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

44362. Проектирование полупроводникового преобразователя электрической энергии 2.73 MB
  Минимальный угол открывания слишком большой получение необходимого напряжения за счёт увеличения угла α при отсутствии трансформатора приводит к большим пульсациям тока нагрузки и теряет смысл применение многопульсных схем то питание схемы будем осуществлять через трансформатор. Расчет трансформатора Найдем требуемое значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора по...
44363. ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АТОМАРНОГО КИСЛОРОДА И ВОДОРОДА 229.5 KB
  Разделить модификации водорода можно адсорбцией на активном угле при температуре жидкого азота. При очень низких температурах равновесие между ортоводородом и параводородом почти нацело сдвинуто в сторону последнего. При 80 К соотношение форм приблизительно...
44364. Технологія будівельного виробництва. Методичні вказівки 234 KB
  Склад робіт по винесенню проекту в натуру: складання схеми розбивки траси і рекогносцировці дільниці; винесення вісі колектора та двох крайніх дрен паралельних; одноразовий вимір та провіжування вісей колектора та двох крайніх дрен; провіжування вісей проміжних дрен з лінійним проміром по створах віх на крайніх дренах; висотна привязка нульового пікету колектора або одиничної дрени; Винос в натуру вісі колектора або одиночної дрени виконується за допомогою теодоліта і мірної стрічки від траси провідної мережі вищого порядку і...
44365. Основные понятия теории информации применительно к автоматизированному управлению в энергосистемах 115 KB
  Энергосистема - сложный объект, и управление ею может быть эффективным лишь при наличии автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ). Под АСДУ понимается человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку оперативно-диспетчерской (ОДИ)
44366. Выбор и обоснование оптимальной схемы доставки груза из Западно – Сибирского региона до речного порта Якутск 2.98 MB
  Правила перевозок грузов в прямом смешанном сообщении. Динамика перерабатываемых грузов ООО Речной порт Якутск. А все они преследуют одну цель максимальное удовлетворение потребности народного хозяйства в перевозках грузов и пассажиров при сокращении издержек транспортных и ускорении их доставки в пункт назначения. Для комплексного развития и эксплуатации всех видов транспорта необходимо не только определить общую потребность страны в грузовых и пассажирских перевозках но и распределить их между видами транспорта и отдельными...
44367. Стрелково-пушечное вооружение в условиях воздействия сплошного спектра термомеханических нагрузок 2.82 MB
  От этих немаловажных факторов и зависит его работоспособность ведь если не осмотреть и не проверить то можно пойти в бой с неисправным вооружением а если не почистить и не смазать после применения это может привести к коррозии а в свою очередь к заклиниванию частей и механизмов. Продукты коррозии загрязняют детали снижают механические характеристики и портят внешний вид вооружения. Существует некоторая критическая относительная влажность воздуха выше которой при прочих равных условиях наступает резкое возрастание коррозии металла....
44368. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ КРЕДИТНЫМ РИСКОМ (НА ПРИМЕРЕ «ВТБ 24» (ЗАО)) 1008 KB
  За счет этого источника формируется основная часть чистой прибыли отчисляемой в резервные фонды и идущей на выплату дивидендов акционерам банка. Средства банка формируются за счет клиентских денег на расчетных текущих срочных и иных счетах; межбанковского кредита; средств мобилизованных банком во временное пользование путем выпуска долговых ценных бумаг и т. Кредит стал основой банковского дела и базисом по которому судили о качестве и о работе банка. Особого внимания заслуживает процесс управления кредитным риском потому что от его...
44369. Роль связей с общественностью в повышении конкурентоспособности группы компаний «Евразия» 228 KB
  Во второй практической главе « Программа по повышению конкурентоспособности ГК «Евразия» дается общая характеристика ГК «Евразия», предоставляется конкурентный анализ деятельности ГК «Евразия», и разрабатывается концепция программы по повышению конкурентоспособности ГК «Евразия» и оценка ее эффективности.
44370. Покрытие пиковых нагрузок энергосистем 1.07 MB
  Электроэнергетика России имея общую мощность электростанций 210 млн. Так основные параметры и единичная мощность основного генерирующего оборудования и линий электропередач используемых в отрасли находятся на уровне развитых стран мира. кВтч а установленная мощность электростанций увеличится примерно на 50 процентов и достигнет 320млн. Первая на Енисее Красноярская ГЭС с бетонной плотиной длиной 1100м и высотой 120 м начала работать на полную мощность и теперь ее 12 гидроагрегатов вырабатывают в год в среднем 204 млрд.