Новости

Radio Wave Theory: Likbez / Habr

afbeelding.

Ik denk dat iedereen de hendel van de radio heeft gedraaid, schakelt tussen "VHF", "DV", "SV" en hoorde SISS van de luidsprekers.

Maar naast het ontcijferen van sneden, begrijpt niet iedereen dat het achter deze brieven verbergt.

Laten we dichterbij komen met de radiogolftheorie.

Radio Golf
afbeelding.

De golflengte (λ) is de afstand tussen aangrenzende toppen van de golven.

Amplitude (A) is de maximale afwijking van de gemiddelde waarde met de oscillerende beweging.

Periode (t) - tijd van één complete oscillerende beweging

Frequentie (V) - het aantal totale perioden per seconde

Er is een formule die het mogelijk maakt om de golflengte in frequentie te bepalen:

afbeelding.

Waar: de golflengte (M) gelijk is aan de verhouding van de snelheid van licht (km / u) aan de frequentie (KHz)

"VHF", "DV", "SV"

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

Ze hebben het pand om de dikte van water tot 20 m en in verband hiermee te penetreren, worden gebruikt om te communiceren met onderzeeërs, en de boot is niet nodig om naar deze diepte te komen, het is genoeg om de radio-boei naar dit niveau te gooien.

Deze golven kunnen zich uitspreiden tot de rand van de aarde, de afstand tussen het oppervlak van de aarde en de ionosfeer, vertegenwoordigt de "golfgeleider" voor hen, waarover ze vrij verschillen. Lange golven (DV) v = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m).

afbeelding.

Dit type radiogolf heeft de eigenschappen aan humanitaire obstakels, wordt gebruikt om te communiceren over lange afstanden. Heeft ook een zwak penetrerend vermogen, dus als u geen externe antenne hebt, kunt u nauwelijks een radiostation vangen. Gemiddelde golven (SV) V = 500-1600 KHz (λ = 600-190 m).

afbeelding.

Deze radiogolven zijn goed weerspiegeld van de ionosfeer, gelegen op een afstand van 100-450 km boven het oppervlak van de aarde. De mogelijkheid van deze golven is dat overdag worden geabsorbeerd door de ionosfeer en het reflectie-effect niet optreden. Dit effect wordt praktisch gebruikt voor communicatie, meestal enkele honderden kilometers 's nachts. Korte golven (KV) V = 3-30 MHz (λ = 100-10 m).

afbeelding.

Net als gemiddelde golven, zijn ze goed weerspiegeld van de ionosfeer, maar in tegenstelling tot hen, ongeacht het tijdstip van de dag. Ze kunnen worden verdeeld over lange afstanden (enkele duizenden km) als gevolg van de reflecties van de ionosfeer en het oppervlak van de aarde, wordt een dergelijke verdeling Skachkov genoemd. Lichte krachttransmitters hiervoor is niet vereist. Ultrashort golven (Vhf) v = 30 MHz - 300 MHz (λ = 10-1 m).

afbeelding.

Deze golven kunnen obstakels in een grootte van enkele meters inhalen en ook een goed penetrerend vermogen hebben. Vanwege dergelijke eigenschappen wordt dit bereik veel gebruikt voor de uitzendradio. Het nadeel is hun relatief snelle verzwakking bij het ontmoeten van obstakels.

Er is een formule waarmee u het communicatiebereik in het VHF-bereik kunt berekenen:

afbeelding.

Bijvoorbeeld wanneer radio-uitzendingen met de Ostankino-tv-bashing, een hoogte van 500 m op een ontvangende antenne met een hoogte van 10 m, een afstand van de communicatie onder de toestand van direct zicht op ongeveer 100 km. Hoge frequenties (HF Santimeter bereik) V = 300 MHz - 3 GHz (λ = 1-0,1 m).

Houd geen obstakels en heb een goed penetrerend vermogen. Gebruikt in cellulaire netwerken en Wi-Fi-netwerken.

Een ander interessant kenmerk van de golven van dit bereik is dat watermoleculen in staat zijn om hun energie zo veel mogelijk te absorberen en het in thermisch te transformeren. Dit effect wordt gebruikt in magnetrons.

Zoals u kunt zien, werken Wi-Fi-apparatuur en magnetrons in hetzelfde bereik en kunnen ze van invloed zijn op het water, dus slapen in een omhelzing met een wifi-router is niet lang waard. Extreem hoge frequenties (EHF-millimeter bereik) V = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).

Weerspiegeld door bijna alle obstakels, binnendringt vrij door de ionosfeer. Ten koste van de eigenschappen worden gebruikt in ruimtecommunicatie.

AM - FM.

Vaak hebben de ontvangende apparaten de posities van de AM-FM-schakelaars, wat is het: BEN. - amplitudemodulatie

afbeelding.

Deze verandering in de amplitude van de dragerfrequentie onder de actie van coderende oscillaties, bijvoorbeeld de stem van de microfoon.

Am is het eerste type modulatie uitgevonden door de mens. Van de nadelen, evenals elk analoog type modulatie, heeft een lage geluidsimuniteit. FM. - frequentie modulatie

afbeelding.

Dit is een verandering in de dragerfrequentie onder invloed van coderende oscillaties.

Hoewel dit ook een analoog modulatietype is, maar het heeft een hogere geluidsimuniteit dan AM en wordt daarom veel gebruikt in het geluid van tv-uitzendingen en VHF-uitzendingen.

In feite zijn er in de beschreven modulatiegraad, maar hun beschrijving is niet opgenomen in het materiaal van dit artikel.

Meer termen

Interferentie - Als gevolg van reflecties van golven uit verschillende obstakels, vouwen de golven. In het geval van toevoeging in dezelfde fasen kan de amplitude van de initiële golf toenemen, bij toevoeging in tegenovergestelde fasen, kan de amplitude tot nul verminderen.

Dit fenomeen wordt meestal gemanifesteerd bij het ontvangen van VHF-cm- en tv-signaal.

afbeelding.

Daarom, bijvoorbeeld in de kamer, de kwaliteit van de receptie op de kamerantenne-tv sterk "drijft". Diffractie - het fenomeen dat optreedt wanneer een radiogolf wordt voldaan aan obstakels, waardoor de golf de amplitude, fase en richting kan veranderen.

Dit fenomeen verklaart de verbinding op de KV en SV via de ionosfeer, wanneer de golf wordt weerspiegeld uit verschillende inhomogeniteiten en geladen deeltjes en daardoor de distributierichting verandert.

Hetzelfde fenomeen legt het vermogen van radiogolven uit om te verspreiden zonder direct zicht, het rijke aardoppervlak. Hiervoor moet de golflengte tegen het obstakel zijn.

PS:

Ik hoop dat de door mij beschreven informatie nuttig zal zijn en een inzicht brengt op dit onderwerp.

Wave: Longitudinaal en transversaal

Laten we daarmee beginnen Golf - Dit is de verspreiding van oscillatie in de ruimte.

Golven zijn Mechanisch en elektromagnetisch.

Mechanische golven - Dit zijn die golven waarvan de oscillaties fysiek kunnen worden gevoeld omdat zij Gevestigd in een elastische omgeving.

  • Geluid. Wanneer het geluid in een substantie van toepassing is, kunnen we het met aanraking voelen.

Stel je voor dat je op de spoorlijnen staat. Nee, je bent geen Anna Karenina, je bent een experimentator.

Als de trein je nadert, hoor je het eerder of laat. Liever, zo snel als Geluidsgolf op een snelheid 𝑣 = 330 m / s zal je oren bereiken.

Als je een oor aan de rail bevestigt, zal het veel sneller gebeuren, omdat de snelheid van het geluid in de vaste stof groter is dan in de lucht. Trouwens, onder water is de snelheid van het geluid groter dan in de lucht, maar minder dan in vaste stoffen.

Als je ooit de muzikale kolom hebt aangeraakt, weet je dat het geluid gevoeld en aanraakt.

Elektromagnetische golven - Dit zijn de golven die we niet kunnen aanraken.

  • Bijvoorbeeld radiogolven, Wi-Fi en licht.

Voor hen werken alle dezelfde wetten, gewoon hun snelheid is aanzienlijk groter en gelijk aan Lichtsnelheid 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 m / s . En ze hebben verschillende bronnen.

De golven zijn ook gemaakt om op longitudinale en transversale te delen:

Longitudinale en transversale golven

Longitian - Dit zijn die golven waarin de oscillatie plaatsvindt langs de richting van de golfpropagatie.

  • Wind shakes tijdens donder of seismische golven (aardbevingen) zijn een voorbeeld van longitudinale golven.

Dwars - Golven, wiens oscillatie plaatsvindt in de richting van de golfvoortplanting.

  • Stel je voor dat je een golf van mensen in het stadion hebt gelanceerd - het zal transversaal zijn.
  • Zichtbaar licht en rillende gitaarstring zijn ook transversale golven.

Sea Wave - Longitudinaal of transversaal?

In feite heeft het een longitudinale en transversale componenten, daarom kan het niet worden toegeschreven aan een specifiek type.

Golflengte: definitie en berekening

Natuurlijk heeft elke golf kenmerken. Een van deze kenmerken is golflengte.

Golflengte Het wordt de afstand tussen de twee punten van deze golf genoemd, fluctuerend in dezelfde fase. Als het eenvoudiger is, dan is dit de afstand tussen de twee "ruggen".

Meer golflengte U kunt de afgelegde afstand bellen, in één periode van oscillatie.

Periode - Dit is het moment waarop een oscillatie optreedt. Dat wil zeggen, als de tijd de verspreiding van de golf en het aantal oscillaties krijgt, kunt u de periode berekenen.

Golf oscillatieformule

T = t / n

T - periode [s]

T-Time [C]

N - het aantal oscillaties [-]

Communicatie op snelheid

Om de snelheidsformule door de golflengte te verwijderen, is het noodzakelijk om de snelheidsformule van Kinematics te herinneren - dit is een deel van de natuurkunde waarin de beweging van organen zonder rekening houden met de externe invloeden).

Snelheidsformule

𝑣 = s / t

𝑣 - snelheid [m / s]

S - pad [m]

T-Time [C]

Als u naar de golven wordt, kunt u de volgende analogieën uitgeven:

  • Weg - golflengte
  • Tijdsperiode

En voor snelheid is zelfs de analogie niet nodig - snelheid en afrika snelheid.

Formule snelheidsgolf

𝑣 = λ / t

𝑣 - snelheid [m / s]

λ - golflengte [m]

T - periode [s]

Probleem

De boot aarzelt op de golven. Voor 40 s heeft ze 10 oscillaties gemaakt. Wat is de snelheid van golfpropagatie, als de afstand tussen aangrenzende Wave Crests 1 m is?

Oplossing:

  1. Neem de snelheidsformule:
  2. 𝑣 = λ / t

  3. We kennen de golflengte, maar hebben geen periode gegeven. De periode wordt berekend met de formule:
  4. T = t / n

    T = 40/10 = 4 s

  5. Nu vervangen we de waarden in de formule
  6. 𝑣 = λ / t

    𝑣 = ¼ = 0,25 m / s

Antwoord: 𝑣 = 0,25 m / s

Resonantie

Als het luid is om in één kamer te spreken met een gitaar - je kunt horen hoe de geest erop begon te spelen. In feite viel de frequentie van de snaar samen met de frequentie van de stem en is ontstaan resonantie.

Op de onderstaande grafiek kunt u zien wat Enige frequentie De amplitude neemt dramatisch toe. Deze frequentie wordt genoemd frequentie van resonantie.

Frequentie van resonantie

Frequentie - Dit is de waarde, omgekeerde periode. Het laat zien dat voor hoe laat een oscillatie optreedt.

Frequentieformule

ν = n / t

ν - frequentie [Hz]

T-Time [C]

N - het aantal oscillaties [-]

In de wereld zijn er veel verhalen over hoe de soldaten in voet op de brug gingen, hij viel in de resonantie en iedereen viel. En hier is een ander verhaal over hydrolyses - zoals ze zeggen, first-end

Het team van hydrolyseert - specialisten in de innerlijke wateren - werkte in Altai en bestudeerde de lokale rivier. Een touwbrug werd over de rivier uitgerekt en de lier stond in het midden van de brug, dat helpt het watermonster uit de rivier te brengen, niet naar beneden.

In een van de dagen van de expeditie begon een sterk, bijna stormachtig, wind. De onderzoekers werkten aan de brug en toen ze zich realiseerden dat het niet veilig was om in een touwstructuur in zo'n sterke wind te zijn, begon het te verlaten. Zodra de laatste persoon uit het team een ​​stap van een brug naar de grond maakte, werd de brug samen met de lier in een snuifje voortgebracht. Dit gebeurde vanwege het feit dat de windfrequentie viel met zijn eigen frequentie van de swingende brug. Het is goed dat het verhaal op deze manier eindigde.

De golflengte is de afstand tussen twee opeenvolgende pieken (ruggen) of depressies. De hoogste positie van de golf wordt een piek genoemd. De laagste positie van de golf wordt een depressie genoemd.

De cyclus is een complete oscillatie, bijvoorbeeld, een curve tussen twee richels of twee depressies. De maximale golfafstand van de evenwichtspositie wordt amplitude genoemd.

De afbeelding toont de belangrijkste golfparameters die worden gebruikt in de natuurkunde:

Golfparameters

Definitie en golflengte-formule

Een golf is een verstoring die zich verspreidt vanaf het punt waarop het is ontstaan ​​aan het milieu. Zo'n perturbatie draagt ​​energie over zonder zuivere overdracht.

Mechanische golven

De lengte is de daadwerkelijke afstand afgelegd door een golf, die niet altijd samenvalt met de afstand van het medium of deeltjes waarin de golf wordt verdeeld. Het wordt ook gedefinieerd als een spatiale golfprocesperiode.

Griekse letter "λ" (lambda) in de natuurkunde wordt gebruikt om lengte aan te wijzen In vergelijkingen. Het is omgekeerd evenredig met de frequentie van de golf.

Golflengte

De periode T is de voltooiingstijd van volledige fluctuatie, een maateenheid van een tweede (s).

Een lange golf komt overeen met een lage frequentie en kort - hoog. Lengte wordt gemeten in meters. Het aantal golven dat in elke seconde wordt uitgezonden, wordt frequentie en omgekeerd evenredig aan de periode genoemd.

702.

Verschillende lengtes hebben een andere distributiesnelheid. De snelheid van het licht in water is bijvoorbeeld 3/4 van de snelheid in vacuo.

De ruimtelijke periode van de golf is de afstand die het punt met de permanente fase "vliegt" in het tijdsinterval overeenkomt met de periode van oscillaties.

Frequentiegolf

Frequentie F - het aantal volledige fluctuaties per tijdseenheid. Gemeten in Hertz (HZ).

Met één complete oscillatie per seconde f = 1 Hz; bij 1000 oscillaties per seconde f = 1 kilohertz (kHz); 1 miljoen oscillaties per seconde f = 1 megahertz (1 MHz).

Wetende dat de snelheid van het licht in vacuüm met - 300.000 km / s of 300.000.000 m / s, dan om de golflengte in de frequentie te vertalen die u nodig hebt 3 x 10 8M / S verdeeld in de lengte in meters.

Eenheden van het meten van golflengte λ - nanometers en Angstrom Wanneer de nanometer een miljarda deel is van de meter (1 m = 109 nm) en Angstroma een tien miljard deel van de meter (1 m = 1010 A), dat wil zeggen, is een nanometer gelijk aan 10 angstrom (1 nm = 10 A).

Optisch spectrum

Het licht dat uit de zon komt, is elektromagnetische straling, die met een snelheid van 300.000 km / s beweegt, maar de lengte is niet hetzelfde voor elk foton, maar varieert tussen 400 nm en 700 nm. Lichte golflengte beïnvloedt de kleur.

Wit licht ontleedt op het spectrum van verschillende gekleurde strepen, die elk door de golflengte worden bepaald. Aldus is licht met de kleinste lengte paars, dat ongeveer 400 nm is, en het licht met de grootste lengte is rood, dat is ongeveer 700 nm.

De tabel toont de golflengte afhankelijk van de kleur:

Golflengte

Straling met minder paars lang wordt ultraviolette straling, röntgen- en gamma-stralen genoemd in reducerende volgorde. Straling meer rood wordt infrarood, microgolven en radiogolven genoemd, in oplopende volgorde.

Het limietbereik van de communicatie is afhankelijk van de lengte. De afmetingen van de antenne overschrijden vaak de werklengte van de radio-elektronische agent.

De tekening toont de golflengte en frequentie (NM), afkomstig uit verschillende bronnen:

Golflengte

Voorbeelden van het berekenen van golflengten voor geluid, elektromagnetische en radiogolven

Taaknummer 1

Snelheidssnelheid in water 1450 m / s. Op welke afstand zijn de dichtstbijzijnde punten die oscillaties in tegengestelde fasen uitvoeren, als de oscillatiefrequentie 725 Hz is?

707.

Taaknummer 2.

Voorbij de stationaire waarnemer die zich op de kust van het meer voor 6 s bevindt. 4 CREST van de golf passeerde. De afstand tussen de eerste en derde rugges is 12 m. Bepaal de periode van oscillatie van de golfdeeltjes, de propagatietarief en golflengte.

708.

Taaknummer 3.

De stemligamenten van de zangzang tenor (hoge mannelijke stem) fluctueren met een frequentie van 130 tot 520 Hz. Bepaal de maximale en minimale lengte van de uitgestraalde geluidsgolf in de lucht. Geluidsnelheid in lucht 330 m / s.

708.


Добавить комментарий