Виды радиоволн и их применение - VISTAGRUP.RU

Виды радиоволн и их применение

Виды радиоволн и их распространение

Мы уже рассмотрели основные свойства электромагнитных волн, их применение в радио, образование радиоволн. Теперь познакомимся с видами радиоволн и их распространением.

Форма и физи­ческие свойства земной поверхно­сти, а также состояние атмосферы сильно влияют на распространение радиоволн.

Особенно существенное влияние на распространение радиоволн ока­зывают слои ионизированного газа в верхних частях атмосферы на вы­соте 100—300 км над поверхностью Земли. Эти слои называют ионосфе­рой. Ионизация воздуха верхних слоев атмосферы вызывается элек­тромагнитным излучением Солнца и потоком заряженных частиц, излу­чаемых им.

Проводящая электрический ток, ионосфера отражает радиоволны с длиной волны > 10 м, как обычная металлический пластина. Но способ­ность ионосферы отражать и поглощать радиоволны существенно меняется в зависимости от времени су­ток и времен года.

Устойчивая радиосвязь между удаленными пунктами на земной поверхности вне прямой видимости оказывается возможной благодаря отражению волн от ионосферы и способности радиоволн огибать выпуклую земную поверхность. Это огибание выражено тем сильнее, чем больше длина волны. Поэтому радиосвязь на больших расстояниях за счет огибания волнами Земли оказывается возможна лишь при длине волн, значительно превышающей 100 м (средние и длинные волны)

Короткие волны (диапазон длин волн от 10 до 100 м) распространя­ются на большие расстояния только за счет многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли. Именно с помощью корот­ких волн можно осуществить радиосвязь на любых расстояниях между радиостанциями на Земле.

Ультракороткие радиоволны (λ Земли. Поэтому они используются для радиосвязи между пунктами в пределах прямой видимости, а также для связи с космическими кораб­лями.

Теперь рассмотрим еще одно применение радиоволн. Это радиолокация.

Обнаружение и точное определе­ние местонахождения объектов с по­мощью радиоволн называют радио­локацией. Радиолокационная уста­новка —радиолокатор (или ра­дар) — состоит из передающей и приемной частей. В радиолокации используют электрические колебания сверхвысокой частоты. Мощный генератор СВЧ связан с антенной, которая излучает остро­направленную волну. Острая направленность излуче­ния получается вследствие сложения волн. Антенна устроена так, что вол­ны, посланные каждым из вибрато­ров, при сложении взаимно усили­вают друг друга лишь в заданном направлении. В остальных направле­ниях при сложении волн происхо­дит полное или частичное их взаим­ное гашение.

Отраженная волна улавливается той же излучающей антенной либо другой, тоже остронаправленной приемной антенной.

Для определения расстояния до цели применяют импульсный режим излучения. Передатчик излучает вол­ны кратковременными импульсами. Длительность каждого импульса со­ставляет миллионные доли секунды, а промежуток между импульсами примерно в 1000 раз больше. Во вре­мя пауз принимаются отраженные волны.

Определение расстояния произ­водится путем измерения общего времени прохождения радиоволн до цели и обратно. Так как скорость радиоволн с=3*10 8 м/с в атмосфе­ре практически постоянна, то R = ct/2.

Для фиксации посланного и отра­женного сигналов используют электронно-лучевую трубку.

Радиоволны используются не то­лько для передачи звука, но и для передачи изображения (телевиде­ние). Принцип передачи изображений на расстояние состоит в следующем. На передающей станции произво­дится преобразование изображения в последовательность электрических сигналов. Этими сигналами моду­лируют затем колебания, вырабаты­ваемые генератором высокой часто­ты. Модулированная электромагнит­ная волна переносит информацию на большие расстояния. В приемнике производится обратное преобразо­вание. Высокочастотные модулиро­ванные колебания детектируются, а полученный сигнал преобразуется в видимое изображение. Для передачи движения используют принцип кино: немного отличающиеся друг от друга изображения движущегося объекта (кадры) передают десятки раз в се­кунду (в нашем телевидении 50 раз).

Изображение кадра преобразует­ся с помощью передающей вакуум­ной электронной трубки — иконо­скопа в серию электриче­ских сигналов. Кроме иконоскопа, существуют и другие передающие устройства. Внутри иконоскопа рас­положен мозаичный экран, на кото­рый с помощью оптической системы проецируется изображение объекта. Каждая ячейка мозаики заряжает­ся, причем ее заряд зависит от интен­сивности падающего на ячейку све­та. Этот заряд меняется при попада­нии на ячейку электронного пучка, создаваемого электронной пушкой. Электронный пучок последовательно попадает, на все элементы сначала одной строчки мозаики, затем дру­гой строчки и т. д. (всего 625 строк).

От того насколько сильно меняется заряд ячейки, зависит сила тока в резисторе R. Поэтому напряжение на резисторе изменяется пропорционально изменению освещенности вдоль строк кадра.

Такой же сигнал получается в телевизионном приемнике после де­тектирования. Это видеосигнал.

Что такое радиоволны?

А что собой представляют радиоволны? Образно представить можно, но мне захотелось узнать об этом явлении побольше. Сразу хочу сказать, что во всем прочитанном нет такого, что перевернет мир, или вас. Это статья что бы вспомнить, или чтобы узнать, если вы новичок,

Радиоволны делятся на частотные диапазоны это: длинные волны, средние волны, короткие волны, и ультракороткие волны.

Длинные волны. Волны этого диапазона называются длинными, поскольку их низкой частоте соответствует большая длина волны. Они могут распространяться на тысячи километров, так как способны огибать земную поверхность. Поэтому многие международные радиостанции вещают на длинных волнах.

Средние волны распространяются не на очень большие расстояния, поскольку могут отражаться только от ионосферы (одного из слоев атмосферы Земли). Передачи на средних волнах лучше принимают ночью, когда повышается отражательная способность ионосферного слоя.

Короткие волны многократно отражаются от поверхности Земли и от ионосферы, благодаря чему распространяются на очень большие расстояния. Передачи радиостанции, работающей на коротких волнах, можно принимать на другой стороне земного шара.

Ультракороткие волны (УКВ) могут отражаться только, от поверхности Земли и потому пригодны для вещания лишь на очень малые расстояния. На волнах УКВ-диапазона часто передают стереозвук, так как на них слабее помехи.

Вот на рисунках вверху волна изображена в виде полосы, а вот как она выглядит на самом деле.

Длинные волны — — — — — Короткие волны
150-300 кГц — — — — — 2300-26 100 кГц
(1000 — 2000 м) — — — — — (11 — 130 м)

Средние волны — — — — — Ультракороткие волны
525 — 1700 кГц — — — — — 87 — 108 МГц
(180 — 570 м) — — — — — (2,5 — 3,5 м)

Ну ладно допустим, все это поняли, поговорим о передатчиках и антеннах.

Передатчик излучает радиоволны модулированными, т. е. измененными так, что они несут звуковой сигнал.

Модуляция. Чтобы радиоволны несли сигнал звуковой частоты, их модулируют этим сигналом. Модуляция бывает двух видов: амплитудная (АМ) и частотная (ЧМ). О модуляции ниже.

Амплитудная — — — — — Частотная
модуляция — — — — — модуляция

Антенна. В антенне под воздействием радиоволн возникают электрические колебания той же частоты, что и у радиоволны. Скажем, антенна расположена в верхней части башни передающего радиоцентра. Электрический ток, проходящий по антенне то вверх, то вниз, возбуждает радиоволны, которые расходятся во всех направлениях. Передающие антенны устанавливают на возвышенных местах, чтобы увеличить дальность передачи.

Здесь упоминалось слово частота, если кто-то забыл то:

Читайте также  Требования к наружной электропроводке

Частота — это число повторений чего-либо в единицу времени. Частота волны — это число ее максимумов, проходящих за одну секунду через фиксированную точку. Частота измеряться в герцах (Гц). Один герц — это одно повторение в секунду.

Расскажу об Амплитуде, так как это надо знать, чтобы понять АМ и ЧМ.

Амплитуда — это максимальное отклонение от положения равновесия при колебаниях.
Так, амплитуда волны, бегущей по поверхности воды, равна высоте ее гребня над поверхностью.

Амплитудная модуляция.
При такой модуляции изменяют амплитуду несущей волны в соответствии с напряжением сигнала звуковой частоты. Амплитуда несущей волны увеличивается, когда увеличивается напряжение сигнала звуковой частоты, и уменьшается, когда уменьшается это напряжение. До модуляции несущая волна имеет постоянные амплитуду и частоту. Ее частота намного больше звуковой частоты.

Частотная модуляция.
При такой модуляции изменяют частоту несущей волны в соответствии с напряжением сигнала звуковой частоты. Частота несущей волны увеличивается при увеличении напряжения этого сигнала и уменьшается при его уменьшении. При частотной модуляции меньше помех, но радиостанции приходиться работать в УКВ-диапазоне. Это связано с тем, что частота несущей волны должна быть во много раз больше звуковых частот.

Естествознание. 11 класс

Конспект урока

Естествознание, 11 класс

Урок 13. Радиоволны и особенности их распространения

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

  • Как образуются и как регистрируются радиоволны.
  • Каковы особенности распространения радиоволн вблизи поверхности Земли.

Глоссарий по теме:

Антенна – устройство, предназначенное для излучения или приёма радиоволн.

Дифракция – это свойство радиоволны огибать препятствие, которое встречается на их пути, но здесь есть одно необходимое условие — величина препятствия должна быть соизмерима с длиной волны.

Интерференция волн – взаимное увеличение или уменьшение результирующей амплитуды двух или нескольких волн при их наложении друг на друга.

Рефракция – это явление преломления в тропосфере, что и обеспечивает ведение связи на закрытых трассах, когда источник и приёмник волны находятся не на расстоянии прямой видимости.

Радиоволны – это «распространяющиеся в пространстве переменные электромагнитные поля».

Ионосферная радиоволна – радиоволна, распространяющаяся в результате отражения от ионосферы или рассеяния на ней.

Радиопередатчик – это электронное устройство для формирования радиочастотного сигнала, подлежащего излучению.

Радиоприёмник – это устройство, соединенное с антенной и служащее для выделения сигналов из радиоизлучения.

Станция ретрансляции – станции, принимающие и передающие сигнал.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

  1. Естествознание. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд.,– М.: Просвещение, 2017. : с 72 -75.
  2. Элементарный учебник физики под редакцией академика Г.С. Ландсберга. Том 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика.–12-е изд. – М.:ФИЗМАТЛИТ, 2001. – 656 с.

Открытые электронные ресурсы по теме урока:

VIII Международная студенческая электронная научная конференция.URL: https://www.scienceforum.ru/2016/1382/19939

Теоретический материал для самостоятельного изучения:

Если мы захотим представить современный мир без радиосвязи, то не сможем это сделать. Радиоволны окутывают наши тела и пространство вокруг нас.

Радиосвязь ускорила нашу жизнь. Исполнилась мечта людей об оперативной и быстрой передаче информации.

Английский физик и химик, член Лондонского королевского общества Вильямс Крукс создал прибор для изучения «сил отталкивания, возникающих в нагретых телах» который получил название радиометра.

Генрих Герц (1857–1894), немецкий ученый физик, профессор физики университета в Бонне, доказал существование электромагнитных волн. В 1888 году им был открыт способ получения и регистрации радиоволн.

В 1894г. сэр Оливер Джозеф Лодж (один из изобретателей радио и электрической свечи зажигания) смог усовершенствовать радиокондуктор, добавив специальный прерыватель (trembler), который встряхивал опилки после прохождения искрового разряда. Датчик получил название когерер.

7 мая 1895 года А.С. Попов создал принципиально новое техническое устройство — радиоприёмник и продемонстрировал его на заседании физического отделения Русского физико-химического общества.

Гульельмо Маркони в 1894 году задумался об использовании электромагнитных волн для передачи сообщений.

Построив станции беспроводного телеграфа в противоположных точках земного шара – одну в Англии, на полуострове Корнуолл, а другую в Канаде, на острове Ньюфаундленд, он, находясь в Канаде, 16 декабря 1901 г. принял первый трансатлантический радиосигнал с расстояния почти в 2100 миль.

В настоящее время исследования радиоволн ведутся во многих ведущих институтах мира.

Радиоволны – это «распространяющиеся в пространстве переменные электромагнитные поля».

При излучении электромагнитных волн при смене частоты колебаний зарядов меняется длина волны и приобретается различные свойства. При данном процессе происходит выделение энергии.

Электромагнитные волны обладают способностью распространения. Движению зарядов свойственно ускорение, скорость которых меняется с течением времени и является главным условием для излучения электромагнитных волн. Мощность волны напрямую связана с силой ускорения и прямо пропорциональна ей.

Показатели, отражающие особенности электромагнитного излучения:

  • частота колебания заряженных частиц;
  • длина волны излучаемого потока;
  • поляризация

Современный радиопередатчик содержит: генератор незатухающих электрических колебаний; незамкнутую проволочную цепь– антенну, (являющуюся излучателем волн). Антенны имеют различную форму, благодаря чему от них получают направленное излучение. По всем горизонтальным направлениям одинаково дает излучения простая вертикальная антенна.

Антенна, которая состоит из двух вертикальных проводов, совершающих колебания в одинаковой фазе и расстояние между которыми равно полуволне, в результате интерференции сильно излучает в направлениях, перпендикулярных к плоскости проводов и практически не излучает в их плоскости.

С новым колебанием электрического тока в антенне в пространство излучается очередная волна. Сколько колебаний тока, столько волн.

Длина волны λ – минимальное расстояние между двумя точками, находящимися в одинаковом волновом состоянии.

Частота f – число волновых движений (длин волн), образующихся в одну

Скорость распространения с – скорость распространения волнового

процесса от источника энергии.

Эти характеристики связаны между собой формулой:

где с = 3·10 8 м/с – постоянная величина.

Дифракция – это свойство радиоволны огибать препятствие, которое встречается на их пути.

Рефракция – это явление преломления в тропосфере, что и обеспечивает ведение связи на закрытых трассах.

Земля для радиоволн представляет проводник электричества. Проходя над поверхностью земли, радиоволны ослабевают, энергия поглощается землей. Энергия волны ослабевает и излучение распространяется во все стороны пространства, поэтому можно предположить, что чем дальше от передатчика приёмник, тем меньше энергии попадает в антенну.

Радиоволны

Радиоизлуче́ние (радиово́лны, радиочастоты) — электромагнитное излучение с длинами волн 5 × 10 -5 — 10 10 метров и частотами, соответственно, от 6 × 10 12 Гц и до нескольких Гц [1] . Радиоволны используются при передаче данных в радиосетях.

Содержание

Диапазоны частот

Классификация по международному регламенту радиосвязи
Длины волн Название диапазона Полоса частот Название полосы Применение
100 000 км — 10 000 км Декамегаметровые 3—30 Гц Крайне низкие (КНЧ; ELF) Связь с подводными лодками
10 000 км — 1000 км Мегаметровые 30—300 Гц Сверхнизкие (СНЧ; SLF) Связь с подводными лодками
1000 км — 100 км Гектокилометровые 300—3000 Гц Инфранизкие (ИНЧ; ULF)
100 км — 10 км Мириаметровые 3—30 кГц Очень низкие (ОНЧ; VLF) Связь с подводными лодками
10 км — 1 км Длинные волны,
Километровые
30—300 кГц Низкие (НЧ; LF) Радиовещание, радиосвязь
1 км — 100 м Средние волны,
Гектометровые
300—3000 кГц Средние (СЧ; MF) Радиовещание, радиосвязь
100 м — 10 м Короткие волны,
Декаметровые
3—30 МГц Высокие (ВЧ; HF) Радиовещание, радиосвязь, рации
10 м — 1 м Ультракороткие волны,
Метровые
30—300 МГц Очень высокие (ОВЧ; VHF) Телевидение, радиовещание, радиосвязь, рации
1 м — 100 мм Дециметровые 300—3000 МГц Ультравысокие (УВЧ; UHF) Телевидение, радиосвязь, Мобильные телефоны, рации, микроволновые печи
100 мм — 10 мм Сантиметровые 3—30 ГГц Сверхвысокие (СВЧ; SHF) радиолокация, спутниковое телевидение, радиосвязь, Беспроводные компьютерные сети, спутниковая навигация
10 мм — 1 мм Миллиметровые 30—300 ГГц Крайне высокие (КВЧ; EHF) Радиоастрономия, высокоскоростная радиорелейная связь, метеорологические радиолокаторы
1 мм — 0,1 мм Децимиллиметровые 300—3000 ГГц Гипервысокие частоты, длинноволновая область инфракрасного излучения
Читайте также  Виды ДТП и их характеристика

Примечания

  1. Гл. редактор Прохоров А. М. Большой энциклопедический словарь/Физика.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Радиоволна
  • Радиогазета «Слово»

Смотреть что такое «Радиоволны» в других словарях:

РАДИОВОЛНЫ — электромагнитные волны с частотой меньше 6000 ГГц (с длиной волны ? больше 100 мкм). Радиоволны с различной ? отличаются по особенностям при распространении в околоземном пространстве и по методам генерации, усиления и излучения. Их делят на… … Большой Энциклопедический словарь

РАДИОВОЛНЫ — РАДИОВОЛНЫ, вид ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ с очень высокой длиной волны. Радиоволны различаются по их ЧАСТОТАМ, выраженным в килогерцах (кгц), мегагерцах (Мгц) или гигагерцах (Ггц). Звуковые волны имеют низкую частоту. Сигналы передаются в… … Научно-технический энциклопедический словарь

РАДИОВОЛНЫ — (от лат. radio излучаю), электромагнитные волны с длиной волны К от 5•10 5 и до 1010 м (частотой (о от 6•1012 Гц до неск. Гц). Таблица 1. В опытах Г. Герца (1888) впервые были получены электромагн. волны с l в неск. десятков см. В 1895 99 А. С.… … Физическая энциклопедия

радиоволны — Электромагнитные волны с частотами до 3000 ГГц, распространяющиеся в среде без искусственных направляющих устройств (ГОСТ 24375). [ОСТ 45.124 2000 ] радиоволны Электромагнитные волны с частотами до 3 ТГц, распространяющиеся в среде без… … Справочник технического переводчика

Радиоволны — см. Излучение … Российская энциклопедия по охране труда

РАДИОВОЛНЫ — разновидность электромагнитных волн, длина которых от 0,05 мм до 100 км (частота от 6∙1012 Гц до нескольких герц). Используются в научных исследованиях, для передачи различной информации без проводов на любые расстояния, в телевидении,… … Большая политехническая энциклопедия

радиоволны — электрические магнитные волны с длиной волны λ от 5·10 5 до 108 м (частотой от 6·1012 Гц до нескольких Гц. Радиоволны с различным λ отличаются по особенностям при распространении в околоземном пространстве и по методам генерации, усиления и… … Энциклопедический словарь

радиоволны — radijo bangos statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. broadcast waves; radio waves vok. Funkwellen, f; Radiowellen, f rus. радиоволны, f pranc. ondes hertziennes, f; ondes radio, f; ondes radio électriques, f … Fizikos terminų žodynas

радиоволны — 185 радиоволны: Электромагнитные волны с частотами до 3 ТГц, распространяющиеся в среде без искусственных направляющих линий. [ГОСТ 24375 80, статья 19] Источник: ГОСТ Р 53801 2010: Связь федеральная. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Радиоволны — (от Радио. электромагнитные волны с длиной волны > 500 мкм (частотой Большая советская энциклопедия

Радиоволны, виды радиоволн и их применение

Описание разработки

1. Радиотелеграф(азбука Морзе,телеграммы)

2. Радиовещание – передача информации в эфир:радиопередача и радиоприём.

3. Радиотелефон-передача информации абоненту(800 Мгц сотовая связь)

4. Телевещание в эфир (телевизор)

А) это обнаружение объектов в атмосфере с помощью радиоволн и РАДАРа(радиолокатор)

Б) Используются УКВ

В) Острая направленность луча создаётся за счёт интерференции

Г) Радар работает в импульсном режиме:передатчик — приёмник

Задание #1
Вопрос:
Могут ли в вакууме распространяться ЭМВ?
Выберите один из 2 вариантов ответа:
1) Да
2) Нет
Задание #2
Вопрос:
В каком устройстве звуковые колебания накладываются на высокочастотные колебания?
Выберите один из 7 вариантов ответа:
1) ГВЧ
2) Модуляторе
3) Динамике
4) Микрофоне
5) Детекторе
6) Приёмной антене
7) Передающей антене
Задание #3
Вопрос:
В каком устройстве АМВЧК превращаются в АМВЧВ?
Выберите один из 7 вариантов ответа:
1) ГВЧ
2) Модуляторе
3) Динамике
4) Микрофоне
5) Детекторе
6) Приёмной антене
7) Передающей антене
Задание #4
Вопрос:
В каком устройстве АМВЧК превращаются в звуковые колебания(выделяется звуковая частота) ?
Выберите один из 7 вариантов ответа:
1) ГВЧ
2) Модуляторе
3) Динамике
4) Микрофоне
5) Детекторе
6) Приёмной антене
7) Передающей антене
Задание #5
Вопрос:
Какие волны содержат информацию, но не могут излучится в пространство?
Выберите один из 5 вариантов ответа:
1) Инфракрасные
2) Ультрафиолетовые
3) Звуковые
4) Радиоволны
5) Гамма лучи
Задание #6
Вопрос:
В каком устройстве АМВЧВ превращаются в АМВЧК?
Выберите один из 7 вариантов ответа:
1) ГВЧ
2) Модуляторе
3) Динамике
4) Микрофоне
5) Детекторе
6) Приёмной антене
7) Передающей антене
Задание #7
Вопрос:
Какие колебания не содержат информацию, но могут излучится в пространство?
Выберите один из 6 вариантов ответа:
1) Инфракрасные
2) Ультрафиолетовые
3) Звуковые
4) Высокочастотные
5) Гамма лучи
6) Амплитудномодулированные, высокочастотные
Задание #8
Вопрос:
В каком устройстве звуковые волны превращаются в звуковые колебания ?
Выберите один из 7 вариантов ответа:
1) ГВЧ
2) Модуляторе
3) Динамике
4) Микрофоне
5) Детекторе
6) Приёмной антене
7) Передающей антене
Задание #9
Вопрос:
Какие колебания содержат информацию, и могут излучится в пространство?
Выберите один из 6 вариантов ответа:
1) Инфракрасные
2) Ультрафиолетовые
3) Звуковые
4) Радиоволны
5) Гамма лучи
6) Амплитудномодулированные, высокочастотные
Задание #10
Вопрос:
В каком устройстве возникают высокочастотные колебания ?
Выберите один из 7 вариантов ответа:
1) ГВЧ
2) Модуляторе
3) Динамике
4) Микрофоне
5) Детекторе
6) Приёмной антене
7) Передающей антене

Ответы:
1) (1 б.) Верные ответы: 1;
2) (1 б.) Верные ответы: 2;
3) (1 б.) Верные ответы: 7;
4) (1 б.) Верные ответы: 5;
5) (1 б.) Верные ответы: 3;
6) (1 б.) Верные ответы: 6;
7) (1 б.) Верные ответы: 4;
8) (1 б.) Верные ответы: 4;
9) (1 б.) Верные ответы: 6;
10) (1 б.) Верные ответы: 1.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: