Новости

Teori Gelombang Radio: Likbez / Habr

gambar.

Saya pikir semua orang memutar gagang radio, beralih antara "VHF", "DV", "SV" dan mendengar desis dari speaker.

Tetapi selain menguraikan pemotongan, tidak semua orang mengerti bahwa ia bersembunyi di balik surat-surat ini.

Mari kita lebih dekat dengan teori Gelombang Radio.

Gelombang radio
gambar.

Panjang gelombang (λ) adalah jarak antara puncak ombak yang berdekatan.

Amplitudo (a) adalah penyimpangan maksimum dari nilai rata-rata dengan gerakan osilasi.

Periode (t) - waktu satu gerakan osilasi lengkap

Frekuensi (v) - jumlah periode total per detik

Ada formula yang memungkinkan menentukan panjang gelombang dalam frekuensi:

gambar.

Di mana: panjang gelombang (m) sama dengan rasio kecepatan cahaya (km / jam) ke frekuensi (KHZ)

"VHF", "DV", "SV"

Gelombang super panjang - v = 3-30 kHz (λ = 10-100 km).

Mereka memiliki properti untuk menembus ketebalan air hingga 20 m dan sehubungan dengan ini digunakan untuk berkomunikasi dengan kapal selam, dan kapal tidak perlu muncul hingga kedalaman ini, cukup untuk melempar pelampung radio ke level ini.

Gelombang ini dapat menyebar ke tepi bumi, jarak antara permukaan bumi dan ionosfer, mewakili "waveguide" untuk mereka, di mana mereka berbeda secara bebas. Gelombang panjang (DV) v = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m).

gambar.

Gelombang radio jenis ini memiliki sifat-sifat untuk hambatan berlebihan, digunakan untuk berkomunikasi dalam jarak jauh. Juga memiliki kemampuan penetrasi yang lemah, jadi jika Anda tidak memiliki antena jarak jauh, Anda hampir tidak dapat menangkap stasiun radio. Gelombang sedang (SV) v = 500-1600 kHz (λ = 600-190 m).

gambar.

Gelombang radio ini tercermin dari ionosfer, terletak pada jarak 100-450 km di atas permukaan bumi. Kemungkinan gelombang ini adalah bahwa pada siang hari mereka diserap oleh ionosfer dan efek refleksi tidak terjadi. Efek ini digunakan secara praktis untuk komunikasi, biasanya beberapa ratus kilometer di malam hari. Ombak pendek. (Kv) v = 3-30 MHz (λ = 100-10 m).

gambar.

Seperti ombak sedang, mereka tercermin dari ionosfer, tetapi berbeda dengan mereka, terlepas dari waktu hari. Mereka dapat didistribusikan dalam jarak jauh (beberapa ribu km) karena refleksi dari ionosfer dan permukaan bumi, distribusi semacam itu disebut Skachkov. Pemancar daya ringan untuk ini tidak diperlukan. Gelombang ultrashort (Vhf) v = 30 MHz - 300 MHz (λ = 10-1 m).

gambar.

Gelombang ini dapat menyusul hambatan dalam ukuran beberapa meter, dan juga memiliki kemampuan penetrasi yang baik. Karena sifat seperti itu, kisaran ini banyak digunakan untuk radio siaran. Kerugiannya adalah atenuasi mereka yang relatif cepat ketika bertemu dengan rintangan.

Ada formula yang memungkinkan Anda menghitung kisaran komunikasi dalam rentang VHF:

gambar.

Jadi misalnya, ketika radio menyiarkan dengan ostankino TV bashing, ketinggian 500 m pada antena penerima dengan ketinggian 10 m, jarak komunikasi di bawah kondisi visibilitas langsung akan menjadi sekitar 100 km. Frekuensi Tinggi (HF Santimeter Range) V = 300 MHz - 3 GHz (λ = 1-0,1 m).

Jangan menyelimuti rintangan dan memiliki kemampuan penetrasi yang baik. Digunakan dalam jaringan seluler dan jaringan Wi-Fi.

Fitur lain yang menarik dari ombak dari kisaran ini adalah bahwa molekul air mampu menyerap energi mereka sebanyak mungkin dan mengubahnya menjadi termal. Efek ini digunakan dalam oven microwave.

Seperti yang Anda lihat, peralatan Wi-Fi dan oven microwave beroperasi dalam rentang yang sama dan dapat memengaruhi air, sehingga tidur dalam pelukan dengan router Wi-Fi tidak layak waktu yang lama. Frekuensi yang sangat tinggi (rentang EHF-milimeter) V = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).

Tercermin oleh hampir semua rintangan, bebas menembus ionosfer. Dengan mengorbankan sifat-sifatnya digunakan dalam komunikasi ruang.

AM - FM.

Seringkali, perangkat penerima memiliki posisi sakelar AM-FM, apa itu: NS. - Modulasi amplitudo

gambar.

Ini berubah dalam amplitudo frekuensi pembawa di bawah aksi osilasi pengkodean, misalnya, suara dari mikrofon.

AM adalah jenis modulasi pertama yang ditemukan oleh manusia. Dari kerugian, serta jenis modulasi analog, memiliki kekebalan kebisingan rendah. FM. - modulasi frekuensi

gambar.

Ini adalah perubahan dalam frekuensi pembawa di bawah pengaruh osilasi pengkodean.

Meskipun, ini juga merupakan jenis modulasi analog, tetapi memiliki kekebalan kebisingan yang lebih tinggi daripada AM dan karenanya banyak digunakan dalam suara siaran TV dan siaran VHF.

Bahkan, ada subspesies dalam spesies modulasi yang dijelaskan, tetapi deskripsi mereka tidak termasuk dalam bahan artikel ini.

Lebih banyak istilah

Gangguan - Sebagai hasil dari refleksi gelombang dari berbagai hambatan, ombak melipat. Dalam hal penambahan dalam fase yang sama, amplitudo gelombang awal dapat meningkat, ketika menambahkan fase yang berlawanan, amplitudo dapat berkurang hingga nol.

Fenomena ini sebagian besar dimanifestasikan ketika menerima VHF CM dan sinyal TV.

gambar.

Oleh karena itu, misalnya di dalam ruangan, kualitas penerimaan di TV antena TV sangat "mengapung". Difraksi - Fenomena yang terjadi ketika gelombang radio dipenuhi dengan hambatan, sebagai akibat dari mana gelombang dapat mengubah amplitudo, fase dan arah.

Fenomena ini menjelaskan koneksi pada KV dan SV melalui ionosfer, ketika gelombang tercermin dari berbagai inhomogenitas dan partikel bermuatan dan dengan demikian mengubah arah distribusi.

Fenomena yang sama menjelaskan kemampuan gelombang radio untuk disebarkan tanpa visibilitas langsung, permukaan bumi yang kaya. Untuk ini, panjang gelombang harus menentang hambatan.

Ps:

Saya harap informasi yang dijelaskan oleh saya akan bermanfaat dan akan membawa beberapa pemahaman tentang topik ini.

Gelombang: longitudinal dan melintang

Mari kita mulai dengan itu melambai - Ini adalah penyebaran osilasi di ruang angkasa.

Gelombang adalah Mekanik dan elektromagnetik.

Gelombang mekanis. - ini adalah gelombang yang osilasi yang bisa dirasakan secara fisik karena mereka Didirikan di lingkungan elastis.

  • Misalnya, suara. Ketika suara berlaku di dalam suatu zat, kita bisa merasakannya dengan sentuhan.

Bayangkan Anda berdiri di jalur kereta api. Tidak, Anda bukan Anna Karenina, Anda adalah seorang eksperimen.

Jika kereta mendekati Anda, Anda akan mendengarnya cepat atau lambat. Sebaliknya, dengarkan segera Gelombang suara dengan kecepatan 𝑣 = 330 m / s akan mencapai telingamu.

Jika Anda menempelkan telinga ke rel, itu akan terjadi jauh lebih cepat, karena kecepatan suara di padatan lebih besar daripada di udara. By the way, di bawah air kecepatan suara lebih besar daripada di udara, tetapi kurang dari padatan.

Jika Anda menyentuh kolom musik, Anda tahu bahwa suara terasa dan sentuh.

Gelombang elektromagnetik - Ini adalah ombak yang tidak bisa kita sentuh.

  • Misalnya, gelombang radio, Wi-Fi dan cahaya.

Bagi mereka, semua undang-undang yang sama bekerja, hanya kecepatan mereka secara signifikan lebih besar dan sama dengan Kecepatan cahaya 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 m / s . Dan mereka memiliki sumber yang berbeda.

Gelombang juga dibuat untuk membagi dengan longitudinal dan melintang:

Gelombang longitudinal dan melintang

Longitian. - Ini adalah gelombang di mana osilasi terjadi di sepanjang arah perambatan gelombang.

  • Angin bergetar selama gelombang guntur atau seismik (gempa bumi) adalah contoh gelombang longitudinal.

Melintang - Gelombang, yang osilasinya terjadi di arah perambatan gelombang.

  • Bayangkan Anda meluncurkan gelombang orang di stadion - itu akan melintang.
  • Cahaya yang terlihat dan string gitar yang menggigil juga merupakan gelombang transversal.

Gelombang laut - longitudinal atau melintang?

Bahkan, ia memiliki komponen longitudinal, dan melintang, oleh karena itu tidak dapat dikaitkan dengan tipe tertentu.

Panjang gelombang: definisi dan perhitungan

Tentu saja, gelombang apa pun memiliki karakteristik. Salah satu karakteristik ini adalah panjang gelombang.

Panjang gelombang Ini disebut jarak antara dua titik gelombang ini, berfluktuasi pada fase yang sama. Jika lebih sederhana, maka ini adalah jarak antara dua "punggungan".

Lagi panjang gelombang Anda dapat menghubungi jarak yang ditempuh oleh gelombang, dalam satu periode osilasi.

Periode - Ini adalah waktu yang terjadi satu osilasi. Artinya, jika waktu diberikan penyebaran gelombang dan jumlah osilasi, Anda dapat menghitung periode.

Formula osilasi gelombang

T = t / n

T - Periode [S]

T - Waktu [C]

N - jumlah osilasi [-]

Komunikasi dengan kecepatan

Untuk menghapus rumus kecepatan melalui panjang gelombang, perlu untuk mengingat rumus tingkat dari kinematika - ini adalah bagian fisika di mana pergerakan tubuh tanpa memperhitungkan pengaruh eksternal).

Formula Kecepatan

𝑣 = S / T

𝑣 - kecepatan [m / s]

S - path [m]

T - Waktu [C]

Beralih ke ombak, Anda dapat menghabiskan analogi berikut:

  • cara - panjang gelombang
  • Jangka waktu

Dan untuk kecepatan, bahkan analogi tidak diperlukan - kecepatan dan kecepatan Afrika.

Gelombang kecepatan formula.

𝑣 = λ / t

𝑣 - kecepatan [m / s]

λ - panjang gelombang [m]

T - Periode [S]

Masalah

Perahu itu membuat keraguan di ombak. Untuk 40 detik dia membuat 10 osilasi. Apa kecepatan propagasi gelombang, jika jarak antara puncak gelombang yang berdekatan adalah 1 m?

Larutan:

  1. Ambil formula kecepatan:
  2. 𝑣 = λ / t

  3. Kami tahu panjang gelombang, tetapi tidak diberi periode. Periode dihitung oleh rumus:
  4. T = t / n

    T = 40/10 = 4 s

  5. Sekarang kami mengganti nilai-nilai dalam formula
  6. 𝑣 = λ / t

    𝑣 = ¼ = 0,25 m / s

Jawaban: 𝑣 = 0,25 m / s

Resonansi

Jika keras untuk berbicara di satu ruangan dengan gitar - Anda dapat mendengar bagaimana hantu mulai bermain di atasnya. Bahkan, frekuensi string bertepatan dengan frekuensi suara dan berasal resonansi.

Pada grafik di bawah ini Anda dapat melihat apa Beberapa frekuensi Amplitudo meningkat secara dramatis. Frekuensi ini disebut frekuensi resonansi.

Frekuensi resonansi

Frekuensi - Ini adalah nilai, periode terbalik. Ini menunjukkan, untuk jam berapa satu osilasi terjadi.

Formula frekuensi

ν = n / t

ν - frekuensi [HZ]

T - Waktu [C]

N - jumlah osilasi [-]

Di dunia ada banyak cerita tentang bagaimana para prajurit berjalan kaki di jembatan, ia jatuh ke resonansi dan semua orang jatuh. Dan inilah cerita lain tentang hidrolis - seperti yang mereka katakan, ujung pertama

Tim hidrolyts - spesialis di perairan dalam - bekerja di Altai dan mempelajari sungai setempat. Sebuah jembatan tali diregangkan melintasi sungai, dan Winch berdiri di tengah jembatan, yang membantu meningkatkan sampel air dari sungai, tidak turun ke sana.

Dalam salah satu hari ekspedisi, angin yang kuat, hampir badai, dimulai. Para peneliti bekerja di jembatan, dan ketika mereka menyadari bahwa itu tidak aman untuk berada dalam struktur tali dalam angin yang begitu kuat, mulai meninggalkannya. Segera setelah orang terakhir dari tim membuat langkah dari jembatan ke tanah, jembatan bersama dengan winch muncul dalam keadaan darurat. Ini terjadi karena fakta bahwa frekuensi angin bertepatan dengan frekuensi sendiri dari jembatan berayun. Adalah baik bahwa cerita berakhir dengan cara ini.

Panjang gelombang adalah jarak antara dua puncak berturut-turut (punggungan) atau depresi. Posisi tertinggi gelombang disebut puncak. Posisi terendah gelombang disebut depresi.

Siklus adalah osilasi lengkap, misalnya, kurva antara dua punggungan atau dua depresi. Jarak gelombang maksimum dari posisi ekuilibrium disebut amplitudo.

Gambar menunjukkan parameter gelombang utama yang digunakan dalam fisika:

Parameter gelombang.

Formula definisi dan panjang gelombang

Gelombang adalah gangguan yang menyebar dari titik di mana ia berasal dari lingkungan. Transfer perturbasi semacam itu tanpa transfer zat murni.

Gelombang mekanis.

Panjangnya adalah jarak yang sebenarnya ditempuh oleh gelombang, yang tidak selalu bertepatan dengan jarak medium, atau partikel di mana gelombang didistribusikan. Ini juga didefinisikan sebagai periode proses gelombang spasial.

Huruf Yunani "λ" (lambda) dalam fisika digunakan untuk menunjuk panjang Dalam persamaan. Berbanding terbalik dengan frekuensi gelombang.

Panjang gelombang

Periode T adalah waktu penyelesaian fluktuasi lengkap, satuan pengukuran detik (s).

Gelombang panjang sesuai dengan frekuensi rendah, dan tinggi-tinggi. Panjang diukur dalam meter. Jumlah gelombang yang dipancarkan dalam setiap detik disebut frekuensi dan berbanding terbalik dengan periode tersebut.

702.

Panjang yang berbeda memiliki tingkat distribusi yang berbeda. Misalnya, kecepatan cahaya dalam air adalah 3/4 dari kecepatan di Vacuo.

Periode spasial gelombang adalah jarak yang titik dengan fase permanen "terbang" atas interval waktu yang sesuai dengan periode osilasi.

Gelombang frekuensi

Frekuensi f - jumlah fluktuasi lengkap per satuan waktu. Diukur dalam Hertz (Hz).

Dengan satu osilasi lengkap per detik f = 1 hz; Pada 1000 osilasi per detik f = 1 kilohertz (KHZ); 1 juta osilasi per detik f = 1 megahertz (1 MHz).

Mengetahui bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa dengan - 300.000 km / s, atau 300.000.000 m / s, lalu untuk menerjemahkan panjang gelombang dalam frekuensi yang Anda butuhkan 3 x 10 8M / s dibagi menjadi panjang dalam meter.

Unit Pengukuran Panjang Gelombang λ - Nanometer dan Angstrom Di mana nanometer adalah bagian miliar dari meter (1 m = 109 nm) dan Angstroma adalah bagian sepuluh miliar dari meter (1 m = 1010 a), yaitu, nanometer setara dengan 10 Angstrom (1 nm = 10 a).

Spektrum optik.

Cahaya yang berasal dari matahari adalah radiasi elektromagnetik, yang bergerak dengan kecepatan 300.000 km / s, tetapi panjangnya tidak sama untuk foton apa pun, tetapi berkisar antara 400 nm dan 700 nm. Panjang gelombang cahaya mempengaruhi warna.

Lampu putih terurai pada spektrum garis-garis berwarna berbeda, yang masing-masing ditentukan oleh panjang gelombangnya. Dengan demikian, cahaya dengan panjang terkecil adalah ungu, yaitu sekitar 400 nm, dan cahaya dengan panjang terbesar berwarna merah, yaitu sekitar 700 nm.

Tabel menunjukkan panjang gelombang tergantung pada warna:

Panjang gelombang

Radiasi dengan panjang ungu panjang disebut radiasi ultraviolet, sinar-X dan sinar gamma dalam mengurangi ketertiban. Radiasi lebih merah disebut inframerah, oven microwave dan gelombang radio, dalam urutan menaik.

Kisaran batasan komunikasi tergantung pada panjangnya. Dimensi antena sering melampaui panjang kerja agen elektronik radio.

Gambar menunjukkan panjang gelombang dan frekuensi (NM), memancar dari berbagai sumber:

Panjang gelombang

Contoh penghitungan panjang gelombang untuk gelombang suara, elektromagnetik dan radio

Tugas nomor 1

Kecepatan kecepatan dalam air 1450 m / s. Pada jarak berapa poin terdekat yang melakukan osilasi dalam fase yang berlawanan, jika frekuensi osilasi adalah 725 Hz?

707.

Tugas nomor 2.

Melewati pengamat stasioner berdiri di tepi danau selama 6 detik. 4 lambang gelombang berlalu. Jarak antara punggungan pertama dan ketiga adalah 12 m. Menentukan periode osilasi partikel gelombang, tingkat propagasi dan panjang gelombang.

708.

Tugas nomor 3.

Ligamen suara dari penyanyi bernyanyi tenor (suara pria tinggi) berfluktuasi dengan frekuensi 130 hingga 520 Hz. Tentukan panjang maksimum dan minimum gelombang suara yang dipancarkan di udara. Kecepatan suara di udara 330 m / s.

708.


Добавить комментарий