21920

РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И АНТЕННОФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА Конспект лекций по дисциплине Распространение радиоволн и антеннофидерные устройства для студентов очной формы обучения специальности 201200 Астрахань 2004 УДК 621. Распространение радиоволн и антеннофидерные устройства: Конспект лекций АГТУ. В учебном пособии изложены теоретические сведения по распространению радиоволн и антеннофидерным устройствам Распространение радиоволн и антеннофидерные устройства входит в цикл специальных дисциплин специальности 201200. Влияние окружающие...

Русский

2013-08-04

46.5 KB

48 чел.

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И КОММУНИКАЦИЙ

МАНЕНКОВ В.И.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА

Конспект лекций по дисциплине

 Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства

для студентов очной формы обучения

специальности 201200

Астрахань 2004

УДК 621.396.67

Автор: к.т.н., доцент В.И. Маненков

Рецензент: к.т.н., доцент В.В. Лаптев

Редактор: д.т.н., профессор В.Н Дмитриев

Маненков В.И.   Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства: Конспект лекций/ АГТУ. – Астрахань, 2004. – 50 с.

В учебном пособии изложены теоретические сведения по распространению радиоволн и антенно-фидерным устройствам «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства» входит в цикл специальных дисциплин специальности 201200.

Учебное пособие утверждено на заседании методического совета факультета

«___» __________2004 г., протокол № _______

Астраханский государственный технический университет

Лекция 1.  ВВЕДЕНИЕ

   Назначение передающих и приемных  антенн. Влияние окружающие среды на условие  распространения  радиоволн. Классификация радиоволн по диапазонам. Основные задачи теории антенн: внутренняя  и внешняя задачи теории  антенн.  Основные задачи теории  распространения радиоволн.

Введение

Антенна (А.), устройство для излучения и приёма радиоволн.

Передающая антенна преобразует энергию электромагнитных колебаний высокой частоты, сосредоточенную в выходных колебательных цепях радиопередатчика, в энергию излучаемых радиоволн. Преобразование основано на том, что, как известно, переменный электрический ток является источником электромагнитных волн. Это свойство переменного электрического тока впервые установлено Г. Герцем в 80-х гг. 19 в. на основе работ Дж. Максвелла.

Приёмная антенна выполняет обратную функцию – преобразование энергии распространяющихся радиоволн в энергию, сосредоточенную во входных колебательных цепях приёмника. Формы, размеры и конструкции антенн разнообразны и зависят от длины излучаемых или принимаемых волн и назначения А. Применяются А. в виде отрезка провода, комбинаций из таких отрезков, отражающих металлических зеркал различной конфигурации, полостей с металлическими стенками, в которых вырезаны щели, спиралей из металлических проводов и др.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛН ПО ДИАПАЗОНАМ ЧАСТОТ И УСЛОВИЯМ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

    Каждая система передачи сигналов состоит из трех основных частей: передающего устройства, приемного устройства и промежуточного звена – соединяющей линии. В радиолинии роль промежуточного звена выполняет среда, пространство, в котором распространяются радиоволны. Для подвижной связи используется распространение радиоволн по естественным трассам, т.е. в условиях, когда средой служат поверхность и атмосфера Земли или космическое пространство. Среда распространение радиоволн – звено в радиолинии, которое практически не поддается управлению. В свободном пространстве электромагнитные волны распространяются радиально от источника со скоростью c = 3108 м/с и не испытывают поглощения.

    Влияние среды на распространение радиоволн проявляется в изменении амплитуды поля волны, изменении скорости и направления распространения волны, в повороте плоскости поляризации волны, в искажении передаваемых сигналов. При исследовании распространения радиоволн возникают основные задачи:

  1.  расчет энергетических параметров радиолинии – выбор мощности передающего устройства или определение мощности сигнала на входе приемного устройства;
  2.  определение оптимальной рабочей волны при заданных условиях распространения определение истинной скорости и истинного направления прихода сигнала;
  3.  изучение возможных искажений передаваемого сигнала и разработка мер по их устранению.

      Для решения этих задач изучаются электрические свойства поверхности и атмосферы Земли и физические процессы распространения радиоволн.

  Условия распространения радиоволн по естественным трассам определяются многими факторами, так что полный их анализ оказывается слишком сложным. Поэтому в каждом конкретном случае строят модель трассы распространения радиоволн, выделяя те факторы, которые оказывают основное воздействие.

    Земная поверхность оказывает существенное влияние на распространение радиоволн: поверхность Земли частично поглощает и отражает радиоволны; сферичность земной поверхности (средний радиус земного шара 6370 км) также влияет на распространение радиоволн. Радиоволны, распространяющиеся в непосредственной близости (в масштабе длины волны) от поверхности Земли, называют земными радиоволнами.

При разработке модели распространения земных радиоволн атмосферу можно считать не поглощающей средой. При необходимости усложнения модели вносятся поправки с учетом диэлектрической и магнитной проницаемостей атмосферы.

   В окружающей земной шар атмосфере различают две области, оказывающие влияние на распространение радиоволн: тропосферу и ионосферу.

Тропосфера – приземная область атмосферы, простирающаяся до высоты 10…15 км –  неоднородна как в вертикальном направлении, так и вдоль земной поверхности; ее электрические параметры зависят от метеорологических условий. Тропосфера влияет на распространение земных волн и обеспечивает распространение так называемых тропосферных волн. Распространение тропосферных волн связано с рефракцией (искривлением траектории волны) в неоднородной тропосфере, а также с рассеянием и отражением радиоволн от неоднородностей тропосферы.

Ионосфера – от 50…80 км и примерно до 10000 км над поверхностью Земли. В этой области плотность газа весьма мала и газ ионизирован, т. е. имеется большое число свободных электронов (примерно 103 … 106 электронов в 1 см3 воздуха). Присутствие свободных электронов существенно влияет на электрические свойства газа и обусловливает возможность отражения радиоволн от ионосферы. Путем последовательного отражения от ионосферы и поверхности Земли радиоволны распространяются на очень большие расстояния (например, короткие волны могут несколько раз огибать земной шар). Ионосфера является неоднородной средой, и радиоволны рассеиваются в ней, что также обусловливает возможность распространения радиоволн на большие расстояния. Радиоволны, распространяющиеся путем отражения от ионосферы или рассеяния в ней, будем называть ионосферными волнами. На условия распространения ионосферных волн свойства земной поверхности и тропосферы влияют мало.

  За пределами ионосферы плотность газа и электронная плотность уменьшаются и на расстоянии 3…4,5 радиусов земного шара, атмосфера Земли переходит в космическое пространство, где газ полностью ионизирован, плотность протонов равна плотности электронов и составляет всего 2…20 эл/см3. Условия распространения радиоволн в космосе близки к условиям распространения в свободном пространстве. Таким образом, оказывается возможным рассматривать раздельно влияние на распространение радиоволн земной поверхности, тропосферы, ионосферы и космического пространства.

К радиоволнам относят электромагнитные колебания, длина волны которых лежит в пределах от 210–9 до 105 м, что соответствует частотам колебаний от 151010 до 310–3 МГц.

     В зависимости от длины рабочей волны влияние одной и той же среды проявляется в большей или меньшей степени. В связи с этим для удобства выбора модели трассы электромагнитные волны делят; на диапазоны – табл. 1. Волны каждого из диапазонов имеют свои особенности распространения, но на границах диапазонов не существует резких изменений этих особенностей.

 Таблица 1 – Распределение электромагнитных волн по диапазонам 

Диапазон

Длина волны в свободном пространстве, м

Частота, МГц

Область применения

Сверх длинные волны (СДВ)

100 000…10 000

3e-3 … 3e-2 

Радионавигация, радиотелеграфная связь, метеослужба

Длинные волны  (ДВ)

 10000…1000

 3e-2 … 3e-1

Радиотелеграфная и радиотелефонная связь, радиовещание,  радионавигация 

Средние волны (СВ)

 1000…100

3e-1 … 3 

Радиотелеграфная и радиотелефонная связь, радиовещание,  радионавигация 

Короткие волны (КВ)

 100…10

 3 … 30

Радиотелеграфная и радиотелефонная связь, радиовещание, радиолюбительская связь 

Ультракороткие волны (УКВ):

метровые

 дециметровые

сантиметровые

миллиметровые

10…0,001

10…1

1…0,1

0,1…0,01

0,01…0,001

 30 … 3e5

30 … 300

300 … 3000

3000…3e4

3e4 … 3e5 

Радиовещание,  телевидение, радиолокация, космическая радиосвязь, радиолюбительская связь

Телевидение, радиолокация, радиорелейная связь, космическая радиосвязь

Радиолокация, радиорелейная связь, космическая радиосвязь

Радионавигация и т.д.

Волны оптического диапазона:

инфракрасные,

видимые и ультрафиолетовые

1e-3 … 7,5e-7

7,5e-7 … 4e-7

4e-7 … 20e-10

 3e5…4e8

4e8…7,5e8

7,5e8…15e10

 Квантовая радиоэлектроника, пассивная и активная радиолокация


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77999. Исследование направлений совершенствования системы налогового администрирования земельного налога 137.82 KB
  Несмотря на сравнительно невысокую долю земельного налога в общем объеме доходных поступлений он выступает в качестве важного источника формирования местных бюджетов. Обострившаяся ситуация требует глубокого изучения земельного налога его становления изменения определения...
78000. Использование средств рекламного воздействия в разработке маркетинговых программ продвижения (на примере издательства «Альфа») 1021.31 KB
  Исходной позицией или первоначальным этапом безусловно являются длительные изучения возможных преимуществ своего продукта существующих конкурентов целевой аудиторий изучение также психологического воздействия рекламы на потенциальных клиентов и других внешних и внутренних факторов.
78001. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПОДГОТОВКИ, ПОВЫШЕНИЯ КВАЛИФИКАЦИИ, ПЕРЕПОДГОТОВКА КАДРОВ МУНИЦИПАЛЬНЫХ ОРГАНОВ ВЛАСТИ 466.41 KB
  Предмет исследования система подготовки повышения квалификации и переподготовки кадров органа власти Цель дипломного проекта - совершенствование системы подготовки повышения квалификации и переподготовки кадров органа власти Задачи исследования: изучить методику подготовки...
78002. Разработка проекта по увеличению объема реализации продукции компании и его финансово-экономическая оценка (на примере ООО «Фермер») 140.95 KB
  Выбор наиболее эффективных методов розничной продажи товаров; Организация оказания торговых услуг покупателям. В интерьерах магазина предусматривается использование рекламы информирующей о наличии товаров расположении отделов дополнительных услугах а также...
78004. Исследовании метода Монте-Карло для решения СЛАУ и рассмотрении его параллельной реализации для архитектуры CUDA 1.15 MB
  Рассматриваются различные подходы к параллельной реализации метода. Предлагается параллельная версия метода для архитектуры CUD и проводится тестирование и исследование ее эффективности при решении СЛАУ различных размерностей.
78005. Хронология периода княжения великого князя Всеволода Ольговича в Киеве (конец 30-х – первая половина 40-х гг. XII в.) 360.5 KB
  Древнерусские летописи и по сей день являются одним из самых содержательных источников по истории Древней Руси несмотря на свою противоречивость. В Ипатьевской летописи мы встречаем эти сведения но контекст сообщения не позволяет нам сделать вывод который мы находим у Карамзина.
78006. Волоконно-оптическая линия связи между городами Хабаровск и Владивосток с использованием технологии SDH и оптического кабеля 1.24 MB
  В данном дипломном проекте рассмотрена трасса между городами Хабаровск и Владивосток. Выбрана система передачи уровня «STM-4», произведен выбор типа кабеля, а так же конструктивный расчет выбранного кабеля марки ОКЛ-01-6-4-10/125-0,36/0,22-3,5/18-1.