Новости

Radio-aaltoteoria: likbez / habr

kuva.

Mielestäni kaikki kierrät radiota, siirtymällä "VHF", "DV", "SV" ja kuuli vihjeitä kaiuttimista.

Mutta leikkausten salauksen lisäksi kaikki eivät ymmärrä, että se piilottaa näiden kirjeiden takana.

Let's get lähemmäksi radio-aaltoteoriaa.

Radioaalto
kuva.

Aallonpituus (λ) on aallon vierekkäisten harjojen välinen etäisyys.

Amplitudi (A) on suurin poikkeama keskimääräisestä arvosta värähtelyliikkeellä.

Kausi (t) - Yhden täydellisen värähtelyliikkeen aika

Taajuus (v) - koko ajanjaksojen määrä sekunnissa

On kaava, joka mahdollistaa aallonpituuden määrittämisen taajuudella:

kuva.

Jossa: aallonpituus (M) on yhtä suuri kuin valon nopeuden (km / h) suhde taajuuteen (kHz)

"VHF", "DV", "SV"

Super Long Waves - V = 3-30 kHz (λ = 10-100 km).

Heillä on kiinteistö tunkeutua veden paksuuteen 20 m: een ja tämän yhteydessä käytetään kommunikoimaan sukellusveneiden kanssa, ja vene ei ole välttämätöntä tämän syvyyden mukaan, riittää heittämään radiopullo tähän tasoon.

Nämä aallot voivat levitä maan reunaan, maan pinnan ja ionosfäärin välinen etäisyys edustaa "aaltoputkia", jota ne eroavat vapaasti. Pitkät aallot (DV) V = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m).

kuva.

Tämäntyyppisellä radio-aallossa on ominaisuuksia, jotka estävät esteitä, käytetään kommunikoimaan pitkiä matkoja. Myös heikko läpäisevä kyky, joten jos sinulla ei ole kauko-antennia, voit tuskin saada mitään radioasemaa. Medium Waves (SV) V = 500-1600 kHz (λ = 600-190 m).

kuva.

Nämä radioaallot ovat hyvin heijastuneet ionosfääristä, jotka sijaitsevat 100-450 km etäisyydellä maan pinnan yläpuolelle. Näiden aaltojen mahdollisuus on se, että ionosfäärin imeytyy päivän aikana ja heijastusvaikutus ei tapahdu. Tätä vaikutusta käytetään käytännössä viestintään, yleensä useita satoja kilometrejä yöllä. Lyhyt aaltoja (KV) V = 3-30 MHz (λ = 100-10 m).

kuva.

Kuten keskisuuret aallot, ne ovat hyvin heijastuneet ionosfääristä, mutta toisin kuin heidät riippumatta siitä päivästä. Ne voidaan jakaa pitkiä matkoja (useita tuhatta kilometriä) johtuen ionosfäärin ja maan pinnan heijastusten vuoksi, tällaista jakautumista kutsutaan Skachkovksi. Tätä varten ei tarvita kevyitä tehonsyöttölaitteita. Ultrashort Waves (VHF) V = 30 MHz - 300 MHz (λ = 10-1 m).

kuva.

Nämä aallot voivat ylittää useita mittareita, ja niillä on myös hyvä läpäisevä kyky. Tällaisten ominaisuuksien vuoksi tätä aluetta käytetään laajalti lähetysradioon. Haitta on suhteellisen nopea vaimennus, kun tapaat esteitä.

On olemassa kaava, jonka avulla voit laskea viestinnän valikoiman VHF-alueella:

kuva.

Joten esimerkiksi, kun radiolähetykset Ostankinon TV-bashing, korkeus 500 m vastaanottavaan antenniin, jonka korkeus on 10 m, etäisyys välittömän näkyvyyden edellytyksenä on noin 100 km. Korkeat taajuudet (HF Santimeter Range) V = 300 MHz - 3 GHz (λ = 1-0,1 m).

Älä peitä esteitä ja niillä on hyvä tunkeutuva kyky. Käytetään solukkoverkoissa ja Wi-Fi-verkkoissa.

Toinen mielenkiintoinen piirre tämän alueen aaltoista on se, että vesimolekyylit kykenevät absorboimaan energiansa mahdollisimman paljon ja muuttavat sen lämpöön. Tätä vaikutusta käytetään mikroaaltouunissa.

Kuten näet, Wi-Fi-laitteet ja mikroaaltouunit toimivat samalla alueella ja voivat vaikuttaa veteen, joten nukkuminen kaiuttimessa Wi-Fi-reititin ei ole kauan aikaa. Erittäin korkeat taajuudet (EHF-Millimetri) V = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).

Lähes kaikki esteet heijastuvat vapaasti tunkeutumaan ionosfäärin läpi. Ominaisuuksien kustannuksella käytetään avaruusviestinnässä.

AM - FM.

Usein vastaanottolaitteilla on AM-FM-kytkinten sijainnit, mikä se on: OLEN. - Amplitudi-modulaatio

kuva.

Tämä muutos kantoaaltotaajuuden amplitudissa koodaavan värähtelyn vaikutuksesta esimerkiksi mikrofonin ääni.

Olen ensimmäinen modulaatio, jonka ihmisen keksitty modulaatio. Haitat, samoin kuin analogisen modulaatiotyypin, on alhainen melu immunity. FM. - taajuusmodulaatio

kuva.

Tämä on muutos kantoaaltotaajuudella koodaavien värähtelyjen vaikutuksen alaisena.

Vaikka tämä on myös analoginen modulaatiotyyppi, mutta sillä on suurempi melun immuniteetti kuin AM ja siksi sitä käytetään laajalti televisiolähetysten ja VHF-lähetysten äänessä.

Itse asiassa kuvattuja modulaatiolajeja on olemassa, mutta niiden kuvaus ei sisälly tämän artikkelin materiaaliin.

Lisää ehtoja

Häiriöt - Erilaisten esteiden aaltojen heijastusten seurauksena aallot taittuvat. Saman vaiheiden lisäksi alkuperäisen aallon amplitudi voi nousta vastakkaisiin vaiheisiin, amplitudi voi laskea nollaan.

Tämä ilmiö ilmenee enimmäkseen VHF: n ja TV-signaalin vastaanottamisen yhteydessä.

kuva.

Siksi esimerkiksi huoneen sisällä vastaanoton laatu huoneen antennin televisiossa voimakkaasti "kelluu". Diffraktio - Ilmiö, joka tapahtuu, kun radioaalto täyttyy esteillä, minkä seurauksena aalto voi muuttaa amplitudia, vaihetta ja suuntausta.

Tämä ilmiö selittää yhteyden KV: n ja SV: n kautta ionosfäärin läpi, kun aalto heijastuu eri inhomogeenisuuksista ja varautuneista hiukkasista ja siten muuttaa jakelun suuntaa.

Sama ilmiö selittää radioaaltojen kyvyn levittää ilman suoraa näkyvyyttä, rikas maapinta. Tätä varten aallonpituus on vastustettava estettä.

PS:

Toivon, että minulle kuvatut tiedot ovat hyödyllisiä ja tuovat jonkin verran ymmärrystä tästä aiheesta.

Aalto: pitkittäis- ja poikittainen

Aloitetaan Aalto - Tämä on värähtelyn leviäminen avaruudessa.

Aallot ovat Mekaaninen ja sähkömagneettinen.

Mekaaniset aallot - Nämä ovat ne aallot, joiden värähtely voidaan tuntea fyysisesti, koska ne Perustettu elastisessa ympäristössä.

  • Esimerkiksi ääni. Kun ääni koskee aineen sisällä, voimme tuntea sen kosketuksella.

Kuvittele, että seisat rautatieliikenteessä. Ei, et anna Karenina, olet kokeilija.

Jos juna lähestyy sinua, kuulet sen aikaisemmin tai myöhemmin. Pikemminkin kuulen heti Ääniaalto nopeudella 𝑣 = 330 m / s saavuttaa korvat.

Jos kiinnität korvan rautateille, se tapahtuu paljon nopeammin, koska äänen nopeus kiinteässä muodossa on suurempi kuin ilmassa. Muuten, veden alla äänen nopeus on suurempi kuin ilmassa, mutta vähemmän kuin kiinteät aineet.

Jos olet koskettanut musiikillista saraketta, tiedät, että ääni tuntuu ja koskettaa.

Elektromagneettiset aallot - Nämä ovat aallot, joita emme voi koskettaa.

  • Esimerkiksi radioaaltoja, Wi-Fi ja valo.

Heille kaikki samat lait toimivat, yksinkertaisesti niiden nopeus on huomattavasti suurempi ja yhtä suuri kuin Valon nopeus 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 m / s . Ja heillä on erilaisia ​​lähteitä.

Aallot on myös osoitettu pitkittäis- ja poikittaisessa:

Pituus- ja poikittaiset aallot

Pitkähihainen - Nämä ovat ne aaltoja, joissa värähtely tapahtuu aallon etenemisen suuntaan.

  • Tuuli ravistelee ukkonen tai seismisten aaltojen (maanjäristyksen) aikana, ovat esimerkki pituussuuntaisista aaltoista.

Poikittainen - Aallot, joiden värähtely tapahtuu aallon etenemisen suuntaan.

  • Kuvittele, että käynnistät ihmisten aallon stadionilla - se on poikittainen.
  • Näkyvä valo ja shivering kitarajono ovat myös poikittaisia ​​aaltoja.

Sea Wave - pitkittäinen tai poikittainen?

Itse asiassa sillä on pituussuuntaiset ja poikittaiset komponentit, joten sitä ei voida osoittaa tiettyyn tyyppiin.

Aallonpituus: Määritelmä ja laskenta

Tietenkin kaikilla aallolla on ominaisuuksia. Yksi näistä ominaisuuksista on aallonpituus.

Aallonpituus Sitä kutsutaan tämän aallon kahden pisteen väliseen etäisyyteen, vaihtelevat samassa vaiheessa. Jos se on yksinkertaisempi, tämä on kahden "harjanteiden" välinen etäisyys.

Lisää aallonpituus Voit soittaa aallon kulkeutuneelle etäisyydelle yhdellä värähtelyssä.

Ajanjakso - Tämä on aika, jona yksi värähtely tapahtuu. Toisin sanoen, jos aikaa annetaan aallon leviäminen ja värähtelyjen määrä, voit laskea ajanjakson.

Aaltooscillation kaava

T = t / n

T - Kausi [S]

T - aika [C]

N - värähtelyjen määrä [-]

Viestintä nopeudella

Nopeuskaavan poistamiseksi aallonpituuden kautta on tarpeen muistaa kinematiikan nopeuden kaavan - tämä on osa fysiikkaa, jossa elinten liikkuminen ottamatta huomioon ulkoista vaikutusta).

Nopeuskaava

𝑣 = s / t

𝑣 - nopeus [m / s]

S - Polku [m]

T - aika [C]

Käytetään aaltoihin, voit viettää seuraavat analogit:

  • Way - Aallonpituus
  • Ajanjakso

Ja nopeutta, jopa analogiaa ei tarvita - nopeus ja Afrikan nopeus.

Kaavan nopeus aalto

𝑣 = λ / t

𝑣 - nopeus [m / s]

λ - aallonpituus [m]

T - Kausi [S]

Ongelma

Vene kehittää epäröimättä aaltoja. 40 s teki 10 värähtelyä. Mikä on nopeus aallon etenemisestä, jos vierekkäisten aaltojen rinnalla oleva etäisyys on 1 m?

Ratkaisu:

  1. Nopeuskaava:
  2. 𝑣 = λ / t

  3. Tiedämme aallonpituuden, mutta ei anneta ajanjaksoa. Kausi lasketaan kaavalla:
  4. T = t / n

    T = 40/10 = 4 S

  5. Nyt korvaamme kaavan arvot
  6. 𝑣 = λ / t

    𝑣 = ¼ = 0,25 m / s

Vastaus: 𝑣 = 0,25 m / s

Resonanssi

Jos se on kovaa puhua yhdessä huoneessa kitaralla - kuulet, miten aave alkoi pelata sitä. Itse asiassa merkkijonon taajuus samanaikaisesti äänen taajuudella ja aloitti resonanssi.

Alla olevassa kaaviossa näet mitä Jonkin verran taajuutta Amplitudi kasvaa dramaattisesti. Tätä taajuutta kutsutaan resonanssin taajuus.

Resonanssin taajuus

Taajuus - Tämä on arvo, taaksepäin. Se osoittaa, milloin yksi värähtely tapahtuu.

Taajuuskaava

ν = n / t

ν - taajuus [Hz]

T - aika [C]

N - värähtelyjen määrä [-]

Maailmassa on paljon tarinoita siitä, miten sotilaat menivät jalkalle sillalle, hän putosi resonanssiin ja kaikki laskivat. Ja tässä on toinen tarina hydrolysteistä - kuten he sanovat, ensiksi

Hydrolysaattorit - Sisäisten vesien asiantuntijat - työskenteli Altain ja opiskeli paikallista joen. Rope-silta venytettiin joen yli, ja vinssi seisoi sillan keskustassa, mikä auttaa nostamaan vedenäytettä joesta, ei mene siihen.

Yhdessä retkikunnan päivistä, vahva, lähes myrskyinen tuuli alkoi. Tutkijat työskentelivät sillalla ja kun he tajusivat, että se ei ollut turvallinen olla köyden rakenteessa tällaisessa voimakkaassa tuulessa, alkoi jättää sen. Heti kun viimeinen henkilö joukkue teki askel askelilta kentälle, silta yhdessä vinssin kanssa herätti puristusta. Tämä tapahtui johtuen siitä, että tuulen taajuus samaan aikaan omalla taajuudella kääntyvän silta. On hyvä, että tarina päättyi tällä tavalla.

Aallonpituus on kahden peräkkäisen huipun (harjanteiden) tai masennuksen välinen etäisyys. Aallon korkein sijainti kutsutaan huipuksi. Aallon alin asema kutsutaan masennukseksi.

Sykli on täydellinen värähtely, esimerkiksi kahden harjanteen tai kahden masennuksen välinen käyrä. Suurin aallon etäisyys tasapainosta on nimeltään amplitudi.

Kuvassa esitetään fysiikan pääaaltoparametrit:

Aaltoparametrit

Määritelmä ja aallonpituus kaava

Aalto on häiriö, joka leviää ympäristöstä, jossa se on peräisin ympäristöstä. Tällainen häiriö siirtää energiaa ilman puhdasta aineen siirtoa.

Mekaaniset aallot

Pituus on todellinen etäisyys, joka kulkee aalto, joka ei aina ole yhtäpitävä väliaineen etäisyyttä tai hiukkasia, joissa aalto jaetaan. Se määritellään myös spatiaalisen aaltoprosessiokseksi.

Kreikan kirje "λ" (lambda) fysiikassa käytetään pituuden nimeämiseen Yhtälöissä. Se on kääntäen verrannollinen aallon taajuuteen.

Aallonpituus

Kausi T on täydellisen vaihtelun valmistusaika, toinen (t) mittausyksikkö.

Pitkä aalto vastaa pienen taajuutta ja lyhytaikaista korkeaa. Pituus mitataan metreinä. Joka sekunnissa lähetettyjen aaltojen määrä on nimeltään taajuus ja käänteisesti verrannollinen ajanjaksoon.

702.

Eri pituisilla on erilainen jakelu. Esimerkiksi valon nopeus vedessä on 3/4 vakion nopeudesta.

Aallon alueellinen aika on etäisyys, että pysyvä vaihe "lentää", joka vastaa värähtelyjaksoa vastaavaa aikaväliä.

Taajuusalkku

Taajuus F - Täydellisten vaihteluiden määrä ajanjaksoa kohden. Mitataan Hertzissä (Hz).

Yhdellä täydellä värähtelyssä sekunnissa f = 1 Hz; 1000 värähtelystä sekunnissa f = 1 kilohertz (kHz); 1 miljoonaa värähtelyä sekunnissa f = 1 megahertz (1 MHz).

Tietäen, että valon nopeus tyhjiössä - 300 000 km / s tai 300 000 000 m / s, sitten kääntää aallonpituus taajuuteen, jota tarvitset 3 x 10 8M / s jaettu pituus metreinä.

Aallonpituuden λ - nanometrien ja angstromien mittayksiköt jossa nanometri on miljardi osa mittarista (1 m = 109 nm) ja Angstroma on kymmenen miljardia osaa mittarista (1 m = 1010 A), eli nanometri vastaa 10 Angstrom (1 nm = 10 a).

Optinen spektri

Sunista tulee valo on sähkömagneettinen säteily, joka liikkuu nopeudella 300 000 km / s, mutta pituus ei ole sama mille tahansa fotonille, vaan vaihtelee välillä 400 nm ja 700 nm. Kevyt aallonpituus vaikuttaa väreihin.

Valkoinen valo hajoaa eri värillisten raidien spektrillä, joista kukin määräytyy sen aallonpituudella. Siten valo pienin pituus on violetti, joka on noin 400 nm ja valo suurin pituus on punainen, mikä on noin 700 nm.

Taulukossa esitetään aallonpituus riippuen väristä:

Aallonpituus

Säteily, jossa on vähemmän violetti pitkä, kutsutaan ultraviolettisäteilyyn, röntgensäteilyyn ja gammasäteisiin pelkistävissä järjestyksessä. Säteily punaista kutsutaan infrapunaksi, mikroaaltoiksi ja radioaaldoiksi nousevassa järjestyksessä.

Viestinnän raja-alue riippuu pituudesta. Antennin mitat ylittävät usein radio-elektronisen aineen työpituuden.

Piirustus näyttää aallonpituuden ja taajuuden (Nm), joka on peräisin eri lähteistä:

Aallonpituus

Esimerkkejä äänen, sähkömagneettisten ja radioaaltojen aallonpituuksien laskemisesta

Tehtävänumero 1

Nopeuden nopeus vedessä 1450 m / s. Missä etäisyydellä lähimmät kohdat, jotka suorittavat värähtelyjä vastakkaisissa vaiheissa, jos värähtelytaajuus on 725 Hz?

707.

Tehtävänumero 2.

Aiemmin paikallaan tarkkailija seisoo järven rannalla 6 s. 4 harja aalto kulki. Ensimmäisen ja kolmannen harjanteiden välinen etäisyys on 12 m. Määritä aaltopartikkeleiden värähtelyaika, etenemisnopeus ja aallonpituus.

708.

Tehtävänumero 3.

Laulaja laulavan tenorin (korkea uros ääni) äänitoiminta vaihtelee 130 - 520 Hz: n taajuudella. Määritä säteilevän ääniaallon suurin ja vähimmäispituus ilmassa. Äänen nopeus ilmassa 330 m / s.

708.


Добавить комментарий