.

فرمول فرکانس

ν = n / t

ν - فرکانس [HZ]

t - time [c]

n - تعداد نوسانات [-]

در جهان داستان های زیادی در مورد چگونگی رفتن سربازان در پل وجود دارد، او به رزونانس افتاد و هر کس سقوط کرد. و در اینجا یک داستان دیگر در مورد هیدرولیز است - همانطور که می گویند، اولین پایان

تیم هیدرولیز - متخصصان در آب های داخلی - در Altai کار می کرد و رودخانه محلی را مطالعه کرد. یک پل طناب در سراسر رودخانه کشیده شد و وینچ در مرکز پل ایستاده بود، که به افزایش نمونه آب از رودخانه کمک می کند، به آن نمی رسد.

در یکی از روزهای سفر، قوی، تقریبا طوفانی، باد شروع شد. محققان بر روی پل کار می کردند، و هنگامی که متوجه شدند که این امر در ساختار طناب در چنین باد قوی ایمن نیست، شروع به ترک آن کرد. به محض این که آخرین فردی از تیم از یک پل به زمین گام برداشت، پل همراه با وینچ به یک خرج تبدیل شد. این اتفاق افتاد به دلیل این واقعیت که فرکانس باد همزمان با فرکانس خود را از پل نوسان بود. خوب است که این داستان به این ترتیب به پایان رسید.

طول موج فاصله بین دو قله متوالی (رگه ها) یا افسردگی است. بالاترین موقعیت موج به عنوان اوج نامیده می شود. پایین ترین موقعیت موج، افسردگی نامیده می شود.

چرخه یک نوسان کامل است، به عنوان مثال، منحنی بین دو ردیف یا دو افقی. حداکثر فاصله موج از موقعیت تعادل دامنه نامیده می شود.

این رقم نشان می دهد پارامترهای اصلی موج مورد استفاده در فیزیک:

پارامترهای موج

فرمول تعریف و طول موج

موج یک اختلال است که از نقطه ای که به محیط زیست منجر شده است، گسترش می یابد. چنین تحریک کننده انتقال انرژی بدون انتقال مواد خالص.

امواج مکانیکی

طول فاصله واقعی با یک موج است که همیشه با فاصله متوسط ​​یا ذرات موجود در آن موج توزیع نمی شود. این نیز به عنوان یک دوره فرایند فضایی تعریف شده است.

نامه یونانی "λ" (لامبدا) در فیزیک برای تعیین طول استفاده می شود در معادلات این به طور معکوس متناسب با فرکانس موج است.

طول موج

دوره T زمان تکمیل نوسان کامل، واحد اندازه گیری یک ثانیه (ها) است.

یک موج طولانی مربوط به فرکانس پایین و کوتاه است. طول در متر اندازه گیری می شود. تعداد امواج منتشر شده در هر ثانیه فرکانس نامیده می شود و به طور معکوس متناسب با دوره است.

702.

طول های مختلف دارای نرخ توزیع متفاوت است. به عنوان مثال، سرعت نور در آب 3/4 از سرعت در Vacuo است.

دوره فضایی موج، فاصله ای است که نقطه با فاز دائمی "مگس" در طول فاصله زمانی مربوط به دوره نوسانات است.

موج فرکانس

فرکانس F - تعداد نوسانات کامل در هر واحد زمان. اندازه گیری شده در هرتز (HZ).

با یک نوسان کامل در ثانیه f = 1 هرتز؛ در 1000 نوسان در ثانیه f = 1 کیلوواتز (KHZ)؛ 1 میلیون نوسان در ثانیه f = 1 مگا هرتز (1 مگاهرتز).

دانستن اینکه سرعت نور در خلاء با 300،000 کیلومتر بر ثانیه یا 300،000،000 m / s، سپس برای ترجمه طول موج در فرکانس شما نیاز به 3 x 10 را ترجمه کنید 8m / s به طول در متر تقسیم شده است.

واحد اندازه گیری طول موج λ - نانومتر و آنگستروم جایی که نانومتری یک میلیارد متر از متر (1 متر = 109 نانومتر) و آنگستروما ده میلیارد بخشی از متر (1 متر = 1010 A) است، یعنی یک نانومتر معادل 10 آنگستروم (1 nm = 10 a)

طیف نوری

نور که از خورشید می آید، تابش الکترومغناطیسی است که با سرعت 300000 کیلومتر بر ثانیه حرکت می کند، اما طول برای هر فوتون یکسان نیست، اما بین 400 نانومتر و 700 نانومتر است. طول موج نور بر رنگ تاثیر می گذارد.

نور سفید در طیف نوارهای رنگی مختلف تجزیه می شود، که هر کدام از آنها با طول موج آن تعیین می شود. بنابراین، نور با کوچکترین طول بنفش است، که حدود 400 نانومتر است و نور با بزرگترین طول قرمز است که حدود 700 نانومتر است.

جدول طول موج را بسته به رنگ نشان می دهد:

طول موج

تابش با طول بنفش کمتر، تابش اشعه ماوراء بنفش، اشعه ایکس و اشعه گاما در کاهش سفارش نامیده می شود. تابش بیشتر قرمز نامیده می شود مادون قرمز، مایکروویو و امواج رادیویی، به ترتیب صعودی.

محدوده محدودیت ارتباط بستگی به طول دارد. ابعاد آنتن اغلب بیش از طول کار عامل الکترونیکی رادیویی است.

نقاشی نشان می دهد طول موج و فرکانس (NM)، از منابع مختلف بیرون می آید:

طول موج

نمونه هایی از محاسبه طول موج برای صدا، الکترومغناطیسی و امواج رادیویی

شماره کار 1

سرعت سرعت در آب 1450 متر بر ثانیه. در فاصله نزدیکترین نقاط که نوسانات را در فازهای مخالف انجام می دهند، اگر فرکانس نوسان 725 هرتز باشد؟

707

شماره کار 2

گذشته از ناظر ثابت ایستاده در ساحل دریاچه برای 6 ثانیه. 4 Crest از موج منتقل شده است. فاصله بین رگه های اول و سوم 12 متر است. تعیین دوره نوسان ذرات موج، میزان انتشار و طول موج.

708

شماره کار 3

رباط های صوتی تنور آواز خواننده (صدای مرد بالا) با فرکانس 130 تا 520 هرتز نوسان می کند. حداکثر و حداقل طول موج صوتی تابشی را در هوا تعیین کنید. سرعت صدا در هوا 330 متر بر ثانیه.

708


Добавить комментарий