Radijo bangų ir mikrobangų taikymas ryšio priemonėse

Šioje temoje nagrinėjama įvairios radijo ryšio rūšys (telegrafo, telefono, televizijos ir radiolokacijos), jų veikimo principai ir naudojamos bangos. Taip pat aptariama radijo bangų sklidimas, priklausomai nuo jų ilgio ir aplinkos sąlygų. Pateikiamos supaprastintos ryšio schemos ir radiolokacijos atstumo skaičiavimo formulė.

Radijo bangų sklidimas
Radijo bangos vakuume sklinda šviesos greičiu (\(c \approx 3 \times 10^8 \text{ m/s}\)). Žemės atmosferoje jų sklidimą veikia paviršiaus reljefas, kliūtys ir jonosfera (elektringųjų dalelių sluoksnis 40–300 km aukštyje). Ilgosios bangos (IB) dėl difrakcijos geba užlinkti už Žemės paviršiaus iškilumų. Trumposios bangos (TB) gali daug kartų atsispindėti nuo jonosferos ir Žemės paviršiaus, todėl sklinda labai toli; atspindys priklauso nuo jonosferos būsenos. Ultratrumposios bangos (UTB) ir mikrobangos sklinda tiesiomis linijomis, beveik neatsispindi nuo jonosferos, todėl ryšiui didesniais atstumais (už tiesioginio matomumo ribų) reikia retransliatorių arba palydovų.
Radijo bangų sklidimas
Radijo bangų sklidimo pobūdį atmosferoje lemia jų dažnis (bangos ilgis), Žemės paviršiaus savybės ir atmosferos sluoksniai, ypač jonosfera (apie 40–300 km aukštyje). Ilgosios bangos (IB) pasižymi difrakcija – gebėjimu užlinkti už kliūčių, tokių kaip kalnai ar Žemės horizontas. Trumposios bangos (TB) sklinda artimais atstumais tiesiai, bet gali atsispindėti nuo jonosferos ir taip nukeliauti labai toli; atspindys priklauso nuo jonosferos būklės, kurią veikia Saulės aktyvumas. Ultratrumposios bangos (UTB) ir mikrobangos sklinda beveik tiesiomis linijomis (panašiai kaip šviesa) ir nuo jonosferos beveik neatsispindi, todėl jų sklidimo nuotolis ribojamas tiesioginio matomumo zonos. Tolimam UTB ryšiui dažnai naudojami retransliatoriai arba palydovai.
Radijo bangų sklidimas
Radijo bangos vakuume sklinda šviesos greičiu. Jų sklidimą Žemės atmosferoje veikia įvairūs veiksniai, pavyzdžiui, kliūtys ir atmosferos sluoksniai. Ilgosios bangos užlinksta už kliūčių, trumposios bangos atsispindi nuo jonosferos, o ultratrumposios bangos sklinda tiesiomis linijomis, todėl joms perduoti didesniais atstumais reikalingi retransliatoriai.
Radijo ir televizijos signalų perdavimas
Radijo ir televizijos signalų perdavimas remiasi aukšto dažnio elektromagnetinių virpesių (nešančiosios bangos) moduliavimu. Siųstuve informacinis signalas (garsas, vaizdas) paverčiamas elektriniu signalu. Šis žemo dažnio signalas moduliuoja aukšto dažnio nešančiąją bangą – keičia jos amplitudę (amplitudinė moduliacija, AM) arba dažnį (dažninė moduliacija, FM). Moduliuota banga stiprinama ir išspinduliuojama per siųstuvo anteną. Imtuvo antena pagauna elektromagnetines bangas. Imtuve, naudojant rezonanso principą (suderinant imtuvo virpesių kontūro dažnį su stoties dažniu), išskiriamas norimas signalas. Tada jis detektuojamas (demoduliuojamas) – atskiriamas naudingas žemo dažnio signalas nuo aukšto dažnio nešančiosios bangos. Galiausiai signalas sustiprinamas ir paverčiamas garsu ar vaizdu.
Radijo ryšio pagrindinės rūšys
Radijo ryšys naudoja radijo bangas informacijai perduoti. Pagrindinės rūšys yra: telegrafo ryšys (kodams perduoti, pvz., Morzės abėcėle, dažniausiai ilgosios bangos), telefono ryšys (kalbai ir muzikai perduoti, naudojant vidutines, trumpąsias ir ultratrumpąsias bangas), televizinis ryšys (judantiems ir nejudantiems vaizdams bei garsui perduoti, naudojant ultratrumpąsias bangas) ir radiolokacija (objektams aptikti ir atstumui iki jų nustatyti, naudojant ultratrumpąsias ir mikrobangas). Kiekvienai ryšio rūšiai parenkamos tinkamiausio dažnio ir savybių radijo bangos.
Radijo ryšio rūšys
Radijo ryšys yra skirstomas į keturias pagrindines kategorijas: telegrafo ryšį, kuris perduoda informaciją elektros impulsais (Morzės kodu); telefono ryšį, skirtą kalbos ir muzikos perdavimui radijo bangomis; televizijos ryšį, kuris perduoda judančius ir nejudančius vaizdus; ir radiolokaciją, naudojamą objektų aptikimui ir atstumo iki jų nustatymui.
Radijo ryšio rūšys ir dažniai
Radijo ryšys klasifikuojamas pagal perduodamos informacijos pobūdį ir naudojamų bangų dažnį. Pagrindinės rūšys yra: telegrafo ryšys (Morzės kodo perdavimas ilgomis ir vidutinėmis bangomis, \(3 \times 10^4 - 10^6\) Hz), telefono ryšys (garso perdavimas vidutinėmis, trumposiomis, ultratrumposiomis bangomis, \(10^5 - 10^8\) Hz), televizinis ryšys (vaizdo ir garso perdavimas ultratrumposiomis bangomis, \(10^7 - 10^9\) Hz) ir radiolokacija (objektų aptikimas ultratrumposiomis ir mikrobangomis, \(10^9 - 10^{12}\) Hz). Kiekviena ryšio rūšis naudoja tam tikrus elektromagnetinių bangų spektro diapazonus, atitinkančius techninius reikalavimus.
Radiolokacija
Radiolokacija yra technologija, naudojanti radijo bangas (ultratrumpąsias ir mikrobangas) objektų aptikimui ir atstumo iki jų nustatymui. Radiolokatorius siunčia bangas, kurios atsispindi nuo objekto, ir priima grįžtantį signalą. Atstumas apskaičiuojamas pagal formulę: \(s = (c * t) / 2\), kur \(s\) – atstumas, \(c\) – bangų greitis (\(3 * 10^8 \text{ m/s}\)), \(t\) – laikas nuo signalo išsiuntimo iki priėmimo.
Radiolokacijos principai
Radiolokacija (radaras) yra metodas objektams aptikti ir atstumui iki jų nustatyti naudojant radijo bangas, dažniausiai ultratrumpąsias ir mikrobangas. Radiolokatoriaus antena siunčia trumpus, galingus radijo bangų impulsus tam tikra kryptimi. Jei kelyje pasitaiko objektas (pvz., lėktuvas, laivas), bangos nuo jo atsispindi ir grįžta į radiolokatoriaus anteną. Matuojamas laiko tarpas \(t\) nuo impulso išsiuntimo iki atspindėto signalo (aido) priėmimo. Žinant bangų sklidimo greitį \(c\) (apytiksliai lygus šviesos greičiui vakuume, \(c \approx 3 \times 10^8\) m/s), atstumas iki objekto \(s\) apskaičiuojamas pagal formulę: \(s = (c \cdot t) / 2\). Dalinama iš dviejų, nes signalas nueina pirmyn ir atgal.
Radiolokacijos principas
Radiolokacija yra metodas objektams aptikti ir atstumui iki jų nustatyti naudojant radijo bangas, dažniausiai ultratrumpąsias ir mikrobangas. Radiolokatorius siunčia trumpus radijo bangų impulsus. Jei kelyje pasitaiko objektas, bangos nuo jo atsispindi ir grįžta į radiolokatoriaus imtuvą. Matuojamas laikas \(t\), per kurį signalas nueina iki objekto ir grįžta atgal. Žinant bangų sklidimo greitį \(c\) (ore artimą šviesos greičiui, \(c \approx 3 \times 10^8 \text{ m/s}\)), atstumas \(s\) iki objekto apskaičiuojamas pagal formulę: \(s = (c \cdot t) / 2\). Dvejetas vardiklyje yra todėl, kad signalas keliauja pirmyn ir atgal.
Telefono ryšio principai
Telefono ryšys leidžia perduoti garso signalus (kalbą, muziką), kurių dažnis yra \(20 - 20000\) Hz, naudojant radijo bangas (dažniausiai vidutines, trumpąsias ir ultratrumpąsias). Siųstuve garso virpesiai moduliuoja aukšto dažnio radijo signalą. Imtuve svarbiausias principas yra elektrinis rezonansas. Keičiant imtuvo virpesių kontūro parametrus (paprastai kondensatoriaus talpą), derinamas jo savasis dažnis. Kai imtuvo kontūro dažnis sutampa su norimos radijo stoties siunčiamo signalo dažniu, imtuvas iš visų antenoje indukuotų signalų išskiria ir sustiprina būtent tą konkretų signalą.
Telefono ryšys
Telefono ryšys leidžia perduoti kalbą ir muziką radijo bangomis. Naudojamos vidutinės, trumposios ir ultratrumposios bangos. Garso bangų dažnis yra nuo \(20 \text{ Hz}\) iki \(20\ 000 \text{ Hz}\). Telefono ryšys veikia elektrinio rezonanso principu: keičiant imtuvo virpesių kontūro talpą, keičiamas dažnis, ir imtuvas priima tik tas bangas, kurių dažnis sutampa su jo paties dažniu.
Telegrafo ryšys
Telegrafo ryšys yra vienas seniausių elektroninio ryšio būdų. Jis naudoja Morzės kodą, sudarytą iš ilgų ir trumpų elektros impulsų sekų, informacijai perduoti. Šis ryšys dažniausiai naudoja ilgąsias radijo bangas.
Televizinio ryšio principai
Televizinis ryšys skirtas judančių vaizdų ir juos lydinčio garso perdavimui per atstumą naudojant radijo bangas, dažniausiai ultratrumpąsias (UTB). Televizijos kameroje optinis vaizdas paverčiamas elektriniu vaizdo signalu, projektuojant vaizdą į šviesai jautrų elementų paviršių ir jį skenuojant elektroniniu spinduliu (paprastai 25 kadrus per sekundę). Kartu mikrofonas paverčia garsą elektriniu signalu. Siųstuve aukšto dažnio virpesiai moduliuojami vaizdo, garso ir sinchronizacijos signalais. Imtuve (televizoriuje) antena pagauna moduliuotas bangas, signalai stiprinami, detektuojami (atskiriami vaizdo, garso ir sinchronizacijos signalai) ir galiausiai paverčiami matomu vaizdu ekrane (kineskope) bei girdimu garsu.
Televizinis ryšys
Televizija perduoda judančius ir nejudančius vaizdus per atstumą, naudodama radijo bangas. Televizijos kamera konvertuoja optinį vaizdą į elektrinį signalą (vaizdo signalą). Mikrofonas sukuria garso signalą. Siųstuve šie signalai moduliuoja aukšto dažnio virpesius, kurie išspinduliuojami ultratrumposiomis bangomis. Imtuve (televizoriuje) šios bangos paverčiamos atgal į vaizdą ir garsą.

Prisijungti

arba
Real 2
„X“ yra inovatyvi mokymosi platforma, kurios tikslas – teikti aukštos kokybės mokymo medžiagą įvairiausių klasių mokiniams. Patyrusių specialistų parengtas turinys skatina smalsumą, padeda išsamiau ir giliau suprasti mokomus dalykus bei sėkmingai pasiruošti akademiniams iššūkiams.
Atsisiųsk programėlę:
Susisiek su mumis: info@knowledgenestapp.com