Характеристика диапазонов радиоволн. Электродинамические свойства земной поверхности и атмосферы Земли. Отличие распространения длинных, средних и коротких волн. Распространение радиоволн в пределах прямой видимости над шероховатой поверхностью Земли.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

• Задание
• 1. Основная часть
• 1.1 Основные определения
• 1.2 Диапазоны радиоволн
• 1.3 Распространение радиоволн над земной поверхностью
• 1.3.1 Электродинамические параметры различных видов поверхности Земли
• 1.3.2 Распространение радиоволн в пределах прямой видимости над шероховатой поверхностью Земли
• 1.3.3 Атмосфера Земли и ее строение
• 1.4 Особенности распространения ДВ, СВ, КВ
• 1.5 Задача
• Заключение
• Список использованной литературы

Задание

1) дать общую характеристику диапазонов радиоволн;

2) описать электродинамические свойства земной поверхности и атмосферы Земли;

3) показать отличие распространения ДВ, СВ, КВ.;

4) определить значения частоты, при которой в сухой почве е=10, См/м, действительная и мнимая части комплексной диэлектрической проницаемости становятся одинаковыми.

1. Основная часть

1.1 Основные определения

Радиоволны - это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/сек). Кстати свет также относится к электромагнитным волнам, что и определяет их весьма схожие свойства (отражение, преломление, затухание и т.п.).

Радиоволны переносят через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний. А рождаются они при изменении электрического поля, например, когда через проводник проходит переменный электрический ток или когда через пространство проскакивают искры, т.е. ряд быстро следующих друг за другом импульсов тока.

Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью переносимой энергии. Частота электромагнитных волн показывает, сколько раз в секунду изменяется в излучателе направление электрического тока и, следовательно, сколько раз в секунду изменяется в каждой точке пространства величина электрического и магнитного полей. Измеряется частота в герцах (Гц) - единицах названных именем великого немецкого ученого Генриха Рудольфа Герца.1 Гц - это одно колебание в секунду, 1 мегагерц (МГц) - миллион колебаний в секунду. Зная, что скорость движения электромагнитных волн равна скорости света, можно определить расстояние между точками пространства, где электрическое (или магнитное) поле находится в одинаковой фазе. Это расстояние называется длиной волны.

1.2 Диапазоны радиоволн

По международным соглашениям радиоволны делятся на ряд диапазонов (участков), имеющих неодинаковые свойства.

Длинные волны имеют длину волны от 3000 до 30 000 м и соответственно частоту от 10 до 100 КГц. В начале своего развития радиосвязь велась почти исключительно на таких волнах. Но для связи на большие расстояния при, помощи этих волн нужны передатчики огромной мощности. Кроме того, в диапазоне длинных волн невозможна одновременная работа большого числа радиостанций.

Дело в том, что для устранения взаимных помех при радиовещательной передаче необходимо каждой радиостанции отвести участок (полосу) частот примерно в 9 КГц. Нетрудно подсчитать, что в диапазоне длинных волн можно разместить без помех друг другу лишь 10 станций.

Единственным достоинством длинных волн является то, что дальность их действия в течение дня и ночи, лета и зимы меняется мало. Такого постоянства у других радиоволн нет. Сейчас на длинных волнах работает небольшое число радиостанций, передающих сигналы точного времени и метеорологические сводки.

Средние волны занимают диапазон 200 - 3000 м, или 100 - 1500 КГц. Волны 200 - 2000 м специально отведены для радиовещания и их условно подразделяют на "средние волны" от 200 до 580 м и "длинные волны" от 750 до 2000 м. На этих волнах можно разместить без взаимных помех 150 радиовещательных станций. Однако только в Европе число их значительно больше. Приходится одну и ту же волну давать нескольким станциям, что приводит к взаимным помехам. Только в случае если станции, работающие на одинаковых волнах, расположены на значительном расстоянии одна от другой, то взаимные помехи сказываются слабо или их вовсе нет.

В диапазоне 200 - 2000 м также работают телеграфные радиостанции: морские, авиационные, военные. Например, волна 600 м. предназначена для морской радиосвязи и выделена для передачи сигнала бедствия судами. На волнах 580 - 750 м работает много судовых и портовых радиостанций.

Промежуточные и короткие волны имеют соответственно длины волн 50 - 200 м (частоты 1500 - 6000 КГц) и 10 - 50 м (частоты 6000 - 30000 КГц). Однако на практике короткими волнами называют диапазон 10 - 200 м. Современные радиовещательные приемники обычно имеют диапазоны 25 - 75 м и 200 - 2000 м. На промежуточных волнах работают ведомственные телеграфные и телефонные радиостанции. В диапазоне 10 - 200 м можно разместить без взаимных помех 3000 радиовещательных станций, а радиотелеграфных станций гораздо больше, так как для них требуется более узкая полоса частот.

Короткие волны дают огромную дальность действия по сравнению с другими волнами при относительно небольшой мощности передатчиков. Недостатком коротких волн является сильная зависимость их распространения от времени суток и времени года. В настоящее время на коротких волнах работает множество радиостанций всех стран мира, в частности, радиовещательные и радиолюбительские станции. Этот диапазон, является самым "населенным".

Ультракороткие (метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые) волны занимают следующие диапазоны:

1). Метровые волны 1 - 10 м или 30 - 300 МГц;

2). Дециметровые волны 10 - 100 см или 300 - 3000 МГц;

3). Сантиметровые волны 1 - 10 см или 3000 - З0000 МГц;

4). Миллиметровые волны 1 - 10 мм или 30 000 - 300 000 МГц.

Ультракороткие волны (УКВ), называемые иначе ультравысокими частотами (УВЧ), или сверхвысокими частотами (СВЧ), применяются для связи наземных радиостанций, как правило, при сравнительно небольших расстояниях в пределах до 100 - 200 км.

В УКВ диапазоне можно разместить очень большое число радиостанций без взаимных помех. Эти волны являются единственно пригодными для связи с космическими кораблями и для передачи телевидения. УКВ можно излучать узким пучком, в определенном направлении, подобно лучам прожектора, что позволило успешно применить их в радиолокации.

В настоящее время ультракороткие волны широко используются для связи, радиолокации, радионавигации и в других областях науки и техники. Осваиваются также субмиллиметровые волны с длиной волны в доли миллиметра.

1.3 Распространение радиоволн над земной поверхностью

1.3.1 Электродинамические параметры различных видов поверхности Земли

Распространение земных радиоволн происходит непосредственно над полупроводящей сферической поверхностью Земли. Поэтому при рассмотрении этих вопросов совершенно необходимы знание электрических параметров различных видов поверхности Земли (т.е. её диэлектрической проницаемости и удельной электрической проводимости) и учет её неоднородностей.

Большая часть (71%) поверхности земного шара покрыта водой. С точки зрения электрических свойств, следует отличать соленую воду океанов, морей и некоторых озер от пресной воды озер и рек. В то время как при отсутствии ветра поверхность небольших озер и водоемов может быть зеркально гладкой, поверхность океанов и морей подвержена более или менее значительному волнению.

Встречаются следующие разновидности суши: влажная почва в виде полей, лугов и вспаханной земли; та же почва, покрытая кустарником и лесом; сухая почва в виде песков (пустыня); холмистая местность, покрытая растительностью, и скалистые, лишенные растительности горы. Вот далеко не полный перечень различных видов поверхности Земли.

При изучении особенностей распространения земных волн приходится в какой-то мере идеализировать условия, в которых протекают процессы распространения. Например, не представляется возможным учитывать непрерывные изменения свойств почвы на пути распространения волны. При практических расчетах довольствуются тем, что принимают во внимание только резкие изменения, например, береговую линию, границу между полем и большим лесным массивом.

Встречающиеся разновидности поверхности земного шара можно разбить на 2 группы: к первой относятся те виды поверхности земного шара, которые характеризуются незначительными неровностями, поэтому их непосредственно можно заменить сглаженной поверхностью с теми же электрическими параметрами; ко второй группе относятся поверхности со значительными неровностями, которые должны быть заменены сглаженной поверхностью с эквивалентными электрическими параметрами. Эквивалентные электрические параметры почвы выбирают из тех соображений, чтобы вызываемое реальной неровной поверхностью поглощение земных радиоволн соответствовало поглощению, создаваемому эквивалентной сглаженной поверхностью в заданном диапазоне частот.

Например, типичными поверхностями второй группы...