Основы работы в эфире

Выбор вида радиосвязи в зависимости от прохождения радиоволн в разные времена года и суток, на различных диапазонах, с использованием различных антенн. Накопление практического опыта в проведении любительских радиосвязей. Электронная плотность ионосферы.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Тема «Основы работы в эфире»

Тип урока:

Урок обобщения и систематизации знаний

Цели и задачи урока

Познавательные.

1. Выбор вида радиосвязи в зависимости от прохождения радиоволн в разные времена года и суток, на различных диапазонах, с использованием различных типов антенн.

2. Пробуждение интереса к изучению иностранных языков.

3. Накопление практического опыта в проведении любительских радиосвязей.

Развивающие.

1. Развитие логического мышления, памяти, в том числе мышечной.

2. Развитие умения применять теоретические знания на практике.

3. Развитие силы воли, умения довести начатое дело до конца.

4. Развитие желания самообразования.

5. Развитие умения работать в коллективе, учитывая интересы других.

Воспитательные.

1. Воспитание патриотизма, достойного поведения, представляя свою страну в международных соревнованиях.

2. Воспитания чувства товарищества, взаимопомощи при достижении коллективной цели.

3. Воспитание самодисциплины, чувства долга, отрицательного отношения к вредным привычкам.

Используемое оборудование:

Трансивер, радиолюбительская карта мира, географическая карта мира, радиолюбительские справочники, антенны: GP, Windom, полуволновой диполь.

Межпредметные связи:

Английский язык

География

Информатика и ИКТ

Основы безопасности жизнедеятельности

Физика

Используемая литература

радиосвязь диапазон антенна ионосфера

1. Борисов В. Г. Кружок радиотехнического конструирования - М. Просвещение, 1990

2. Борисов В. Г Практикум начинающего радиолюбителя. - М. ДОСААФ СССР, 1983

3. Власенков А.Т., Солдатенков В.А. Основные измерения в практике радиолюбителя. - М.; ДОССАФ СССР, 1971.

4. Городилин В. М. Регулировщик радиоаппаратуры. - М.: Высшая школа, 1983.

5. Дробница Н. А. Электронные устройства для радиолюбителей. - М.: Радио и связь, 1986.

6. Журналы «Радио», «Радиолюбитель», брошюры из серии «В помощь радиолюбителю».

7. Иванов Б.С. В помощь радиокружку. - М.; Радио и связь, 1982

8. Ротхамель, К. Антенны.- Изд. 3-е, доп. Пер. с немецк. М., «Энергия», 1979. -320 стр.с илл./М.Р.Б.Вып.998./

9. Сборник нормативных и методических материалов для дополнительного образования детей. - М., 2000

10. Терещук Р. М., Терещук К. М., Седов С А. Справочник радиолюбителя. - Москва, 2005.

Ход занятия

I. Организационное начало учебного занятия: - 5 мин

Мероприятия, осуществляемые по подготовке учебного занятия:

1. Взаимное приветствие педагога и учащихся, проверка отсутствующих, оглашение темы занятия и задач;

2. Проверка технического состояния помещения;

3. Проверка рабочих мест и организация внимания;

Цели:

1. Психологический настрой учащихся на предстоящее занятие;

2. Обеспечение нормальной обстановки на занятии

II. Повторение материала, изученного ранее: - 10 мин

Краткое напоминание изученного ранее материала:

1. Основы распространения радиоволн;

2. Практическая ценность материала.

Цели:

1. воспроизведение в памяти учащихся усвоенных знаний, умений, навыков;

мотивация использования полученных знаний.

Особенности распространения коротких волн

К коротким волнам относятся радиоволны длиной от 100 до 10 м (частоты 3--30 МГц). Преимуществом работы на коротких волнах по сравнению с работой на более длинных волнах является то, что в этом диапазоне можно создать направленные антенны. Короткие волны могут распространяться как земные и как ионосферные.

С повышением частоты сильно возрастает поглощение волн в полупроводящей поверхности Земли. Поэтому при обычных мощностях передатчика земные волны коротковолнового диапазона распространяются на расстояния, не превышающие нескольких десятков километров. Расчет напряженности электрического поля для поверхностной волны можно проводить в зависимости от высоты расположения антенн над поверхностью Земли по формуле Шулейкина--Ван-дер-Поля (1.0).

Ионосферной волной короткие волны могут распространяться на многие тысячи километров, причем для этого не требуется передатчиков большой мощности. Поэтому в настоящее время короткие волны используются главным образом для связи и вещания на большие расстояния.

Рассмотрим основные особенности ионосферного распространения коротких волн.

Короткие волны распространяются на дальние расстояния путем отражения от ионосферы и поверхности Земли. Такой способ распространения называют скачковым (рис 2.1) и характеризуют расстоянием скачка .., числом скачков n, углами выхода и прихода и , максимальной применимой частотой (МПЧ) и наименьшей применимой частотой (НПЧ).

Расстояние скачка зависит от высоты отражающего слоя, рабочей частоты и диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости; оно меняется в зависимости от времени года, сезона и уровня солнечной активности. В среднем максимальное расстояние скачка принимают равным: при отражении от слоя 4000 км, при отражении от слоя 3000 км, при отражении от слоя Е 2000 км. Максимальное расстояние скачка имеет место при направлении излучения волны по касательной к горизонту, однако у реальных антенн максимум излучения направлен под некоторым углом к горизонту, что приводит к уменьшению максимального расстояния скачка.



Рис. 2.1. Схема распространения коротких волн на большие расстояния:

1, 2--волны, распространяющиеся путем двух отражений от ионосферы; 3 -- волна, распространяющаяся путем одного отражения от ионосферы; 4 -- волна, рабочая частота которой больше максимально допустимой

Если ионосфера однородна в горизонтальном направлении, то = и траектория волны симметрична. Обычно излучение происходит в некотором спектре углов, так как ширина диаграммы направленности коротковолновых антенн в вертикальной плоскости составляет 10--15° (см. рис. 2.1). Минимальное расстояние скачка, для которого выполняется условие отражения

(2.01)

при =, называют расстоянием зоны молчания (). Углы выхода больше дают ряд траекторий, причем оптимальные условия радиосвязи выполняются, если угол прихода волны на заданное расстояние соответствует углу максимального излучения антенны (луч 2 на рис. 2.1).

Чтобы волна могла быть принята на определенном расстоянии от передатчика, во-первых, должно выполняться условие отражения волны от ионосферы (2.01) и, во-вторых, напряженность электрического поля полезного сигнала в данном месте должна превышать уровень помех. Эти два условия ограничивают диапазон применимых рабочих частот.

Для отражения волны необходимо, чтобы рабочая частота была не выше значения, определяемого формулой (2.01). Из этого условия выбирают максимальную применимую частоту (МПЧ), являющуюся верхней границей рабочего диапазона для данного расстояния.

Второе условие ограничивает рабочий диапазон снизу: чем ниже рабочая частота (в пределах коротковолнового диапазона), тем сильнее поглощение волны в ионосфере. Наименьшую применимую частоту (НПЧ) определяют из условия, что при данной мощности передатчика напряженность электрического поля сигнала должна превышать уровень шумов, а следовательно, поглощение сигнала в слоях ионосферы должно быть не больше допустимого.



Рис. 2.2. Механизмы распространения коротких волн: а -- схемы различных механизмов распространения; I -- одно отражение от слоя F; II -- рассеянное отражение от слоя F; Ill--два отражения от слоя F'; IV--одно и два отражения от слоя F; V- два отражения от слоев E и F; VI--два отражения от слоя Е; б -- вероятность появления различных механизмов распространения: -- протяженность трассы 1500 км; -- -- -- протяженность трассы 3000 км

Электронная плотность ионосферы меняется в течение суток и в течение года. Значит, изменяются и границы рабочего диапазона, что приводит к необходимости изменения рабочей длины волны в течение суток. Днем работают на волнах 1025 м, а ночью--на волнах 35-100 м. Понятно, что необходимость менять длину волны и каждый раз правильно выбирать ее усложняет как конструкцию станции, так и работу оператора.

Ионосфера имеет несколько максимумов ионизации, вблизи которых могут отражаться радиоволны. В зависимости от рабочей частоты, угла 60 и состояния ионосферы отражение может происходить в той или иной области ионосферы: при этом возможны различные траектории распространения волн. Как показала статистическая обработка многочисленных наблюдений, на трассе протяженностью до 3000 км наиболее часто наблюдаются модели траекторий распространения радиоволн, изображенные на рис. 2.2, а. Частота случаев появления каждой из моделей распространения характеризуется гистограммами рис. 2.2, б.

На линии протяженностью 1500 км наиболее часто одновременно приходят волны, дважды отраженные от слоев F а Е (модель V); н...