Новости

Lý thuyết sóng vô tuyến: Likebez / Habr

hình ảnh.

Tôi nghĩ rằng tất cả mọi người xoắn tay cầm của radio, chuyển đổi giữa "vhf", "DV", "SV" và nghe thấy tiếng thở từ loa.

Nhưng bên cạnh việc giải mã các cắt giảm, không phải ai cũng hiểu rằng nó che giấu đằng sau những chữ cái này.

Hãy đến gần hơn với lý thuyết sóng vô tuyến.

Sóng radio
hình ảnh.

Bước sóng (λ) là khoảng cách giữa các mào liền kề của sóng.

Biên độ (a) là độ lệch tối đa từ giá trị trung bình với chuyển động dao động.

Giai đoạn (t) - thời gian của một phong trào dao động hoàn chỉnh

Tần suất (V) - Số lượng tổng số mỗi giây

Có một công thức cho phép xác định bước sóng trong tần số:

hình ảnh.

Trong đó: Bước sóng (M) bằng tỷ lệ tốc độ ánh sáng (km / h) đến tần số (kHz)

"VHF", "DV", "SV"

Sóng siêu dài - v = 3-30 kHz (λ = 10-100 km).

Họ có tài sản để xâm nhập vào độ dày của nước đến 20 m và liên quan đến điều này được sử dụng để giao tiếp với tàu ngầm và thuyền không cần thiết để bật lên độ sâu này, nó đủ để ném phao radio đến mức này.

Những con sóng này có thể lây lan lên mép trái đất, khoảng cách giữa bề mặt trái đất và khí tố, đại diện cho "ống dẫn sóng" cho chúng, dọc theo đó chúng khác nhau một cách tự do. Sóng dài (DV) v = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m).

hình ảnh.

Loại sóng radio này có các thuộc tính cho chướng ngại vật ăn quá nhiều, được sử dụng để giao tiếp trong khoảng cách xa. Cũng có khả năng thâm nhập yếu, vì vậy nếu bạn không có ăng-ten từ xa, bạn khó có thể bắt bất kỳ đài phát thanh nào. Sóng trung bình (SV) v = 500-1600 kHz (λ = 600-190 m).

hình ảnh.

Những sóng radio này được phản chiếu tốt từ Lý thể, nằm ở khoảng cách 100-450 km trên bề mặt Trái đất. Khả năng của những con sóng này là vào ban ngày chúng được Lý thể và hiệu ứng phản xạ không xảy ra. Hiệu ứng này được sử dụng thực tế để liên lạc, thường là vài trăm km vào ban đêm. Sóng ngắn (KV) v = 3-30 MHz (λ = 100-10 m).

hình ảnh.

Giống như sóng trung bình, chúng được phản chiếu tốt từ khí tố, nhưng trái ngược với chúng, bất kể thời gian trong ngày. Chúng có thể được phân phối trong khoảng cách xa (vài nghìn km) do sự phản xạ từ khí tố và bề mặt của trái đất, phân phối như vậy được gọi là Skachkov. Máy phát công suất ánh sáng cho điều này là không cần thiết. Sóng Ultrashort. (VHF) v = 30 MHz - 300 MHz (λ = 10-1 m).

hình ảnh.

Những sóng này có thể vượt chướng ngại vật ở kích thước vài mét, và cũng có khả năng thâm nhập tốt. Do các thuộc tính như vậy, phạm vi này được sử dụng rộng rãi cho đài phát thanh phát sóng. Nhược điểm là sự suy giảm tương đối nhanh của họ khi gặp gỡ những trở ngại.

Có một công thức cho phép bạn tính toán phạm vi giao tiếp trong phạm vi VHF:

hình ảnh.

Vì vậy, ví dụ, khi radio phát sóng với bash tivic Ostankino, chiều cao 500 m trên ăng ten nhận với chiều cao 10 m, khoảng cách liên lạc theo điều kiện khả năng hiển thị trực tiếp sẽ là khoảng 100 km. Tần số cao (phạm vi Santimet HF) V = 300 MHz - 3 GHz (λ = 1-0,1 m).

Không bao bọc chướng ngại vật và có một khả năng thâm nhập tốt. Được sử dụng trong mạng di động và mạng Wi-Fi.

Một tính năng thú vị khác của sóng của phạm vi này là các phân tử nước có khả năng hấp thụ năng lượng của chúng càng nhiều càng tốt và biến nó thành nhiệt. Hiệu ứng này được sử dụng trong lò vi sóng.

Như bạn có thể thấy, thiết bị Wi-Fi và lò vi sóng hoạt động trong cùng một phạm vi và có thể ảnh hưởng đến nước, vì vậy đang ngủ trong một vòng tay với bộ định tuyến Wi-Fi không đáng giá một thời gian dài. Tần số cực cao (phạm vi milimet ehf) V = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).

Phản ánh bởi hầu hết tất cả các chướng ngại vật, tự do xâm nhập qua Lý thể. Với chi phí của các thuộc tính của nó được sử dụng trong giao tiếp không gian.

AM - FM.

Thông thường, các thiết bị nhận có vị trí của các công tắc AM-FM, nó là gì: SÁNG. - Điều chế biên độ.

hình ảnh.

Điều này thay đổi biên độ của tần số sóng mang theo tác động của dao động mã hóa, ví dụ, giọng nói từ micrô.

AM là loại điều chế đầu tiên được phát minh bởi con người. Về những nhược điểm, cũng như bất kỳ loại điều chế tương tự nào, có khả năng miễn dịch tiếng ồn thấp. FM. - Điều chế tần số.

hình ảnh.

Đây là một sự thay đổi trong tần số sóng mang dưới ảnh hưởng của dao động mã hóa.

Mặc dù, đây cũng là một loại điều chế tương tự, nhưng nó có khả năng miễn dịch tiếng ồn cao hơn và do đó được sử dụng rộng rãi trong âm thanh phát sóng TV và phát sóng VHF.

Trên thực tế, có phân loài trong các loài điều chế được mô tả, nhưng mô tả của chúng không được bao gồm trong tài liệu của bài viết này.

Nhiều thuật ngữ hơn

Sự can thiệp - Là kết quả của sự phản chiếu của sóng từ các chướng ngại vật khác nhau, sóng gấp. Trong trường hợp bổ sung trong cùng một pha, biên độ của sóng ban đầu có thể tăng, khi thêm theo các pha đối diện, biên độ có thể giảm lên đến 0.

Hiện tượng này chủ yếu được biểu hiện khi nhận được tín hiệu VHF CM và TV.

hình ảnh.

Do đó, ví dụ trong phòng, chất lượng tiếp tân trên ăng-ten phòng mạnh "phao" mạnh mẽ. Nhiễu xạ - Hiện tượng xảy ra khi một sóng vô tuyến được đáp ứng với các chướng ngại vật, do đó, sóng có thể thay đổi biên độ, pha và hướng.

Hiện tượng này giải thích kết nối trên KV và SV thông qua Lý lẽ, khi sóng được phản ánh từ các hạt không đồng nhất và các hạt tích điện và do đó thay đổi hướng phân phối.

Hiện tượng tương tự giải thích khả năng của sóng vô tuyến để lan truyền mà không có khả năng hiển thị trực tiếp, bề mặt đất giàu có. Đối với điều này, bước sóng phải trái ngược với chướng ngại vật.

PS:

Tôi hy vọng thông tin được mô tả bởi tôi sẽ hữu ích và sẽ mang lại một số hiểu về chủ đề này.

Sóng: dọc và ngang

Hãy bắt đầu với điều đó làn sóng - Đây là sự lây lan của dao động trong không gian.

Sóng là Cơ khí và điện từ.

Sóng cơ học - đây là những làn sóng có dao động có thể cảm thấy thể chất vì chúng Được thành lập trong một môi trường đàn hồi.

  • Ví dụ, âm thanh. Khi âm thanh áp dụng bên trong một chất, chúng ta có thể cảm thấy nó với cảm ứng.

Hãy tưởng tượng rằng bạn đang đứng trên đường ray xe lửa. Không, bạn không phải là Anna Karenina, bạn là một người thí nghiệm.

Nếu tàu đang đến gần bạn, bạn sẽ nghe nó sớm hay muộn. Thay vào đó, nghe ngay khi Sóng âm thanh ở tốc độ 𝑣 = 330 m / s sẽ đến tai của bạn.

Nếu bạn gắn một tai vào đường ray, nó sẽ xảy ra nhanh hơn nhiều, vì tốc độ âm thanh trong chất rắn lớn hơn trong không khí. Nhân tiện, dưới nước, tốc độ âm thanh lớn hơn trong không khí, nhưng ít hơn so với chất rắn.

Nếu bạn đã từng chạm vào cột âm nhạc, bạn biết rằng âm thanh được cảm nhận và chạm vào.

Sóng điện từ - Đây là những sóng mà chúng ta không thể chạm vào.

  • Ví dụ, sóng radio, wi-fi và ánh sáng.

Đối với họ, tất cả các luật tương tự đều hoạt động, đơn giản là tốc độ của họ lớn hơn đáng kể và bằng Tốc độ ánh sáng 𝑣 = 3 * 10 ^ 8 m / s . Và họ có các nguồn khác nhau.

Sóng cũng được thực hiện để phân chia theo chiều dọc và ngang:

Sóng dọc và ngang

LongitiS. - Đây là những sóng đó trong đó dao động xảy ra dọc theo hướng lan truyền sóng.

  • Gió run lên trong sấm sét hoặc sóng địa chấn (động đất) là một ví dụ về sóng dọc.

Ngang - Sóng, có dao động xảy ra trên hướng lan truyền sóng.

  • Hãy tưởng tượng rằng bạn đã phát động một làn sóng người ở sân vận động - nó sẽ ngang.
  • Chuỗi guitar có thể nhìn thấy và run rẩy cũng là sóng ngang.

Sóng biển - dọc hoặc ngang?

Trong thực tế, nó có một thành phần dọc và ngang, do đó nó không thể được quy cho một loại cụ thể.

Bước sóng: Định nghĩa và tính toán

Tất nhiên, bất kỳ sóng nào có đặc điểm. Một trong những đặc điểm này là bước sóng.

Bước sóng. Nó được gọi là khoảng cách giữa hai điểm của sóng này, dao động trong cùng một pha. Nếu nó đơn giản hơn, thì đây là khoảng cách giữa hai rặng núi.

Hơn bước sóng. Bạn có thể gọi khoảng cách di chuyển bằng sóng, trong một thời gian dao động.

Giai đoạn = Stage - Đây là thời gian mà một dao động xảy ra. Đó là, nếu thời gian được đưa ra sự lây lan của sóng và số lượng dao động, bạn có thể tính thời gian.

Công thức dao động sóng

T = t / n

T - giai đoạn [s]

T - thời gian [c]

N - Số lượng dao động [-]

Truyền thông ở tốc độ

Để loại bỏ công thức tốc độ thông qua bước sóng, cần phải nhớ lại công thức tỷ lệ từ động học - đây là một phần vật lý trong đó sự di chuyển của các cơ thể mà không tính đến ảnh hưởng bên ngoài).

Công thức tốc độ

𝑣 = s / t

- Tốc độ [M / s]

S - Đường dẫn [M]

T - thời gian [c]

Chuyển sang sóng, bạn có thể dành các tương tự sau:

  • cách - bước sóng
  • Thời gian - giai đoạn

Và đối với tốc độ, ngay cả sự tương tự là không cần thiết - tốc độ và tốc độ châu Phi.

Sóng tốc độ công thức

= λ / t

- Tốc độ [M / s]

λ - bước sóng [m]

T - giai đoạn [s]

Vấn đề

Chiếc thuyền do dự trên sóng. Trong 40 giây, cô đã tạo ra 10 dao động. Tốc độ lan truyền sóng, nếu khoảng cách giữa các mào sóng liền kề là 1 m?

Dung dịch:

  1. Lấy công thức tốc độ:
  2. = λ / t

  3. Chúng tôi biết bước sóng, nhưng không được cho một khoảng thời gian. Giai đoạn được tính theo công thức:
  4. T = t / n

    T = 40/10 = 4 s

  5. Bây giờ chúng tôi thay thế các giá trị trong công thức
  6. = λ / t

    = ¼ = 0,25 m / s

Trả lời: 𝑣 = 0,25 m / s

cộng hưởng

Nếu nó to để nói trong một phòng với một cây đàn guitar - bạn có thể nghe thấy cách ma bắt đầu chơi trên đó. Trong thực tế, tần số của chuỗi trùng khớp với tần số của giọng nói và bắt nguồn cộng hưởng.

Trên biểu đồ bên dưới bạn có thể thấy những gì Một số tần số Biên độ tăng đáng kể. Tần số này được gọi là tần suất cộng hưởng.

Tần suất cộng hưởng

Tính thường xuyên - Đây là giá trị, thời gian đảo ngược. Nó hiển thị, cho thời gian một dao động xảy ra.

Công thức tần số

ν = n / t

ν - Tần số [Hz]

T - thời gian [c]

N - Số lượng dao động [-]

Trên thế giới có rất nhiều câu chuyện về cách những người lính đi bộ trên cây cầu, anh ta rơi vào sự cộng hưởng và mọi người đều ngã xuống. Và đây là một câu chuyện khác về thủy phân - như họ nói, đầu tiên

Đội thủy phân - các chuyên gia trong vùng biển bên trong - làm việc tại Altai và nghiên cứu dòng sông địa phương. Một cây cầu dây được kéo dài qua sông, và tời đang đứng ở trung tâm của cây cầu, giúp nâng mẫu nước từ sông, không đi xuống nó.

Trong một trong những ngày của đoàn thám hiểm, một cơn gió mạnh, gần như bão, gió bắt đầu. Các nhà nghiên cứu đã làm việc trên cây cầu, và khi họ nhận ra rằng nó không an toàn khi ở trong một cấu trúc dây thừng trong một cơn gió mạnh như vậy, bắt đầu rời khỏi nó. Ngay sau khi người cuối cùng từ đội thực hiện một bước từ cây cầu xuống đất, cây cầu cùng với tời được sinh ra thành một nhúm. Điều này đã xảy ra do thực tế là tần số gió trùng với tần số riêng của cây cầu đu quay. Thật tốt khi câu chuyện kết thúc theo cách này.

Bước sóng là khoảng cách giữa hai đỉnh liên tiếp (các đường gờ) hoặc áp thấp. Vị trí cao nhất của sóng được gọi là đỉnh. Vị trí thấp nhất của sóng được gọi là trầm cảm.

Chu trình là một dao động hoàn toàn, ví dụ, một đường cong giữa hai đường gờ hoặc hai vết lõm. Khoảng cách sóng tối đa từ vị trí cân bằng được gọi là biên độ.

Hình hiển thị các thông số sóng chính được sử dụng trong Vật lý:

Thông số sóng.

Định nghĩa và công thức bước sóng

Một làn sóng là một nhiễu loạn lây lan từ điểm mà nó bắt nguồn từ môi trường. Như một sự nhiễu loạn thay đổi năng lượng mà không cần chuyển chất thuần túy.

Sóng cơ học

Chiều dài là khoảng cách thực tế được di chuyển bởi một sóng, không phải lúc nào cũng trùng với khoảng cách của môi trường hoặc các hạt trong đó sóng được phân phối. Nó cũng được định nghĩa là một giai đoạn quá trình sóng không gian.

Thư Hy Lạp "λ" (lambda) trong vật lý được sử dụng để chỉ định độ dài Trong các phương trình. Nó là tỷ lệ nghịch với tần số của sóng.

Bước sóng.

Khoảng thời gian T là thời gian hoàn thành của biến động hoàn toàn, một đơn vị đo của (các) giây.

Một sóng dài tương ứng với tần số thấp và ngắn - cao. Chiều dài được đo bằng mét. Số lượng sóng phát ra trong mỗi giây được gọi là tần số và tỷ lệ nghịch với giai đoạn này.

702.

Độ dài khác nhau có một tỷ lệ phân phối khác nhau. Ví dụ, tốc độ ánh sáng trong nước là 3/4 từ vận tốc trong Vacuo.

Thời kỳ không gian của sóng là khoảng cách mà điểm có pha vĩnh viễn "ruồi" trong khoảng thời gian tương ứng với thời gian dao động.

Sóng tần số

Tần số F - số lượng dao động hoàn toàn trên mỗi đơn vị thời gian. Đo bằng hertz (Hz).

Với một dao động hoàn toàn trên mỗi giây f = 1 hz; Ở 1000 dao động mỗi giây F = 1 KiloHerz (KHZ); 1 triệu dao động mỗi giây f = 1 megahertz (1 MHz).

Biết rằng tốc độ ánh sáng trong chân không với - 300.000 km / s, hoặc 300.000.000 m / s, sau đó để dịch bước sóng trong tần số bạn cần 3 x 10 8M / s chia thành chiều dài tính bằng mét.

Đơn vị đo bước sóng λ - nanomet và angstroms Trường hợp nanomet là một phần của đồng mét (1 m = 109nm) và angstroma là một phần mười tỷ đồng của đồng hồ (1 m = 1010 a), nghĩa là, một nanomet tương đương với 10 angstrom (1 nm = 10 a).

Phổ quang học

Ánh sáng xuất phát từ mặt trời là bức xạ điện từ, di chuyển với tốc độ 300.000 km / s, nhưng chiều dài không giống với bất kỳ photon nào, nhưng dao động trong khoảng từ 400 Nm và 700nm. Bước sóng ánh sáng ảnh hưởng đến màu sắc.

Ánh sáng trắng phân hủy trên quang phổ của các sọc màu khác nhau, mỗi sọc được xác định bởi bước sóng của nó. Do đó, ánh sáng với độ dài nhỏ nhất là màu tím, khoảng 400nm và ánh sáng với chiều dài lớn nhất là màu đỏ, khoảng 700nm.

Bảng cho thấy bước sóng tùy thuộc vào màu sắc:

Bước sóng.

Bức xạ có ít màu tím được gọi là tia cực tím, tia X và tia gamma trong việc giảm thứ tự. Bức xạ nhiều màu đỏ được gọi là hồng ngoại, lò vi sóng và sóng vô tuyến, theo thứ tự tăng dần.

Phạm vi giới hạn của giao tiếp phụ thuộc vào độ dài. Kích thước của ăng-ten thường vượt quá độ dài làm việc của đại lý điện tử radio.

Bản vẽ cho thấy bước sóng và tần số (NM), phát ra từ nhiều nguồn khác nhau:

Bước sóng.

Ví dụ về tính toán bước sóng cho sóng âm thanh, điện từ và sóng vô tuyến

Nhiệm vụ số 1.

Tốc độ tốc độ trong nước 1450 m / s. Ở khoảng cách nào là những điểm gần nhất thực hiện các dao động theo các pha đối diện, nếu tần số dao động là 725 Hz?

707.

Nhiệm vụ số 2.

Quá khứ quan sát đứng yên đứng trên bờ hồ trong 6 giây. 4 đỉnh của sóng thông qua. Khoảng cách giữa các đường ri đầu và thứ ba là 12 m. Xác định thời gian dao động của các hạt sóng, tốc độ lan truyền và bước sóng.

708.

Nhiệm vụ số 3.

Dây chằng bằng giọng nói của ca sĩ hát renor (giọng nam cao) dao động với tần số 130 đến 520 Hz. Xác định chiều dài tối đa và tối thiểu của sóng âm thanh bức xạ trong không khí. Tốc độ âm thanh trong không khí 330 m / s.

708.


Добавить комментарий