Новости

Radiovågsteori: Likbez / HABR

bild.

Jag tror att alla vridde radioens handtag, byter mellan "VHF", "DV", "SV" och hörde hiss från högtalarna.

Men förutom att dechiffrera nedskärningar förstår inte alla att det gömmer sig bakom dessa bokstäver.

Låt oss komma närmare med radiovågteori.

Radiovåg
bild.

Våglängden (λ) är avståndet mellan intilliggande vapen i vågorna.

Amplitud (a) är den maximala avvikelsen från medelvärdet med den oscillerande rörelsen.

Period (t) - tid för en fullständig oscillerande rörelse

Frekvens (V) - Antalet totala perioder per sekund

Det finns en formel som tillåter bestämning av våglängden i frekvens:

bild.

Var: våglängden (m) är lika med förhållandet mellan ljusets hastighet (km / h) till frekvensen (KHz)

"VHF", "DV", "SV"

Super Long Waves V = 3-30 kHz (λ = 10-100 km).

De har egenskapen att penetrera tjockleken på vatten till 20 m och i samband med detta används för att kommunicera med ubåtar, och båten är inte nödvändig för att dyka upp till det här djupet, det är tillräckligt att kasta radiobojen till denna nivå.

Dessa vågor kan sprida sig upp till jordens kant, avståndet mellan jordens yta och jonosfären, representerar "vågledaren" för dem, längs vilka de skiljer sig fritt. Långa vågor (DV) v = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m).

bild.

Denna typ av radiovåg har egenskaperna för överdrivna hinder, används för att kommunicera över långa avstånd. Har också en svag penetrerande förmåga, så om du inte har en fjärrantenn, kan du knappt fånga någon radiostation. Medelvågor (SV) v = 500-1600 kHz (λ = 600-190 m).

bild.

Dessa radiovågor är väl reflekterade från jonosfären, belägen på ett avstånd av 100-450 km över jordens yta. Möjligheten för dessa vågor är att de under dagtiden absorberas av jonosfären och reflektionseffekten uppstår inte. Denna effekt används praktiskt för kommunikation, vanligtvis flera hundra kilometer på natten. Korta vågor (KV) v = 3-30 mHz (λ = 100-10 m).

bild.

Liksom mediumvågor, är de väl reflekterade från jonosfären, men i motsats till dem, oavsett tid på dagen. De kan distribueras över långa avstånd (flera tusen km) på grund av reflektionerna från jonosfären och jordens yta, kallas en sådan fördelning Skakkov. Lätta strömförsändare för detta är inte nödvändigt. Ultrashort vågor (VHF) v = 30 MHz - 300 MHz (A = 10-1 M).

bild.

Dessa vågor kan ta över hinder i en storlek på flera meter, och har också en bra penetrerande förmåga. På grund av sådana egenskaper används detta intervall i stor utsträckning för sändningsradio. Nackdelen är deras relativt snabb dämpning när de möts med hinder.

Det finns en formel som låter dig beräkna kommunikationsortimentet i VHF-sortimentet:

bild.

Så, till exempel, när radiosändningar med Ostankino-tv-bashing, en höjd av 500 m på en mottagande antenn med en höjd av 10 m, kommer ett avstånd av kommunikation under ledning av direkt synlighet att vara ca 100 km. Högfrekvenser (HF Santimeter Range) V = 300 MHz - 3 GHz (λ = 1-0,1 m).

Känn inte hinder och ha en bra penetrerande förmåga. Används i cellulära nätverk och Wi-Fi-nätverk.

En annan intressant egenskap hos vågorna i detta sortiment är att vattenmolekyler kan absorbera sin energi så mycket som möjligt och omvandla den till termisk. Denna effekt används i mikrovågsugnar.

Som du kan se arbetar Wi-Fi-utrustning och mikrovågsugnar i samma sortiment och kan påverka vatten, så att sova i en omfamning med en Wi-Fi-router är inte värt en lång tid. Extremt högfrekvenser (EHF-Millimeter Range) V = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).

Reflekteras av nästan alla hinder, tränger fritt genom jonosfären. På bekostnad av dess egenskaper används i rymdkommunikation.

AM - FM.

Ofta har mottagningsanordningarna positionerna hos AM-FM-omkopplarna, vad är det: Är. - amplitudmodulering

bild.

Denna förändring i amplituden av bärfrekvensen under verkan av kodande oscillationer, till exempel röst från mikrofonen.

Am är den första typen av modulering enligt människan. Av nackdelarna, såväl som någon analog typ av modulering, har låg ljudimmunitet. FM. - frekvensmodulering

bild.

Detta är en förändring i bärfrekvensen under påverkan av kodande oscillationer.

Även om detta också är en analog moduleringstyp, men den har en högre ljudimmunitet än AM och används därför i stor utsträckning i ljudet av TV-sändningar och VHF-sändning.

Faktum är att det finns underarter i de beskrivna moduleringsarten, men deras beskrivning ingår inte i materialet i denna artikel.

Fler villkor

Interferens - Som ett resultat av reflektioner av vågor från olika hinder viks vågorna. Vid tillsats i samma faser kan amplituden hos den initiala vågen öka, vid tillsats av motsatta faser, kan amplituden minska upp till noll.

Detta fenomen manifesteras mestadels när man tar emot VHF CM och TV-signal.

bild.

Därför, till exempel inuti rummet, kvaliteten på mottagningen på rummet antenn tv starkt "floats". Diffraktion - Fenomenet som uppstår när en radiovåg är uppfylld med hinder, som ett resultat av vilket vågan kan ändra amplituden, fasen och riktningen.

Detta fenomen förklarar anslutningen på KV och SV genom jonosfären, när vågen reflekteras från olika inhomogeniteter och laddade partiklar och därigenom förändrar distributionsriktningen.

Samma fenomen förklarar förmågan hos radiovågor att sprida utan direkt synlighet, den rika jordytan. För detta måste våglängden motsätta sig hindret.

PS:

Jag hoppas att informationen som beskrivs av mig kommer att vara användbar och kommer att få lite förståelse för detta ämne.

Våg: längsgående och tvärgående

Låt oss börja med det Vinka - Detta är spridningen av oscillation i rymden.

Vågor är Mekanisk och elektromagnetisk.

Mekaniska vågor - Det här är de vågor vars svängningar kan kännas fysiskt för att de Etablerad i en elastisk miljö.

  • Till exempel ljud. När ljudet gäller inuti ett ämne kan vi känna det med touch.

Tänk dig att du står på järnvägsspåren. Nej, du är inte Anna Karenina, du är en experimenter.

Om tåget närmar sig dig, hör du det förr eller senare. Helt hörs så snart som Ljudvåg med en hastighet 𝑣 = 330 m / s kommer att nå dina öron.

Om du lägger ett öra till skenan kommer det att hända mycket snabbare, eftersom ljudets hastighet i det fasta ämnet är större än i luften. Förresten, under vatten är ljudets hastighet större än i luften, men mindre än i fasta ämnen.

Om du någonsin rörde den musikaliska kolumnen vet du att ljudet känns och berör.

Elektromagnetiska vågor - Det här är de vågor som vi inte kan röra.

  • Till exempel radiovågor, Wi-Fi och ljus.

För dem arbetar alla samma lagar, helt enkelt deras hastighet är betydligt större och lika med Ljushastighet 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 m / s . Och de har olika källor.

Vågorna är också gjorda för att dela på längsgående och tvärgående:

Longitudinella och tvärgående vågor

Longitisk - Det här är de vågor där oscillationen sker längs vågförökningens riktning.

  • Vindskakningar under åska eller seismiska vågor (jordbävningar) är ett exempel på longitudinella vågor.

Tvärgående - Vågor, vars oscillation sker över vågutbredningsriktningen.

  • Föreställ dig att du lanserade en våg av människor på arenan - det kommer att vara tvärgående.
  • Synlig ljus och skakande gitarrsträng är också tvärgående vågor.

Havsvåg - längsgående eller tvärgående?

Faktum är att den har en längsgående och tvärgående komponenter, därför kan det inte hänföras till en viss typ.

Våglängd: Definition och beräkning

Naturligtvis har någon våg egenskaper. En av dessa egenskaper är våglängd.

Våglängd Det kallas avståndet mellan de två punkterna i denna våg, fluktuerar i samma fas. Om det är enklare, så är det avståndet mellan de två "åsarna".

Mer våglängd Du kan ringa avståndet som reste av vågen, i en period av oscillation.

Period - Det här är den tid för vilken en oscillation uppstår. Det är, om tiden ges vågans spridning och antalet oscillationer, kan du beräkna perioden.

Vågoscillation formel

T = t / n

T - period [s]

T-tiden [c]

N - Antalet oscillationer [-]

Kommunikation med hastighet

För att ta bort hastighetsformeln genom våglängden är det nödvändigt att återkalla hastighetsformeln från kinematik - det här är en sektion av fysik där kroppens rörelse utan hänsyn till externt inflytande).

Hastighetsformel

𝑣 = s / t

𝑣 - hastighet [m / s]

S - vägen [m]

T-tiden [c]

När du vänder på vågorna kan du spendera följande analogier:

  • sätt - våglängd
  • Tidsperiod

Och för hastighet, är även analogi inte nödvändig - hastighet och Afrika.

Formel Speed ​​Wave

𝑣 = λ / t

𝑣 - hastighet [m / s]

λ - våglängd [m]

T - period [s]

Problem

Båten tvekar på vågorna. För 40 s gjorde hon 10 svängningar. Vad är hastigheten på vågutbredning, om avståndet mellan intilliggande vågkammar är 1 m?

Lösning:

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

  3. Vi känner våglängden, men inte ges en period. Perioden beräknas med formeln:
  4. T = t / n

    T = 40/10 = 4 s

  5. Nu ersätter vi värdena i formeln
  6. 𝑣 = λ / t

    𝑣 = ¼ = 0,25 m / s

Svar: 𝑣 = 0,25 m / s

Resonans

Om det är högt att prata i ett rum med gitarr - kan du höra hur spöket började spela på den. Faktum är att strängens frekvens sammanföll med frekvensen av rösten och har sitt ursprung resonans.

På diagrammet nedan kan du se vad Någon frekvens Amplituden ökar dramatiskt. Denna frekvens kallas frekvensen av resonans.

Resonansfrekvens

Frekvens - Detta är värdet, omvänd period. Det visar, för vilken tid en oscillation uppstår.

Frekvensformel

v = n / t

v - frekvens [Hz]

T-tiden [c]

N - Antalet oscillationer [-]

I världen finns det många historier om hur soldaterna gick till fots på bron, han föll i resonansen och alla föll. Och här är en annan historia om hydrolyter - som de säger, först

Teamet av hydrolyter - specialister i det inre vattnet - arbetade i Altai och studerade den lokala floden. Ett repbro sträckte sig över floden, och vinschen stod i mitten av bron, vilket hjälper till att höja vattenprovet från floden, inte gå ner till det.

I en av expeditionens dagar började en stark, nästan stormig vind. Forskarna arbetade på bron, och när de insåg att det inte var säkert att vara i en repstruktur i en så stark vind, började lämna den. Så snart den sista personen från laget gjorde ett steg från en bro till marken, gjordes bron tillsammans med vinschen i en nypa. Detta hände på grund av att vindfrekvensen sammanföll med sin egen frekvens av den svängande bron. Det är bra att historien slutade på det här sättet.

Våglängden är avståndet mellan två på varandra följande toppar (åsar) eller fördjupningar. Vågens högsta position kallas en topp. Den lägsta positionen av vågan kallas en depression.

Cykeln är en fullständig oscillation, till exempel en kurva mellan två åsar eller två fördjupningar. Det maximala vågavståndet från jämviktspositionen kallas amplitud.

Figuren visar de viktigaste vågparametrarna som används i fysik:

Vågparametrar

Definition och våglängdsformel

En våg är en störning som sprider sig från den punkt där den härrörde till miljön. En sådan störning överför energi utan ren substansöverföring.

Mekaniska vågor

Längden är det faktiska avståndet som reste av en våg, som inte alltid sammanfaller med avståndet för mediet eller partiklar i vilka vågen fördelas. Det definieras också som en rumslig vågprocessperiod.

Grekisk brev "λ" (lambda) i fysik används för att ange längd I ekvationer. Det är omvänt proportionellt mot vågens frekvens.

Våglängd

Perioden T är slutförandet av fullständig fluktuation, en måttenhet på en sekund (er).

En långvåg motsvarar en låg frekvens och kort hög. Längd mäts i meter. Antalet vågor som emitteras i varje sekund kallas frekvens och omvänt proportionellt mot perioden.

702.

Olika längder har en annan distributionshastighet. Till exempel är ljushastigheten i vatten 3/4 från hastigheten i vakuum.

Vågens rymdperiod är avståndet att punkten med den permanenta fasen "flyger" över det tidsintervall som motsvarar oscillationsperioden.

Frekvensvåg

Frekvens F - Antalet fullständiga fluktuationer per tidsenhet. Mätt i Hertz (Hz).

Med en fullständig oscillation per sekund F = 1 Hz; vid 1000 oscillationer per sekund F = 1 kilohertz (KHz); 1 miljon oscillationer per sekund F = 1 megahertz (1 MHz).

Att veta att ljusets hastighet i vakuum med - 300 000 km / s eller 300.000.000 m / s, för att översätta våglängden i den frekvens du behöver 3 x 10 8M / s uppdelad i längd i meter.

Mätenheter av våglängd A - nanometer och ångström där nanometern är en miljard del av mätaren (1 m = 109 nm) och angström är en tio miljarder del av mätaren (1 m = 1010 a), det vill säga en nanometer ekvivalent med 10 angstrom (1 nm = 10a).

Optisk spektrum

Det ljus som kommer från solen är elektromagnetisk strålning, som rör sig med en hastighet på 300 000 km / s, men längden är inte densamma för någon foton, men varierar mellan 400 nm och 700 nm. Ljusvåglängden påverkar färgen.

Vitt ljus sönderdelas på spektrumet av olika färgade ränder, vilka var och en bestäms av dess våglängd. Således är ljus med den minsta längd lila, vilket är ca 400 nm, och ljuset med den största längden är röd, vilket är ca 700 nm.

Tabellen visar våglängden beroende på färg:

Våglängd

Strålning med mindre lila lång kallas ultraviolett strålning, röntgen- och gammastrålar i reducerande ordning. Strålning mer röd kallas infraröd, mikrovågor och radiovågor, i stigande ordning.

Gränsområdet för kommunikation beror på längden. Antennens dimensioner överstiger ofta arbetslängden för radioelektroniket.

Ritningen visar våglängden och frekvensen (nm), som härrör från olika källor:

Våglängd

Exempel på beräkning av våglängder för ljud, elektromagnetiska och radiovågor

Uppgiftsnummer 1

Hastighetshastighet i vatten 1450 m / s. På vilket avstånd är de närmaste punkterna som utför oscillationer i motsatta faser, om oscillationsfrekvensen är 725 Hz?

707.

Uppgiftsnummer 2.

Förbi den stationära observatören som står på stranden av sjön för 6 s. 4 Crest of the Wave passerade. Avståndet mellan de första och tredje åsarna är 12 m. Bestäm perioden för oscillation av vågpartiklarna, förökningshastigheten och våglängden.

708.

Uppgiftsnummer 3.

Sångarsångens sångsledningsmedel (hög manlig röst) fluktuerar med en frekvens på 130 till 520 Hz. Bestäm den maximala och minsta längden på den utstrålade ljudvågen i luften. Ljudhastighet i luft 330 m / s.

708.


Добавить комментарий