Новости

Rádiós hullámelmélet: likbez / habr

kép.

Azt hiszem, mindenki megfordította a rádió fogantyúját, átkapcsolva a "VHF", a "DV", "SV" és hallotta a hangszórókat.

De a lefejtéscsökkentés mellett nem mindenki megérti, hogy elrejti ezeket a levelet.

Menjünk közelebb a rádióhullám elmélethez.

Rádió hullám
kép.

A hullámhossz (λ) a hullámok közötti távolság a hullámok között.

Az amplitúdó (a) az oszcilláló mozgás átlagos értékétől való maximális eltérés.

Időszak (t) - egy teljes oszcillációs mozgás ideje

Frekvencia (v) - a másodpercenkénti teljes időszakok száma

Van egy képlet, amely lehetővé teszi a hullámhossz meghatározását a gyakorisággal:

kép.

Ahol: a hullámhossz (m) megegyezik a fénysebesség (km / h) arányának arányával (kHz)

"VHF", "DV", "sv"

Szuper hosszú hullámok - v = 3-30 kHz (λ = 10-100 km).

Ezek az ingatlanok behatolni a vastagsága a víz 20 m és ezzel összefüggésben használják kommunikálni tengeralattjárók, és a csónak nem szükséges felbukkan ez a mélység, elég, hogy dobja a rádió bója erre a szintre.

Ezek a hullámok a Föld széléig terjedhetnek, a Föld felszíne és az ionoszféra közötti távolság a "hullámvezető" -et képviseli számukra, amelyek mellett szabadon különböznek egymástól. Hosszú hullámok (DV) v = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m).

kép.

Ez a fajta rádióhullám tulajdonságai az akadályok túllépésére szolgálnak, hosszú távon kommunikálnak. Is van egy gyenge áthatoló képessége, így ha nincs külső antenna, akkor aligha fogni rádióállomást. Közepes hullámok (Sv) v = 500-1600 kHz (λ = 600-190 m).

kép.

Ezek a rádióhullámok jól tükröződnek az ionoszférától, amely 100-450 km-re helyezkedik el a föld felszíne felett. Ezeknek a hullámoknak az a lehetősége, hogy napközben az ionoszféra felszívódnak, és a reflexiós hatás nem fordul elő. Ezt a hatást gyakorlatilag a kommunikációra, általában több száz kilométerre használják éjjel. Rövid hullámok (Kv) v = 3-30 MHz (λ = 100-10 m).

kép.

Mint a közepes hullámok, ezek jól tükröződnek az ionoszférától, de ellentétben velük, függetlenül a napszaktól. Ezek hosszú távolságok (több ezer km) terjeszthetők az ionoszféra, a Föld felületének tükrözése miatt, az ilyen eloszlást Skachkovnak nevezik. A fényerő-távadók erre nincs szükség. Ultrashort hullámok (VHF) v = 30 MHz - 300 MHz (λ = 10-1 m).

kép.

Ezek a hullámok több méteres méretű akadályokat is fel lehet vinni, és jó behatoló képességgel rendelkeznek. Az ilyen tulajdonságok miatt ezt a tartományt széles körben használják a rádióadási rádióhoz. A hátrány a viszonylag gyors csillapítás, amikor az akadályokkal találkozik.

Van egy képlet, amely lehetővé teszi a kommunikáció tartományának kiszámítását a VHF tartományban:

kép.

Így például, amikor a Ostankino TV-kagylóval rendelkező rádióadások 500 m magasságban 10 m magasságban van, a közvetlen látásteljesítmény mellett a kommunikáció távolsága körülbelül 100 km. Nagy frekvenciák (HF Santimeth tartomány) V = 300 MHz - 3 GHz (λ = 1-0,1 m).

Ne bántja az akadályokat, és legyen jó behatoló képessége. Mobilhálózatokban és Wi-Fi hálózatokban.

Ennek a tartománynak a hullámainak egy másik érdekes tulajdonsága az, hogy a vízmolekulák képesek az energiájukat abszorbeálni, amennyire csak lehetséges, és termáljuk. Ezt a hatást mikrohullámú sütőkben használják.

Mint látható, a Wi-Fi eszközök és mikrohullámú sütők működik ugyanabban a tartományban, és hatással lehet a víz, így alvás egy ölelés egy Wi-Fi router nem érdemes sokáig. Rendkívül magas frekvenciák (EHF-milliméter tartomány) V = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).

Szinte minden akadályt tükrözi, szabadon behatol az ionoszférában. A tulajdonságainak rovására az űrkommunikációban használják.

AM - FM.

Gyakran a fogadó eszközöknek az AM-FM kapcsolók pozíciói vannak, mi az: Am. - amplitúdó moduláció

kép.

Ez a vivőfrekvencia amplitúdójában változik a kódoló oszcilláció hatására, például a mikrofon hangja.

AM az első ember által feltalált moduláció. A hátrányok, valamint bármilyen analóg típusú moduláció, alacsony zajszintű immunitás. FM. - frekvencia moduláció

kép.

Ez a vivőfrekvencia változása a kódoló oszcilláció hatása alatt.

Bár ez is egy analóg moduláció típusát, de van egy nagyobb zavarvédettséget mint az AM, ezért széles körben használják a hangot a TV-adások és URH műsorszóró.

Tény, hogy vannak alfajok a leírt modulációs fajokban, de a leírásuk nem szerepel e cikk anyagában.

További feltételek

Interferencia - A különböző akadályokból származó hullámok visszaverődése következtében a hullámok hajtják. Ugyanezen fázisok mellett történő hozzáadása esetén a kezdeti hullám amplitúdója növekedhet, az ellentétes fázisok hozzáadásával, az amplitúdó nullára csökkenhet.

Ez a jelenség többnyire VHF CM és TV jelzés esetén jelenik meg.

kép.

Ezért például a szoba belsejében, a recepció minősége a szobában antenna TV erősen "úszók". Diffrakció - Az a jelenség, amely akkor fordul elő, amikor egy rádióhullám találkozik az akadályokkal, amelynek eredményeképpen a hullám megváltoztathatja az amplitúdót, fázist és irányt.

Ez a jelenség megmagyarázza a KV és SV kapcsolatát az ionoszférában, amikor a hullám különböző inhomogenitásokból és töltött részecskékből tükröződik, és ezáltal megváltoztatja az eloszlás irányát.

Ugyanez a jelenség magyarázza a rádióhullámok képességét, hogy közvetlen láthatóság nélkül terjesszen, a gazdag földfelületet. Ehhez a hullámhossznak ellentétben kell lennie az akadályhoz.

PS:

Remélem, hogy az általam leírt információk hasznosak lesznek, és meg fogják érteni a témát.

Hullám: hosszirányú és keresztirányú

Kezdjük azzal hullám - Ez az oszcilláció terjedése az űrben.

Hullámok Mechanikus és elektromágneses.

Mechanikai hullámok - ezek azok a hullámok, amelyek oszcillációja fizikailag érezhető, mert ők Rugalmas környezetben.

  • Például hang. Amikor a hang egy anyag belsejében érvényes, megérinthetjük.

Képzeld el, hogy a vasúti pályákon állsz. Nem, nem vagy Karenina Anna, akkor kísérletező vagy.

Ha a vonat közeledik hozzád, hamarabb hallja vagy később. Inkább hallani, amint Hanghullám sebességgel 𝑣 = 330 m / s sebességgel eléri a fülét.

Ha fület csatlakoztat a sínhez, akkor sokkal gyorsabb lesz, mert a szilárd anyag sebessége nagyobb, mint a levegőben. Egyébként a víz alatt a hangsebesség nagyobb, mint a levegőben, de kevesebb, mint szilárd anyagban.

Ha valaha megérintette a zenei oszlopot, tudod, hogy a hang érezhető és megérinti.

Elektromágneses hullámok - Ezek a hullámok, amelyeket nem tudunk megérinteni.

  • Például rádióhullámok, Wi-Fi és fény.

Számukra ugyanazok a törvények működnek, egyszerűen a sebességük jelentősen nagyobb és egyenlő fénysebesség 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 m / s . És különböző forrásokkal rendelkeznek.

A hullámok a hosszirányú és keresztirányúak megosztására is készülnek:

Hosszirányú és keresztirányú hullámok

Longitiánus - Ezek azok a hullámok, amelyekben az oszcilláció a hullám terjedésének iránya mentén történik.

  • A szélhosszú hullámok (földrengések) szélei a hosszanti hullámok (földrengések) során a szél rázkódnak.

Átlós - Hullámok, amelyek oszcillációja a hullám terjedésének irányába fordul.

  • Képzeld el, hogy elindítottál az emberek hullámát a stadionban - ez keresztirányú lesz.
  • Látható fény és remegő gitárszalag is keresztirányú hullámok.

Tengeri hullám - hosszirányú vagy keresztirányú?

Valójában hosszanti és keresztirányú komponensei vannak, ezért nem tulajdonítható egy adott típusnak.

Hullámhossz: meghatározás és számítás

Természetesen minden hullám jellemzői vannak. Az egyik ilyen jellemző hullámhossz.

Hullámhossz Ezt a hullám két pontja közötti távolságnak nevezik, ugyanabban a fázisban ingadoznak. Ha egyszerűbb, akkor ez a két "gerinc" közötti távolság.

Több hullámhossz A hullám által utazott távolságot az oszcilláció egy időszakában hívhatja.

Időszak - Ez az az idő, amikor egy oszcilláció következik be. Vagyis, ha az idő a hullám terjedésétől és az oszcillációk számát kapja, akkor kiszámíthatja az időszakot.

Hullám oszcillációs képlet

T = t / n

T - Időszak [s]

T - idő [c]

N - Az oszcillációk száma [-]

Gyorsulás sebességgel

Ahhoz, hogy távolítsa el a sebesség képlet segítségével a hullámhossz, szükséges felidézni az arány képlet kinematikai - ez egy része a fizika, ahol a testek mozgását figyelembe vétele nélkül a külső befolyás).

Sebességformátum

𝑣 = s / t

𝑣 - sebesség [m / s]

S - út [m]

T - idő [c]

A hullámok felé fordulva a következő analógiákat töltheti:

  • Way - hullámhossz
  • Időszak

És a sebesség, még az analógia sem szükséges - a sebesség és afrikai sebesség.

Formula Speed ​​Wave

𝑣 = λ / t

𝑣 - sebesség [m / s]

λ - hullámhossz [m]

T - Időszak [s]

Probléma

A hajó tétovázza a hullámokat. 40 másodpercig 10 oszcillációt készített. Mi a sebesség a hullám terjedésének, ha a szomszédos hullámcsapok közötti távolság 1 m?

Megoldás:

  1. Vegye meg a sebességet:
  2. 𝑣 = λ / t

  3. Ismerjük a hullámhosszat, de nem kapnak egy időszakot. Az időszakot a következő képlet alapján számítjuk ki:
  4. T = t / n

    T = 40/10 = 4 s

  5. Most helyettesítjük az értékeket a képletben
  6. 𝑣 = λ / t

    𝑣 = ¼ = 0,25 m / s

Válasz: 𝑣 = 0,25 m / s

Rezonancia

Ha hangos beszélni egy szobában egy gitárral - hallja, hogy a szellem hogyan kezdte játszani rajta. Valójában a karakterlánc gyakorisága egybeesett a hang gyakoriságával és eredetileg rezonancia.

Az alábbi táblázatban láthatja, mi Valamilyen frekvencia Az amplitúdó drámaian emelkedik. Ezt a frekvenciát hívják A rezonancia gyakorisága.

A rezonancia gyakorisága

Frekvencia - Ez az érték, fordított időszak. Megmutatja, hogy mikor következik be az egyik oszcilláció.

Frekvencia formula

ν = n / t

ν - Frekvencia [Hz]

T - idő [c]

N - Az oszcillációk száma [-]

A világon sok történet van arról, hogy a katonák a hídon sétáltak, a rezonanciába esett, és mindenki esett. És itt van egy másik történet a hidrolitákról - ahogy azt mondják, első vége

A hidrolitok csapata - a belső vizek szakemberei - Altai-ban dolgozott és tanulmányozta a helyi folyót. Egy kötélhídot nyújtottak a folyó mentén, és a csörlő a híd közepén állt, ami segít felemelni a vízmintát a folyóból, és nem megy le.

Az expedíció egyik napjában erős, szinte viharos, szél kezdődött. A kutatók a hídon dolgoztak, és amikor rájöttek, hogy nem volt biztonságos, hogy egy ilyen erős szélben egy kötélszerkezetben legyen, elkezdte elhagyni. Amint az utolsó személy a csapatból egy lépést tett egy hídról a földre, a híd a csörlővel együtt csipetbe került. Ez azért történt, mert a szél gyakorisága egybeesett a lengő híd saját frekvenciájával. Jó, hogy a történet így véget ért.

A hullámhossz a két egymást követő csúcs (gerinc) vagy mélyedések közötti távolság. A hullám legmagasabb pozícióját csúcsnak nevezik. A hullám legalacsonyabb helyzetét depressziónak nevezik.

A ciklus egy teljes oszcilláció, például két gerinc vagy két depresszió közötti görbe. Az egyensúlyi helyzet maximális hullámtartalmát amplitúdónak nevezik.

Az ábra a fizikában használt fő hullámparamétereket mutatja:

Hullámparaméterek

Meghatározás és hullámhossz forma

A hullám olyan perturbáció, amely a környezetre származó pontból terjed. Az ilyen perturbáció energiát transzfer tiszta anyagátvitel nélkül.

Mechanikai hullámok

A hosszúság a tényleges távolság, amelyet egy hullám vezetett, amely nem mindig egybeesik a közeg távolsága vagy részecskéi, amelyekben a hullám eloszlik. Ez a térbeli hullámfolyamat időtartamának is meghatározása.

A "λ" (lambda) a fizikában a hosszúságú görög betűket használják Egyenletekben. Ez fordítottan arányos a hullám gyakoriságával.

Hullámhossz

A T időszak a teljes ingadozás befejezésének ideje, a második (ok) mérési egység.

A hosszú hullám alacsony frekvenciájának felel meg, és rövid. A hosszát mérik méterben. A legtöbb másodpercben kibocsátott hullámok számát gyakoriságnak és fordítottan arányos az időszaknak.

702.

A különböző hosszúsága eltérő elosztási sebességgel rendelkezik. Például a vízben lévő fénysebesség 3/4 a sebességtől vákuumban.

A hullám térbeli ideje a távolság, hogy a pont az állandó fázisú "legyek" az oszcilláció időtartamának megfelelő időintervallumon keresztül.

Frekvencia hullám

Frekvencia f - az időegységenkénti teljes ingadozások száma. Hertz (Hz) mérve.

Egy teljes oszcilláció másodpercenként f = 1 Hz; 1000 oszcillációnál másodpercenként f = 1 kilohertz (kHz); 1 millió oszcilláció másodpercenként f = 1 megahertz (1 MHz).

Tudva, hogy a fénysebesség vákuumban - 300 000 km / s, vagy 300 000 000 m / s, majd a hullámhossz lefordítása 3 x 10-re 8M / s hosszára osztva méterben.

A λ-nanométerek és angstromok hullámhosszának mérési egységei Ha a nanométer a mérő (1 m = 109 nm) milliárdos része, és angstroma a mérő tízmilliárd része (1 m = 1010 a), azaz egy nanométer egyenértékű 10 angstrom (1 nm = 10 a).

Optikai spektrum

A Napból származó fény elektromágneses sugárzás, amely 300 000 km / s sebességgel mozog, de a hossza nem azonos minden foton esetében, hanem 400 nm és 700 nm között mozog. A fény hullámhossza befolyásolja a színt.

A fehér fény bomlik különböző színű csíkok spektrumára, amelyek mindegyikét a hullámhossz határozza meg. Így a legkisebb hosszúságú fény lila, ami körülbelül 400 nm, és a legnagyobb hosszúságú fény piros, ami körülbelül 700 nm.

A táblázat a színtől függően a hullámhosszot mutatja:

Hullámhossz

A kevésbé lila hosszú sugárzást ultraibolya sugárzásnak, röntgensugár és gamma-sugárzásnak nevezik a sorrendben. A sugárzott sugárzást infravörös, mikrohullámok és rádióhullámok nevezik növekvő sorrendben.

A kommunikáció határtartománya a hosszúságtól függ. Az antenna mérete gyakran meghaladja a rádió elektronikus szer munkanapját.

A rajz látható a hullámhossz és a frekvencia (NM), amely különböző forrásokból származik:

Hullámhossz

Példák a hanghosszak kiszámítására a hang-, elektromágneses és rádiós hullámokhoz

1. feladat

Sebesség sebessége vízben 1450 m / s. Milyen távolságra van a legközelebbi pontok, amelyek oszcillációt végeznek az ellenkező fázisokban, ha az oszcillációs frekvencia 725 Hz?

707.

2. feladat.

A helyhez kötött megfigyelő a tó partján állt 6 s. 4 hullám a hullám. Az első és a harmadik gerinc közötti távolság 12 m. Határozza meg a hullámrészecskék oszcillációjának, a szaporítási sebességnek és a hullámhossznak.

708.

3. feladat.

Az énekes éneklő tenor (magas férfi hang) hangszálai 130-520 Hz gyakorisággal ingadoztak. Határozza meg a sugárzott hanghullám maximális és minimális hosszát a levegőben. Hangsebesség a levegőben 330 m / s.

708.


Добавить комментарий