Toshkent axborot texnologiyalari universiteti elektromagnit maydonlar va to’lqinlar

Elektromagnit to'lqinlar.
Endi biz to'g'ridan-to'g'ri elektromagnit to'lqinlarni ko'rib chiqishga murojaat qilamiz.Tabiatning asosiy qonunlari, ular asosida olingan dalillarga qaraganda ko'proq narsani berishi mumkin. Shulardan biri Maksvell tomonidan kashf etilgan elektromagnetizm qonunlari.Maksvell qonunlaridan kelib chiqadigan son-sanoqsiz, juda qiziqarli va muhim oqibatlar orasida elektromagnit maydon, biri alohida e'tiborga loyiqdir. Bu elektromagnit shovqin oxirgi tezlikda tarqaladi degan xulosadir.Qisqa masofali harakatlanish nazariyasiga ko'ra, zaryad uning yonidagi elektr maydonini o'zgartiradi. Ushbu o'zgaruvchan elektr maydoni qo'shni kosmosda o'zgaruvchan magnit maydon hosil qiladi. O'z navbatida o'zgaruvchan magnit maydon o'zgaruvchan elektr maydonini va boshqalarni hosil qiladi.Shunday qilib, zaryadning harakati elektromagnit maydonda "qo'zg'alish" ga olib keladi va tarqaladi, u atrofdagi kosmosning barcha katta maydonlarini qamrab oladi.Maksvell bu jarayonning tarqalish tezligi vakuumdagi yorug'lik tezligiga teng ekanligini matematik isbotladi.Tasavvur qiling, elektr zaryadi shunchaki bir nuqtadan boshqasiga o'tkazilmaydi, balki tekis chiziq bo'ylab tez tebranishga tushadi. Keyin zaryadga yaqin bo'lgan elektr maydoni vaqti-vaqti bilan o'zgarishni boshlaydi. Ushbu o'zgarishlarning davri, shubhasiz, zaryadlarning tebranishlar davriga teng bo'ladi. O'zgaruvchan elektr maydoni vaqti-vaqti bilan o'zgarib turadigan magnit maydonni vujudga keltiradi, ikkinchisi esa o'z navbatida zaryaddan ancha katta masofada joylashgan o'zgaruvchan elektr maydonining paydo bo'lishiga sabab bo'ladiKosmosdagi har bir nuqtada elektr va magnit maydonlar vaqti-vaqti bilan o'zgarib turadi. Zaryad qancha uzoq bo'lsa, uning maydon dalgalanmalariga keyinchalik erishiladi. Shuning uchun yoqing turli masofalar zaryad natijasida turli tebranishlar sodir bo'ladi.
Elektromagnit to'lqinlarning xususiyatlari:
Zamonaviy radiotexnika qurilmalari juda vizual eksperimentlarga elektromagnit to'lqinlarning xususiyatlarini kuzatish imkonini beradi. Bunday holda, santimetr to'lqin uzunliklaridan foydalanish yaxshidir. Ushbu to'lqinlar maxsus mikroto'lqinli generator tomonidan chiqariladi. Generatorning tebranishlari ovoz chastotasi bilan modullanadi. Aniqlanganidan keyin olingan signal karnayga beriladi.
Vakuumning tarqalish tezligi chastotaga bog'liq emas;
Dielektrik tomonidan to'lqinlarning qisman so'rilishi;
To'lqinlarning metallardan deyarli to'liq aks etishi;
Dielektriklar chegarasida to'lqinlarning sinishi;
Shovqin, to'lqin tarqalishi.
Elektromagnit to'lqinning energiya xususiyatlari
Elektromagnit to'lqinlarning energiya xususiyatlari ularning ma'nosi bilan mexanik to'lqinlarning energiya xususiyatlariga to'g'ri keladi.
To'lqin tarqaladigan muhit elektr va magnit maydonlarining energiyalaridan iborat bo'lgan elektromagnit energiyaga ega.
Elektromagnit maydonning volumetrik energiya zichligi () - bu muhitning birlik hajmiga elektr va magnit maydonlarining jami energiyasi:
Elektromagnit to'lqinda elektr va magnit maydonlarning energiya zichligi bir xil
Fotonlar va kvant nazariyasi. 19-asr va 20-asrning oxirida, elektromagnit nurlanishning yaxlit nazariyasi nihoyat qurilganga o'xshaydi, tabiat yana bir hayratga tushdi: Maksvell nazariyasida tasvirlangan to'lqin xususiyatlaridan tashqari, nurlanish zarrachalarning xususiyatlarini ham namoyish etadi, qanchalik uzun bo'lsa, shuncha kuchli bo'ladi.

Eshittirishda har bir uzatish stansiyasi ham o'z chastota diapazoniga ega. Radioto'lqinlarning diapazoni va to'lqin uzunligi bo'yicha tasnifi mavjud. Uning so'zlariga ko'ra, to'lqinlar:

To'lqin uzunligi taxminan 10 000-100 000 kilometr bo'lgan dekametrik, chastotalari juda past (3 - 30 Gts) deb tasniflanadi.
Megametrik (to'lqin uzunligi - 1000-10 000 kilometr), chastota diapazoni - 300 Gts gacha.
Gektokilometr (uzunligi 100-1000 kilometr), ultra past chastotalar bilan bog'liq (3000 Gts gacha).
Qo'shimcha uzun (uzunligi - 10-100 kilometr) - juda past (30 kHz gacha).
Uzoq (uzunligi 1-10 kilometr) - past (300 kHz gacha).
O'rta (uzunligi 100-1000 metr) - o'rta chastotalar, 3000 kHz gacha.
Qisqa, uzunligi 10-100 metr - bu shunday deb ataladi. yuqori chastotalar (chastotasi 30 MGts gacha).
Ultrashort yoki metr (uzunligi 1-10 metr), juda yuqori (300 MGts gacha).
Desimetr (uzunligi 10-100 santimetr), o'ta yuqori, 3000 MGts gacha.
Santimetr (uzunligi 1-10 santimetr), o'ta baland (30 gigagertsgacha).
Millimetr (uzunligi 1-10 millimetr), juda yuqori (300 gigagertsgacha).
300-3000 gigagertsli chastota diapazoni deb ataladigan narsaga ishora qiladi. yuqori chastota diapazoni.
Radioaloqa rivojlanishining dastlabki bosqichlarida to'lqinlar asosan uzoq va uzoq masofalarda ishlatilgan. Ammo ular er yuzasiga tarqalib, kuchli so'riladi va kuchli uzatuvchi qurilmalar kerak edi. Barqaror qabul qilish o'rta to'lqinlarda amalga oshiriladi, ammo ular bo'yicha uzatish diapazonini ta'minlash qiyin va bu diapazon asosan bir necha yuz kilometr radiusli mahalliy eshittirishlar tomonidan qo'llaniladi.
qisqa to'lqinlar uzoq masofani ta'minlaydi, lekin shovqin va signal buzilishiga duchor bo'ladi. Ular, asosan, havo va dengiz navigatsiyasida va magistral aloqa liniyalarida qo'llaniladi.
Yuqori chastotali bantlarning asosiy afzalligi - o'lchamlari to'lqin uzunligi bilan taqqoslanadigan antennalardan foydalanish imkoniyati, radiatsiya faqat bu shart bajarilgan taqdirda samarali bo'ladi. To'lqinlarning ko'rish doirasida tarqalishiga asoslangan shaharlararo aloqa tizimlarini qurish mumkin bo'ldi.
LikBez > Radio aloqalari haqida
2-25 MGts
Qisqa to'lqin diapazoni (QF) uzoq masofalarda (transkontinentalgacha) aloqani tashkil qilish imkonini beradi. Qisqa to'lqinlar 40-60-yillarda uzoq masofali aloqalarni tashkil qilish uchun keng qo'llanilgan.
Asosan aloqa uchun ishlatiladi:
uzoq masofalardagi uzoq nuqtalar o'rtasida qit'alararo aloqagacha;
borish qiyin bo'lgan hududlarda (o'rmonlar, cho'llar) va qiyin relefli hududlarda (tepaliklar, tog'lar);
Transport vositalari uzoq masofalarda, yuzlab va minglab kilometrlarda;
Portativ radiolar uzoq masofalarda (o'nlab va yuzlab kilometrlarda) va qiyin relefli hududlarda (tepaliklar, tog'lar);
past tezlikda raqamli ma'lumotlarni uzatish (fayllar, elektron pochta, fakslar);
masofaviy va borish qiyin bo'lgan ob'ektlar (meteostansiyalar, shlyuzlar, nasos stantsiyalari va boshqalar) bilan telemetriya ma'lumotlarini almashish uchun.
25,6-30 MGts
"Fuqarolik" diapazoni "CB" yoki tez-tez deyilganidek - "27 MGts". Radioaloqa uskunalari xususiy shaxslar tomonidan cheklanmagan holda ishlatilishi mumkin bo'lgan yagona diapazon.
Tekis qishloq joylarida yuqori aloqa diapazoni va abonent uskunalarining arzonligi bu diapazonni fermerlar, baliqchilar va cho'ponlardan tortib yirik qurilish, konchilik va transport tashkilotlarigacha bo'lgan turli toifadagi foydalanuvchilar uchun juda jozibador qiladi.
Garchi diapazon tekis qishloq joylarida eng samarali bo'lsa-da, CBS-dan foydalanish amaliyoti shuni ko'rsatdiki, tizimni to'g'ri tashkil etish va tayanch stansiya antennalarining maqbul joylashuvi bilan yuqori sifatli va ishonchli radio aloqasiga erishish mumkin. sanoat shahar shovqini va baland binolar sharoitida ham uzoq masofalarda. Toshkent shahrida CB radioaloqadan foydalangan holda xususiy taksi xizmatlari faol rivojlanayotgani bunga misoldir.
Ushbu diapazonda radioto'lqinlarning tarqalishi to'g'ri chiziqlidan tashqari, Yer ionosferasidan aks ettirish orqali ham sodir bo'ladi, shuning uchun radio signalining diapazoni va sifati ionosfera holatiga va quyosh faolligiga juda bog'liq bo'ladi. jihatidan juda farq qiladi turli kunlar va kun davomida.
Radioto'lqinlarning ionosferadan o'tishi aloqa oralig'ini bir necha ming kilometrgacha oshirishi mumkin. Bu asosan yozda va quyosh faolligi davrida sodir bo'ladi. Bunday o'tishlar paytida siz Moskva yoki Samara bilan osongina suhbatlashishingiz, chet tillarini bilishingizni mashq qilishingiz, xorijiy mamlakatlar bilan bog'lanishingiz mumkin. Ba'zilar uchun CBS-da uzoq masofalarga ulanish o'ziga xos sport turiga aylandi.
"Fuqarolik" aloqalarining kamchiliklari orasida shovqinlarga nisbatan yuqori sezuvchanlik, radio to'lqinlarning qulay tarqaladigan kunlarida kanallarning tiqilib qolishi (uzoqlarda minglab kilometrlar eshitiladi), qisqa antennalar tufayli portativ radiostansiyalarning past samaradorligini ta'kidlash kerak. , mobil radiostantsiyalarning uzun antennalari (taxminan 1,5 m).
Ushbu kamchiliklarga qaramay, CB dunyodagi eng mashhur aloqa vositasi bo'lib qolmoqda. Uskunaning arzonligi va soddalashtirilgan ro'yxatga olish tartibi tufayli u qishloq xo'jaligi tashkilotlari, transport vositalari haydovchilari, ochiq havoda ishqibozlar va oddiy odamlarning katta armiyasi tomonidan qo'llaniladi, ular uchun radio aloqasi sevimli mashg'ulotdir. CB diapazonida boshqa barcha chastotalarni birlashtirgandan ko'ra ko'proq radiostansiyalar mavjud desak mubolag'a bo'lmaydi.
Radioaloqa uchun eng ko'p afzal:
statsionar va avtomobil radiolari samarali tayanch antennalardan foydalanganda;
avtomobil yo'li bo'ylab, shahar tashqarisida, konvoyda yoki bir-biridan qisqa masofada (5–15 km) harakatlanayotganda transport vositalari o'rtasida;
samarali tayanch antennalardan foydalanganda tekis yoki tepalikli joylarda qishloq xo‘jaligi texnikasi (kombaynlar, seyalkalar, paxta terish mashinalari va boshqalar) o‘rtasida hamda texnika va boshqaruv xonalari o‘rtasida (vazn, qabul qilish, to‘ldirish va boshqalar);
bilan radiostantsiyalarni jo'natish orqali shaharda mobil va statsionar ob'ektlar o'rtasida samarali antennalar etarli balandlikda o'rnatiladi.
33-50 MGts
33–50 MGts diapazoni, odatda "Past band" deb ataladi, rus tilida mos atama yo'qligi sababli. U sobiq SSSRda keng qo'llanilgan va deyarli yagona xizmat ko'rsatish guruhi bo'lib, CMEA mamlakatlari tomonidan ishlab chiqarilgan uskunalarni sotib olish mumkin edi. Ko'pgina korxona va tashkilotlar operativ radioaloqa ehtiyojlarini hal qilish uchun radiostantsiyalardan, xususan, Len va Granitdan foydalangan, ba'zilari esa hali ham ulardan foydalanadi. Ammo so'nggi yillardagi iqtisodiy o'zgarishlar bizni aloqa uskunalarini tanlashni qayta ko'rib chiqishga majbur qildi. Bizning bozorga so'nggi G'arb ishlanmalari kirib keldi va "Past band" yuqori chastota diapazonlari bilan almashtirila boshlandi.
Hozirda sotuvda Vertex, Motorola, Alan, Roger va boshqalar tomonidan ishlab chiqarilgan 33-50 MGts chastotali radiostansiyalarni topishingiz mumkin. Bu tashkilot va bo'limlarga eskirgan va ishdan chiqqan uskunalar parkini almashtirish va mavjud radiochastotalardan foydalanish imkonini beradi. Bir qator portativ modellar mavjud. Afsuski, bunday uskunaning narxi yuqori chastotali o'xshash modellarga qaraganda bir oz yuqori.
Jismoniy xususiyatlar bo'yicha u HF va VHF diapazonlari o'rtasida oraliq pozitsiyani egallaydi, shuning uchun u ikkalasining xususiyatlariga ega. Muayyan sharoitlarda u radio gorizontidan tashqarida (aks ettirilgan to'lqin) aloqa qilish imkonini beradi. Ammo umuman olganda, ko'rish chizig'ida aloqa qilish mumkin. Kam zaiflashuv, kamroq aks ettirish bilan tavsiflanadi. Eng katta diapazonga past binolarli qishloq joylarida va tekis erlarda erishiladi.
136-174, 400-512 MGts
Yuqori shovqin immuniteti va yaxshi signal uzatish deyarli har qanday xizmat ko'rsatuvchi radioaloqa tizimlarini tashkil qilish uchun ushbu diapazonlardan faol foydalanish imkonini beradi. Assortimentning pastki qismi (VHF) qishloq joylarida, kam qavatli (3 qavatgacha) va o'rta qavatli (5 qavatgacha) shaharsozlikda samaraliroq. Yuqori qism(DCV) sanoat markazlari va ko'p qavatli binolar sharoitida afzalroqdir.
Ko'pgina mamlakatlarda ushbu diapazonlar peyjing (VHF) va uyali (DCV) radioaloqalarini tashkil qilish uchun ishlatiladi. Yuqori chastotali uchastkalarga o'tish tendentsiyasi mavjud bo'lsa-da (900, 1800 MGts)
Aloqa faqat ko'rish chizig'ida mumkin, shuning uchun ko'p hollarda releyli tizimlar qo'llaniladi.
806-825, 851-870 MGts
U ko'p qavatli binolari bo'lgan shaharlarda va hududlarda radioaloqa tizimlarini tashkil qilish uchun ishlatiladi yuqori daraja sanoat aralashuvi. Juda yuqori shovqin immuniteti va turli xil to'siqlar (metall to'rlargacha) orqali yaxshi signal uzatilishi radio to'lqinlarining past chastotalarda tarqalishi mumkin bo'lmagan yoki katta xarajatlarni talab qiladigan (oraliq takrorlagichlarni joylashtirish, yuqori antenna balandligi va boshqalar) bu diapazondan foydalanishga imkon beradi. .). Dunyoning ko'plab mamlakatlarida u uyali radio aloqalarini tashkil qilish uchun ishlatiladi. Ayniqsa, uyali O'zbekistonda aynan shu diapazonda tashkil etilgan. AQShning an'anaviy er usti mobil guruhi.
Aloqa faqat radio gorizontida mumkin. Diapazon binolar, inshootlar va boshqa tabiiy va sun'iy to'siqlardan radioto'lqinlarning yuqori darajada aks etishi bilan ajralib turadi, buning natijasida sanoat hududlarida va ko'p qavatli binolar joylashgan sanoat markazlarida radioaloqa mumkin. Ba'zi hollarda bu foyda sifatida qaralishi mumkin (ko'zgular tufayli kamroq "o'lik zonalar"), boshqa hollarda esa bu katta muammo (aralashuv) bo'lishi mumkin.
Jismoniy xususiyatlar bo'yicha u radioto'lqinlarning katta zaiflashuvi bilan tavsiflanadi, buning natijasida qishloq joylarida aloqa diapazoni past chastotalarga qaraganda kamroq bo'ladi.
Kamchiliklari past chastotalar uchun uskunalar bilan solishtirganda uskunaning nisbatan yuqori narxini va kuchli portativ radio uzatgichlarni yaratishda qiyinchiliklarni o'z ichiga oladi. Bu qisman yuqori chastotalarda uzatiladigan signal energiyasining ortishi bilan bog'liq va bu, o'z navbatida, yuqori quvvatli quvvat manbalarini (batareyalar) talab qiladi, ularning o'lchamlari texnologiyaning hozirgi rivojlanishi darajasida qiyin. miniatyura qilish.