Новости

Radio bølge teori: likbez / habr

bilde.

Jeg tror at alle snudde håndtaket på radioen, byttet mellom "VHF", "DV", "SV" og hørte hiss fra høyttalerne.

Men i tillegg til å dechifrere kutt, forstår ikke alle at det gjemmer seg bak disse bokstavene.

La oss komme nærmere med radio bølge teori.

Radio bølge
bilde.

Bølgelengden (λ) er avstanden mellom tilstøtende kamper av bølgene.

Amplitude (A) er maksimal avvik fra gjennomsnittsverdien med den oscillerende bevegelsen.

Periode (t) - tid på en komplett oscillatorisk bevegelse

Frekvens (V) - Antall totale perioder per sekund

Det er en formel som gjør det mulig å bestemme bølgelengden i frekvensen:

bilde.

Hvor: bølgelengden (M) er lik forholdet mellom lyshastigheten (KM / H) til frekvensen (KHZ)

"VHF", "DV", "SV"

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

De har eiendommen til å trenge inn i tykkelsen på vann til 20 m, og i forbindelse med dette brukes til å kommunisere med ubåter, og båten er ikke nødvendig for å komme opp til denne dybden, det er nok å kaste radiobøyen til dette nivået.

Disse bølgene kan spre seg opp til jordens kant, avstanden mellom jordens overflate og ionosfæren, representerer "bølgelederen" for dem, som de avviger fritt. Lange bølger (DV) v = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m).

bilde.

Denne typen radiobølge har egenskapene til å overeat hindringer, brukes til å kommunisere over lange avstander. Har også en svak gjennomtrengende evne, så hvis du ikke har en ekstern antenne, kan du nesten ikke ta noen radiostasjoner. Medium bølger (SV) v = 500-1600 kHz (λ = 600-190 m).

bilde.

Disse radiobølgene er godt reflektert fra ionosfæren, som ligger i en avstand på 100-450 km over jordens overflate. Muligheten for disse bølgene er at om dagen de absorberes av ionosfæren og refleksjonseffekten ikke oppstår. Denne effekten brukes praktisk talt for kommunikasjon, vanligvis flere hundre kilometer om natten. Korte bølger (KV) V = 3-30 MHz (λ = 100-10 m).

bilde.

Som medium bølger, er de godt reflektert fra ionosfæren, men i motsetning til dem, uavhengig av tidspunktet på dagen. De kan fordeles over lange avstander (flere tusen km) på grunn av refleksjonene fra ionosfæren og jordens overflate, slik fordeling kalles Skakkov. Lysstrømsendere for dette er ikke nødvendig. Ultrashort bølger (VHF) V = 30 MHz - 300 MHz (λ = 10-1 M).

bilde.

Disse bølgene kan overta hindringer i en størrelse på flere meter, og har også en god penetrerende evne. På grunn av slike egenskaper, er dette området mye brukt for kringkastingsradio. Ulempen er deres relativt raske demping når de møtes med hindringer.

Det er en formel som gjør at du kan beregne kommunikasjonsområdet i VHF-serien:

bilde.

Så for eksempel, når radioen sender med Ostankino-TV-basingen, en høyde på 500 m på en mottakende antenne med en høyde på 10 m, vil en avstand for kommunikasjon under betingelse av direkte synlighet være ca. 100 km. Høye frekvenser (HF Santimeter Range) V = 300 MHz - 3 GHz (λ = 1-0,1 m).

Ikke konvolutt hindringer og ha en god penetrerende evne. Brukes i cellulære nettverk og Wi-Fi-nettverk.

En annen interessant funksjon av bølgene i dette området er at vannmolekyler er i stand til å absorbere sin energi så mye som mulig og forvandle den til termisk. Denne effekten brukes i mikrobølgeovner.

Som du kan se, fungerer Wi-Fi-utstyr og mikrobølgeovner i samme rekkevidde og kan påvirke vann, så sover i en omfavnelse med en Wi-Fi-ruteren er ikke verdt lang tid. Ekstremt høyfrekvenser (EHF-millimeter rekkevidde) V = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).

Reflektert av nesten alle hindringer, trent trenger gjennom ionosfæren. På bekostning av egenskapene brukes i romkommunikasjon.

Am - fm.

Ofte har mottaksenhetene posisjonene til AM-FM-bryterne, hva er det: ER. - Amplitudemodulasjon

bilde.

Denne endringen i amplituden til bærerfrekvensen under virkningen av kodende oscillasjoner, for eksempel stemmen fra mikrofonen.

Er den første typen modulasjon oppfunnet av mannen. Av ulempene, så vel som en hvilken som helst analog type modulasjon, har lav lydimmunitet. Fm. - Frekvensmodulasjon

bilde.

Dette er en endring i transportørfrekvensen under påvirkning av kodende oscillasjoner.

Selv om dette også er en analog modulasjonstype, men den har en høyere lydimmunitet enn AM og derfor er mye brukt i lyden av TV-sendinger og VHF-kringkasting.

Faktisk er det underarter i modulasjonsartene som er beskrevet, men beskrivelsen er ikke inkludert i materialet i denne artikkelen.

Mer

Innblanding - Som et resultat av refleksjoner av bølger fra forskjellige hindringer, foldes bølgene. I tilfelle av tilsetning i de samme fasene kan amplituden til den opprinnelige bølgen øke, når de tilsetter i motsatte faser, kan amplituden reduseres opp til null.

Dette fenomenet er for det meste manifestert når du mottar VHF CM og TV-signal.

bilde.

Derfor, for eksempel inne i rommet, kvaliteten på mottak på rommet antenne TV sterkt "flyter". Diffraksjon - Fenomenet som oppstår når en radiobølge er oppfylt med hindringer, som følge av hvilken bølgen kan forandre amplitude, fase og retning.

Dette fenomenet forklarer forbindelsen på KV og SV gjennom ionosfæren, når bølgen gjenspeiles fra forskjellige inhomogeniteter og ladede partikler og derved endrer distribusjonsretningen.

Det samme fenomenet forklarer muligheten for radiobølger for å formidle uten direkte synlighet, den rike jordoverflaten. For dette må bølgelengden være imot hindringen.

PS:

Jeg håper informasjonen som er beskrevet av meg, vil være nyttig og vil gi litt forståelse på dette emnet.

Bølge: langsgående og tverrgående

La oss begynne med det bølge - Dette er spredningen av oscillasjon i rommet.

Bølger er Mekanisk og elektromagnetisk.

Mekaniske bølger - Dette er de bølgene hvis oscillasjoner kan føles fysisk fordi de Etablert i et elastisk miljø.

  • For eksempel, lyd. Når lyden gjelder inne i et stoff, kan vi føle det med berøring.

Tenk deg at du står på jernbanesporene. Nei, du er ikke Anna Karenina, du er en eksperimentør.

Hvis toget nærmer deg, vil du høre det før eller senere. Heller, høre så snart som Lydbølge med en hastighet 𝑣 = 330 m / s vil nå ørene dine.

Hvis du fester et øre til skinnen, vil det skje mye raskere, fordi lydens hastighet i det faste stoffet er større enn i luften. Forresten, under vann, er lydens hastighet større enn i luften, men mindre enn i faste stoffer.

Hvis du noen gang har rørt den musikalske kolonnen, vet du at lyden føles og berører.

Elektromagnetiske bølger - Dette er bølgene som vi ikke kan røre ved.

  • For eksempel, radiobølger, Wi-Fi og lys.

For dem jobber alle de samme lovene, bare deres fart er betydelig større og lik Lyshastighet 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 m / s . Og de har forskjellige kilder.

Bølgene er også laget for å dele seg på langsgående og tverrgående:

Langsgående og tverrgående bølger

Longitian. - Dette er de bølgene der oscillasjonen oppstår langs retningen av bølgeutbredelsen.

  • Vind shakes under torden eller seismiske bølger (jordskjelv) er et eksempel på langsgående bølger.

Tverrgående - Bølger, hvis oscillasjon oppstår over retningen av bølgeutbredelsen.

  • Tenk deg at du lanserte en bølge av mennesker på stadion - det vil bli tverrgående.
  • Synlig lys og rystende gitarstreng er også tverrgående bølger.

Havbølge - langsgående eller tverrgående?

Faktisk har den en langsgående og tverrgående komponenter, derfor kan det ikke tilskrives en bestemt type.

Bølgelengde: Definisjon og beregning

Selvfølgelig har enhver bølge egenskaper. En av disse egenskapene er bølgelengde.

Bølgelengde Det kalles avstanden mellom de to punktene i denne bølgen, svingende i samme fase. Hvis det er enklere, så er dette avstanden mellom de to "ridges".

Mer bølgelengde Du kan ringe avstanden som er reist av bølgen, i en periode med oscillasjon.

Periode - Dette er tiden for hvilken en oscillasjon oppstår. Det vil si at hvis tiden blir gitt spredningen av bølgen og antall oscillasjoner, kan du beregne perioden.

Bølge oscillasjonsformel

T = t / n

T-periode [s]

T-tid [c]

N - antall oscillasjoner [-]

Kommunikasjon med fart

For å fjerne hastighetsformelen gjennom bølgelengden, er det nødvendig å huske frekvensformelen fra kinematikk - dette er en del av fysikk hvor bevegelsen av organer uten å ta hensyn til ekstern påvirkning).

Hastighetsformel

𝑣 = s / t

𝑣 - Hastighet [m / s]

S - sti [m]

T-tid [c]

Snu til bølgene, kan du bruke følgende analogier:

  • vei - bølgelengde
  • Tidsperiode

Og for fart, er selv analogien ikke nødvendig - hastighet og Afrika hastighet.

Formel hastighetsbølge

𝑣 = λ / t

𝑣 - Hastighet [m / s]

λ - bølgelengde [m]

T-periode [s]

Problem

Båten gjør nøling på bølgene. I 40 s laget hun 10 oscillasjoner. Hva er hastigheten på bølgeutbredelse, hvis avstanden mellom tilstøtende bølgekamper er 1 m?

Løsning:

  1. Ta hastighetsformelen:
  2. 𝑣 = λ / t

  3. Vi kjenner bølgelengden, men ikke gitt en periode. Perioden beregnes med formelen:
  4. T = t / n

    T = 40/10 = 4 s

  5. Nå erstatter vi verdiene i formelen
  6. 𝑣 = λ / t

    𝑣 = ¼ = 0,25 m / s

Svar: 𝑣 = 0,25 m / s

Resonans

Hvis det er høyt å snakke i ett rom med en gitar - kan du høre hvordan spøkelsen begynte å spille på den. Faktisk falt frekvensen av strengen med frekvensen av stemmen og oppstått resonans.

På diagrammet nedenfor kan du se hva Noen frekvens Amplituden øker dramatisk. Denne frekvensen kalles Frekvens av resonans.

Frekvens av resonans

Frekvens - Dette er verdien, omvendt perioden. Det viser, for hvilken tid en oscillasjon oppstår.

Frekvensformel

ν = n / t

ν - Frekvens [Hz]

T-tid [c]

N - antall oscillasjoner [-]

I verden er det mange historier om hvordan soldatene gikk i foten på broen, falt han inn i resonansen og alle falt. Og her er en annen historie om hydrolyts - som de sier, første ende

Teamet av hydrolyts - spesialister i det indre vannet - jobbet i Altai og studerte den lokale elven. En taubro ble strukket over elva, og vinsjen stod i sentrum av broen, som bidrar til å øke vannprøven fra elva, ikke gå ned til den.

I en av dagene av ekspedisjonen begynte en sterk, nesten stormfull, vind. Forskerne jobbet på broen, og da de skjønte at det ikke var trygt å være i en tauestruktur i en så sterk vind, begynte å forlate den. Så snart den siste personen fra teamet gjorde et skritt fra en bro til bakken, ble broen sammen med vinsjen som ble spilt inn i en klemme. Dette skjedde på grunn av at vindfrekvensen falt sammen med sin egen frekvens av svingbroen. Det er bra at historien endte på denne måten.

Bølgelengden er avstanden mellom to påfølgende topper (rygger) eller depressioner. Den høyeste posisjonen til bølgen kalles en topp. Den laveste posisjonen til bølgen kalles en depresjon.

Syklusen er en komplett oscillasjon, for eksempel en kurve mellom to rygger eller to depressioner. Maksimal bølgeavstand fra likevektsposisjonen kalles amplitude.

Figuren viser de viktigste bølgeparametrene som brukes i fysikk:

Bølge parametere

Definisjon og bølgelengdeformel

En bølge er en forstyrrelse som sprer seg fra det punktet det stammer fra miljøet. En slik forstyrrelse overfører energi uten ren substansoverføring.

Mekaniske bølger

Lengden er den faktiske avstanden som er reist av en bølge, som ikke alltid sammenfaller med avstanden til mediet, eller partikler hvor bølgen er fordelt på. Det er også definert som en romlig bølgeprosessperiode.

Gresk brev "λ" (Lambda) i fysikk brukes til å betegne lengden I ligninger. Det er omvendt proporsjonal med frekvensen av bølgen.

Bølgelengde

Perioden T er ferdigstillelsen av fullstendig svingning, en måleenhet av et sekund (er).

En lang bølge tilsvarer en lav frekvens og kort - høy. Lengden måles i meter. Antall bølger som sendes ut i hvert sekund, kalles frekvens og omvendt proporsjonal med perioden.

702.

Ulike lengder har en annen distribusjonshastighet. For eksempel er hastigheten på lyset i vann 3/4 fra hastigheten i vakuum.

Den romlige perioden av bølgen er avstanden som punktet med den permanente fasen "flyr" over tidsintervallet som tilsvarer perioden med oscillasjoner.

Frekvensbølge

Frekvens F - Antallet komplette svingninger per tidsenhet. Målt i Hertz (Hz).

Med en komplett oscillasjon per sekund F = 1 Hz; ved 1000 oscillasjoner per sekund F = 1 kilohertz (kHz); 1 million oscillasjoner per sekund f = 1 megahertz (1 MHz).

Å vite at lysets hastighet i vakuum med - 300 000 km / s, eller 300.000.000 m / s, deretter for å oversette bølgelengden i frekvensen du trenger 3 x 10 8M / s delt i lengde i meter.

Måleenheter av bølgelengde λ - Nanometre og Angstroms hvor nanometeret er en milliarda en del av måleren (1 m = 109 nm) og angstrom er en ti milliarder del av måleren (1 m = 1010 A), det vil si et nanometer tilsvarende 10 Angstrom (1 NM = 10 a).

Optisk spektrum

Lyset som kommer fra solen er elektromagnetisk stråling, som beveger seg med en hastighet på 300 000 km / s, men lengden er ikke den samme for noen foton, men varierer mellom 400 nm og 700 nm. Lett bølgelengde påvirker fargen.

Hvitt lys dekomponerer på spekteret av forskjellige fargede striper, som hver bestemmes av bølgelengden. Således er lys med den minste lengden lilla, som er ca. 400 nm, og lyset med den største lengden er rød, som er ca. 700 nm.

Tabellen viser bølgelengden, avhengig av fargen:

Bølgelengde

Stråling med mindre lilla lang kalles ultrafiolett stråling, røntgen og gammastråler i reduksjonsordren. Stråling mer rød kalles infrarød, mikrobølger og radiobølger, i stigende rekkefølge.

Grenseområdet for kommunikasjon avhenger av lengden. Dimensjonene til antennen overskrider ofte arbeidslengden på radio elektronisk agent.

Tegningen viser bølgelengden og frekvensen (NM), som kommer fra forskjellige kilder:

Bølgelengde

Eksempler på beregning av bølgelengder for lyd, elektromagnetiske og radiobølger

Oppgave nummer 1

Hastighetshastighet i vann 1450 m / s. På hvilken avstand er de nærmeste punktene som utfører oscillasjoner i motsatte faser, hvis oscillasjonsfrekvensen er 725 Hz?

707.

Oppgave nummer 2.

Forbi den stasjonære observatøren som står på kysten av innsjøen for 6 s. 4 Crest av bølgen passerte. Avstanden mellom de første og tredje rygger er 12 m. Bestem perioden for oscillasjon av bølgepartiklene, forplantningshastigheten og bølgelengden.

708.

Oppgave nummer 3.

Stemmebåndene til sangeren som synger tenor (høy mannlig stemme) svinger med en frekvens på 130 til 520 Hz. Bestem maksimal og minimumslengde på den utstrålede lydbølgen i luften. Hold hastighet i luft 330 m / s.

708.


Добавить комментарий