Новости

Teoria fali radiowej: Likbebez / Habr

obraz.

Myślę, że wszyscy przekręcili uchwyt radia, przełączając się między "VHF", "DV", "SV" i usłyszałem syk z głośników.

Ale oprócz rozszyfrowania cięć, nie wszyscy rozumieją, że ukrywa się za tymi literami.

Zbrojmy bliżej teorii fal radiowych.

Fala radiowa
obraz.

Długość fali (λ) jest odległością między sąsiednimi herbami fal.

Amplituda (A) jest maksymalnym odchyleniem od średniej wartości z ruchem oscylacyjnym.

Okres (t) - czas jednego kompletnego ruchu oscylacyjnego

Częstotliwość (V) - liczba całkowitych okresów na sekundę

Istnieje formuła, która umożliwia określenie długości fali w częstotliwości:

obraz.

Gdzie: długość fali (m) jest równa stosunku prędkości światła (KM / h) do częstotliwości (kHz)

"VHF", "DV", "SV"

Super długie fale. - V = 3-30 kHz (λ = 10-100 km).

Mają nieruchomość do penetracji grubości wody do 20 m, a w związku z tym są używane do komunikowania się z okrętami podwodnymi, a łódź nie jest konieczna, aby wyskoczyć na tej głębokości, wystarczy rzucić boja radiowe na ten poziom.

Fale te mogą rozprzestrzeniać się do krawędzi ziemi, odległość między powierzchnią ziemi a jonosferem, reprezentuje dla nich "falowód", a także różnią się swobodnie. Długie fale (DV) V = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m).

obraz.

Ten typ fali radiowej ma właściwości do przejścia przeszkody, służy do komunikowania się na duże odległości. Ma również słabą zdolność penetrujące, więc jeśli nie masz zdalnej anteny, trudno złapać stację radiową. Średnie fale. (SV) V = 500-1600 kHz (λ = 600-190 m).

obraz.

Te fale radiowe są dobrze odzwierciedlone od jonosfery, znajdującej się w odległości 100-450 km nad powierzchnią ziemi. Możliwość tych fal jest to, że w ciągu dnia są one wchłaniane przez jonosfera, a efekt odbicia nie występuje. Efekt ten jest używany praktycznie do komunikacji, zwykle kilkuset kilometrów w nocy. Krótkie fale. (KV) V = 3-30 MHz (λ = 100-10 m).

obraz.

Podobnie jak średnie fale, są one dobrze odzwierciedlone od jonosfery, ale w przeciwieństwie do nich, niezależnie od pora dnia. Mogą być dystrybuowane na duże odległości (kilka tysięcy km) ze względu na odbicia z jonosfery i powierzchni ziemi, taka dystrybucja nazywa się SClachkov. Przetworniki światła do tego nie jest wymagane. Fale ultrasteczne (VHF) V = 30 MHz - 300 MHz (λ = 10-1 m).

obraz.

Fale te mogą wyprzedzać przeszkody w wielkości kilku metrów, a także mają dobrą zdolność penetracji. Ze względu na takie właściwości zasięg ten jest szeroko stosowany do radia rozgłoszeniowego. Wadą jest ich stosunkowo szybkie tłumienie podczas spotykania się z przeszkodami.

Istnieje formuła, która umożliwia obliczenie zakresu komunikacji w zakresie VHF:

obraz.

Tak więc na przykład, gdy radiowe transmisje z bryzgiem telewizji Ostankino, wysokości 500 m na antenie odbierającej o wysokości 10 m, odległość komunikacji pod warunkiem bezpośredniej widoczności będzie około 100 km. Wysokie częstotliwości (HF Santimeter Range) V = 300 MHz - 3 GHz (λ = 1-0,1 m).

Nie otaczaj przeszkód i mają dobrą zdolność przenikliwą. Używane w sieciach komórkowych i sieciach Wi-Fi.

Inną interesującą cechą fal tego zakresu jest to, że cząsteczki wody są w stanie wchłaniać ich energię jak najwięcej, jak to możliwe i przekształcić go w termiczny. Ten efekt jest stosowany w kuchenkach mikrofalowych.

Jak widać, sprzęt Wi-Fi i kuchenki mikrofalowe działają w tym samym zakresie i mogą wpływać na wodę, więc śpi w ujęciu z routerem Wi-Fi nie jest warte długo. Niezwykle wysokie częstotliwości (zakres EHF-milimetr) V = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).

Odzwierciedlone przez prawie wszystkie przeszkody, swobodnie przenikają przez jonosfera. Koszt jego właściwości są używane w komunikacie kosmicznej.

Am - fm.

Często urządzenia odbierające mają pozycje przełączników AM-FM, co to jest: JESTEM. - modulacja amplitudy

obraz.

Zmiana tej amplitudy częstotliwości nośnej pod działaniem oscylacji kodujących, na przykład głos z mikrofonu.

Jestem pierwszym rodzajem modulacji wynalazkowanej przez człowieka. Wadach, a także dowolnego typu modulacji analogowej, ma niską odporność na hałas. FM. - modulacja częstotliwości

obraz.

Jest to zmiana częstotliwości nośnej pod wpływem oscylacji kodujących.

Chociaż jest to również typ modulacji analogowej, ale ma wyższą odporność na hałas niż AM i dlatego jest szeroko stosowany w dźwięku transmisji telewizyjnych i transmisji VHF.

W rzeczywistości istnieją podgatunki w opisanych gatunkach modulacji, ale ich opis nie jest zawarty w materiale tego artykułu.

Więcej warunki

Ingerencja - W wyniku odbicia fal z różnych przeszkód, fale fałdowe. W przypadku dodawania w tych samych fazach amplituda początkowej fali może zwiększyć, przy dodawaniu w przeciwnych fazach, amplituda może się zmniejszyć do zera.

Zjawisko to przeważnie objawiane podczas odbierania VHF CM i sygnał telewizyjny.

obraz.

Dlatego na przykład w pokoju, jakość recepcji w telewizji antenowej pokojowej silnie "pływa". Dyfrakcja - Zjawisko, które występuje, gdy fala radiowa jest spełniona z przeszkodami, w wyniku czego fala może zmienić amplitudę, fazę i kierunek.

Zjawisko to wyjaśnia połączenie na KV i SV przez jonosferę, gdy fala odbija się od różnych niejednorodności i naładowanych cząstek, a tym samym zmienia kierunek dystrybucji.

To samo zjawisko wyjaśnia zdolność fal radiowych do propagowania bez widoczności bezpośredniej, bogata powierzchnia ziemi. W tym celu długość fali musi być sprzeczna z przeszkodą.

PS:

Mam nadzieję, że informacje opisane przeze mnie będą przydatne i przyniosą pewne zrozumienie na ten temat.

Fala: wzdłużna i poprzeczna

Zacznijmy od tego fala - Jest to rozprzestrzenianie się oscylacji w przestrzeni.

Fale są Mechaniczne i elektromagnetyczne.

Fale mechaniczne. - Są to te fale, których oscylacje można odczuwać fizycznie, ponieważ oni Założona w elastycznym środowisku.

  • Na przykład dźwięk. Gdy dźwięk ma zastosowanie wewnątrz substancji, możemy poczuć to z dotykiem.

Wyobraź sobie, że stoisz na torach kolejowych. Nie, nie jesteś Anna Karenina, jesteś eksperymentatorem.

Jeśli pociąg zbliża się do ciebie, usłyszysz, że prędzej czy później. Raczej usłyszeć jak najszybciej Fala dźwiękowa przy prędkości 𝑣 = 330 m / s osiągnie twoje uszy.

Jeśli przymocujesz ucho do szyny, stanie się to znacznie szybciej, ponieważ prędkość dźwięku w stałym jest większa niż w powietrzu. Przy okazji, pod wodą prędkość dźwięku jest większa niż w powietrzu, ale mniej niż w stałych.

Jeśli kiedykolwiek dotknąłeś kolumny muzycznej, wiesz, że dźwięk jest odczuwany i dotykowy.

Fale elektromagnetyczne - Są to fale, których nie możemy dotykać.

  • Na przykład fale radiowe, Wi-Fi i światło.

Dla nich wszystkie te same prawa działają, po prostu ich prędkość jest znacznie większa i równa prędkość światła 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 m / s . I mają różne źródła.

Fale również dzieli się na wzdłużnym i poprzecznym:

Fale wzdłużne i poprzeczne

Longitian. - Są to te fale, w których oscylacja występuje wzdłuż kierunku propagacji fali.

  • Króczyły wiatru podczas grzmotów lub fali sejsmicznych (trzęsienia ziemi) są przykładem fal wzdłużnych.

Poprzeczny - fale, których oscylacja występuje w kierunku propagacji fali.

  • Wyobraź sobie, że uruchomiłeś falę ludzi na stadionie - będzie poprzeczny.
  • Widoczne światło i drżące rasy gitary są również falami poprzecznymi.

Fala morska - podłużna lub poprzeczna?

W rzeczywistości ma wzdłużne i poprzeczne elementy, dlatego nie można go przypisać konkretnym typowi.

Długość fali: definicja i obliczenie

Oczywiście każda fala ma charakterystykę. Jedna z tych cech jest długość fali.

Długość fali Nazywany jest odległością między dwoma punktami tej fali, wahani w tej samej fazie. Jeśli jest prostsze, to jest to odległość między dwoma "grzbietami".

Więcej długość fali Możesz zadzwonić na odległość przebytkowaną przez falę w jednym okresie oscylacji.

Okres - Jest to czas, w którym występuje jedna oscylacja. Oznacza to, że jeśli czas otrzymuje rozprzestrzenianie się fali i liczbę oscylacji, możesz obliczyć okres.

Formuła oscylacyjna fali

T = t / n

T - Okres [S]

T - czas [C]

N - liczba oscylacji [-]

Komunikacja z prędkością

Aby usunąć formułę prędkości przez długość fali, konieczne jest przywołanie wzoru szybkości z kinematyki - jest to część fizyki, w której ruch organów bez uwzględnienia wpływu zewnętrznego).

Formuła prędkości

𝑣 = s / t

𝑣 - prędkość [m / s]

S - ścieżka [m]

T - czas [C]

Włączenie do fal można spędzić następujące analogie:

  • sposób - długość fali
  • Okres czasu

I za szybkość, nawet analogia nie jest potrzebna - prędkość prędkości i Afryki.

Fala Formuła Speed.

𝑣 = λ / t

𝑣 - prędkość [m / s]

λ - długość fali [m]

T - Okres [S]

Problem

Łódź robi wahania na falach. Za 40 s dokonała 10 oscylacji. Jaka jest prędkość propagacji fali, jeśli odległość między sąsiednimi herbami fal wynosi 1 m?

Rozwiązanie:

  1. Weź formułę prędkości:
  2. 𝑣 = λ / t

  3. Znamy długość fali, ale nie nadana przez okres. Okres jest obliczany przez wzór:
  4. T = t / n

    T = 40/10 = 4 s

  5. Teraz zastępujemy wartości w formule
  6. 𝑣 = λ / t

    𝑣 = ¼ = 0,25 m / s

Odpowiedź: 𝑣 = 0,25 m / s

Rezonans

Jeśli głośno mówi się o jednym pokoju z gitarą - słyszysz, jak duch zaczął grać na nim. W rzeczywistości częstotliwość ciągu zbiegła się z częstotliwością głosu i pochodzi rezonans.

Na poniższym wykresie możesz zobaczyć co Jakaś częstotliwość Amplituda wzrasta dramatycznie. Ta częstotliwość jest nazywana częstotliwość rezonansu.

Częstotliwość rezonansu

Częstotliwość - To jest wartość, okres odwrotny. Pokazuje, w jakim czasie pojawia się jeden oscylację.

Formuła częstotliwościowa

ν = n / t

ν - Częstotliwość [Hz]

T - czas [C]

N - liczba oscylacji [-]

Na świecie jest wiele opowieści o tym, jak żołnierze poszli w piechotę na moście, wpadł w rezonans i wszyscy spadły. I oto kolejna historia o hydrolitach - jak mówią, pierwszy koniec

Zespół hydrolitów - specjaliści w wodach wewnętrznych - pracował w Ałtaju i studiowała lokalną rzekę. Most linowy został rozciągnięty przez rzekę, a wciągarka stała w środku mostu, co pomaga podnieść próbkę wody z rzeki, nie schodząc do niego.

W jednym z dni wyprawy, silny, niemal burzliwy, zaczął się wiatr. Naukowcy pracowali na moście, a kiedy zdali sobie sprawę, że nie było bezpiecznie w strukturze linowej w tak silnym wiatrze, zaczął go opuszczać. Gdy tylko ostatnia osoba z zespołu zrobiła krok z mostu na ziemię, most wraz z wciągarką został spowity w szczypcie. Stało się to ze względu na fakt, że częstotliwość wiatru zbiegła się z własną częstotliwością mostu wahadłowego. Dobrze jest, że historia zakończyła się w ten sposób.

Długość fali jest odległością między dwoma kolejnymi szczytami (grzbietami) lub depresjami. Najwyższa pozycja fali nazywa się szczytem. Najniższa pozycja fali nazywa się depresją.

Cykl jest kompletny oscylację, na przykład krzywą między dwoma grzbietami lub dwoma zagłębieniami. Maksymalna odległość fali z pozycji równowagi nazywana jest amplituda.

Figura przedstawia główne parametry fali stosowane w fizyce:

Parametry fali

Formuła definicji i długości fali

Fala jest zaburzeniem, które rozprzestrzenia się od punktu, w którym powstał do środowiska. Taka perturbacja przenosi energię bez przelewu czystej substancji.

Fale mechaniczne.

Długość jest rzeczywistą odległością przebytkowaną przez falę, która nie zawsze pokrywa się z odległością pożywki lub cząstek, w których rozprowadzana jest fala. Jest również zdefiniowany jako okres procesu fali przestrzennej.

Grecka litera "λ" (Lambda) w fizyce służy do wyznaczania długości W równaniach. Jest odwrotnie proporcjonalny do częstotliwości fali.

Długość fali

Okres t jest czasem zakończenia całkowitych wahań, jednostki pomiaru drugiego (ów).

Długa fala odpowiada niskiej częstotliwości i krótko - wysoko. Długość mierzy się w metrach. Liczba fal emitowanych w każdej sekundzie nazywana jest częstotliwością i odwrotnie proporcjonalną do tego okresu.

702.

Różne długości mają inną szybkość dystrybucji. Na przykład prędkość światła w wodzie wynosi 3/4 z prędkości pod próżnią.

Okres przestrzenny fali jest odległość, w której punkt ze stałym fazą "leci" w przedziale czasowym odpowiadającym okresowi oscylacji.

Fala częstotliwości

Częstotliwość F - liczba całkowitych wahań na jednostkę czasu. Mierzone w Hertz (Hz).

Z jedną kompletną oscylacją na sekundę F = 1 Hz; przy 1000 oscylacji na sekundę F = 1 Kilohertz (KHZ); 1 milion oscylacji na sekundę F = 1 Megahertz (1 MHz).

Wiedząc, że szybkość światła pod próżnią z - 300 000 km / s, lub 300 000 000 m / s, a następnie przetłumaczyć długość fali w częstotliwości, której potrzebujesz 3 x 10 8M / s podzielone na długości w metrach.

Jednostki pomiaru długości fali λ - nanometrów i angstromów W przypadku gdy nanometr jest czarną częścią miernika (1 m = 109 nm) i Angstroma jest dziesięciostopniową częścią miernika (1 m = 1010 A), czyli nanometr jest równoważny z 10 Angstrom (1 nm = 10 A).

Spektrum optyczne.

Światło pochodzące ze słońca jest promieniowanie elektromagnetyczne, które porusza się z prędkością 300 000 km / s, ale długość nie jest taka sama dla każdego fotonu, ale waha się od 400 nm do 700 nm. Lekka długość fali wpływa na kolor.

Białe światło rozkłada się na spektrum różnych kolorowych pasków, z których każdy jest określony przez jego długość fali. Tak więc światło z najmniejszą długością jest fioletowe, co wynosi około 400 nm, a światło o największej długości jest czerwone, co ma około 700 nm.

Tabela przedstawia długość fali w zależności od koloru:

Długość fali

Promieniowanie z mniej fioletową długą nazwą promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie rentgenowskie i gamma w redukcji. Promieniowanie więcej czerwieni nazywane jest na podczerwień, mikrofale i fale radiowe, w porządku rosnącym.

Gama limitu komunikacji zależy od długości. Wymiary anteny często przekraczają długość roboczej agenta elektronicznego radia.

Rysunek pokazuje długość fali i częstotliwość (NM), emanujące z różnych źródeł:

Długość fali

Przykłady obliczania długości fal dźwięku, elektromagnetycznych i radiowych fal

Numer zadania 1.

Prędkość prędkości w wodzie 1450 m / s. W jakiej odległości znajdują się najbliższe punkty, które wykonują oscylacje w przeciwnych fazach, jeśli częstotliwość oscylacji wynosi 725 Hz?

707.

Zadanie numer 2.

Obok stacjonarnego obserwatora stojącego na brzegu jeziora przez 6 s. 4 grzbiet fali minął. Odległość między pierwszym a trzecimi grzbietami wynosi 12 m. Określenie okresu oscylacji cząstek fali, szybkości propagacji i długości fali.

708.

Numer zadania 3.

Voice Ligamenty Piosenkarza Tenor (wysoki mężczyzna głos) wahają się z częstotliwością od 130 do 520 Hz. Określ maksymalną i minimalną długość promieniowanej fali dźwiękowej w powietrzu. Szybkość dźwięku w powietrzu 330 m / s.

708.


Добавить комментарий