Banga yra sutrikimas, kuris perduodamas energijos per terpę ar erdvę su nereikšmingu masės perdavimu arba be jo. Yra įvairių tipų bangos, teikiančios daug įvairių rūšių paslaugas. Elektromagnetinės bangos yra plačiai naudojami inžinerijos programas . Bangos formas naudojame įvairiose programose, tokiose kaip belaidis bendravimas , Radaras, Kosmoso tyrinėjimas , Jūrų, radijo navigacija, nuotolinis stebėjimas ir kt. Tarp šių programų kai kurios naudoja bangų siuntimui skirtą terpę, o kai kurios naudoja nevadovinę terpę. Šiame straipsnyje mes žinotume, kaip terpės savybės veikia bangų sklidimą ir įvairius bangų sklidimo būdus.
Kas yra bangų sklidimas? - Apibrėžimas
Elektromagnetines bangas sukuria srovės skleidžiama spinduliuotė vairuotojas . Dirigentuose dalis sukurta galia pabėga ir plinta į laisvą erdvę Elektromagnetinė banga , turintis kintantį elektrinį lauką, magnetinį lauką ir sklidimo kryptį, statmeną vienas kitam.
Spinduliuoja iš izotropinis siųstuvas, šios bangos keliauja skirtingais keliais, kad pasiektų imtuvą. Bangos nueitas kelias, einantis nuo siųstuvo ir pasiekiantis imtuvą, yra žinomas kaip Bangų sklidimas.
Elektromagnetinis (EM) arba radijo bangų sklidimas
Kai izotropinis radiatorius yra naudojamas užkrato pernešimas EM bangų gauname sferinius bangų frontus, kaip parodyta paveikslėlyje, nes jie spinduliuoja EM bangas vienodai ir vienodai visomis kryptimis. Čia sferos centras yra radiatorius, o sferos spindulys yra R. Aišku, visi taškai R atstumu, esantys ant sferos paviršiaus, turi vienodą galios tankį.
Sferinė bangos fronte
E bangos laisvojoje erdvėje keliauja šviesos greičiu .t. c = Bet EM bangos keliauja per kitą terpę, greitis sumažėja. EM bangų greitį bet kurioje terpėje, išskyrus laisvą erdvę, nurodo: 
kur c yra šviesos greitis ir yra santykinis terpės pralaidumas.
EM bangos perduoda energiją absorbuodamos ir pakartotinai skleisdamos bangos energiją terpės atomuose. Atomai sugeria bangų energiją, patiria vibracijas ir praleidžia energiją pakartotinai skleisdami to paties dažnio EM. Optinis terpės tankis daro įtaką EM bangų sklidimui.
Bangų sklidimo lygtis
Bangos važiuoja daugeliu kelių, kad pasiektų imtuvą. Daugelis parametrų lemia bangos nueitą kelią, pavyzdžiui, perdavimo ir priėmimo aukštis antenos , paleidimo kampas perdavimo gale, veikimo dažnis poliarizacija ir tt ...
Daugelis bangų savybių sklidimo metu modifikuojasi, pavyzdžiui, atspindys, lūžis, difrakcija ir kt. ... dėl dauginamosios terpės parametrų, tokių kaip laidumas, pralaidumas, pralaidumas, ir trukdančių objektų savybių.
Paprastai, kai energija spinduliuojama laisvojoje erdvėje, bangų energiją gali spinduliuoti arba sugerti terpėje esantys objektai. Taigi, perduodant bangą per terpę, būtina apskaičiuoti nuostolius, kuriuos gali sukelti banga. Šis nuostolis vadinamas Radijo perdavimo praradimas , kuris yra pagrįstas atvirkštinis optikos kvadratinis dėsnis ir apskaičiuojamas kaip spinduliuotės galios ir gautos galios santykis.
„Friis“ laisvosios erdvės radijo grandinė
Kaip žinome, kad kai naudojamas izotropinis siųstuvas, galia pasiskirsto po lygiai, vidutinę galią galima išreikšti spinduliuotės galia,
Bandomosios antenos kryptingumą nurodo
Tarkime, kad priimanti antena gauna visą radijo bangų sugeneruotą energiją be nuostolių. Leiskite būti didžiausia galia, kurią gauna imtuvo antena esant suderintai apkrovai. Kada yra efektyvi priimančiosios antenos diafragma, galime rašyti kaip
Apskritai, kryptingumas ir veiksmingumas diafragma bet kurios antenos sritis yra susijusi kaip
Leisti būti priimančiosios antenos kryptingumas. Tada
Pakeičiant (3) reikšmę gauname,
Ši lygtis yra žinoma kaip pagrindinė laisvos erdvės plitimo lygtis, dar vadinama Šviežias laisvos erdvės lygtis. Veiksnys ( λ / 4πr)du vadinamas laisvo kosmoso kelio praradimu, kuris rodo signalo praradimą. Kelio praradimas gali būti išreikštas
(6) lygtį galime išreikšti dB,
Gautą galią galima išreikšti kaip
Kuris, supaprastinus, pateikiamas kaip
Čia atstumas r išreiškiamas kilometrais, o dažnis f išreiškiamas MHz . Tai rodo nuostolius dėl bangos plitimo, kai ji plinta iš šaltinio.
Bangų sklidimo tipai
Elektromagnetinės bangos ar radijo bangų sklidimas, eidamas per žemės aplinką, priklauso ne tik nuo jų pačių, bet ir nuo aplinkos savybių. Yra skirtingi sklidimo keliai, kuriais perduodamos bangos gali pasiekti imtuvą. Visi šie režimai priklauso nuo veikimo dažnio, atstumo tarp siųstuvo ir imtuvo ir kt.
Bangų sklidimas
- Bangos, sklindančios šalia žemės paviršiaus, vadinamos ŽEMĖS BANGOS. Šio tipo sklidimas yra įmanomas, kai tiek perduodanti, tiek priimanti antena yra uždaryta prie žemės paviršiaus.
- Žemės bangos, kurios keliauja be jokių atspindžių, vadinamos tiesioginėmis arba kosminėmis bangomis.
- Žemės bangos, kurios per žemės paviršiaus atspindį plinta į priimančiąją anteną, vadinamos žemės atspindimomis bangomis arba paviršiaus bangomis.
- Bangos, kurios pasiekia priėmimo anteną dėl jonizacijos išsisklaidymo ir atspindėjimo viršutinėje atmosferos dalyje, vadinamos „Skywaves“.
- Bangos, kurios atsispindi arba išsibarsto troposferoje prieš pasiekiant anteną, vadinamos troposferos bangomis.
Žemės bangos arba paviršiaus bangos sklidimas
Žemės banga skrieja žemės paviršiumi. Šios bangos yra vertikaliai poliarizuotos. Taigi vertikalios antenos yra naudingos šioms bangoms. Jei horizontaliai poliarizuota banga sklinda kaip žemės banga, dėl žemės laidumo bangos elektrinis laukas sutrumpėja.
Kai žemės banga eina tolyn nuo perduodančios antenos, ji susilpnėja. Kad būtų sumažintas šis nuostolis, perdavimo kelias turi būti virš žemės, turintis didelį laidumą. Atsižvelgiant į šią sąlygą, jūros vanduo turėtų būti geriausias laidininkas, tačiau pastebėta, kad didelis vandens kaupimas tvenkiniuose, smėlėtoje ar uolėtoje dirvoje rodo didžiausius nuostolius.
Taigi, didelio galingumo žemo dažnio siųstuvai, naudojantys žemės bangų sklidimą, pageidautina yra vandenynų frontuose. Kadangi žemės nuostoliai greitai didėja atsižvelgiant į dažnį, šis sklidimas praktiškai naudojamas tik 2 MHz dažnio signalams.
Vidutinių bangų transliacijai, nors pirmenybė teikiama žemės bangoms, tam tikra energija perduodama jonosferai. Tačiau dienos metu energiją visiškai absorbuoja jonosfera, o naktį jonosfera atspindi energiją atgal į žemę. Taigi visą dienos metu gautą transliacijos signalą lemia tik antžeminė banga.
Didžiausias žemės bangų sklidimo diapazonas priklauso ne tik nuo dažnio, bet ir nuo siųstuvo galios. Kai žemės bangos praeina per žemės paviršių, jos taip pat vadinamos paviršiaus banga.
„SkyWave“ sklaida
Kiekvienas ilgas vidutinio ir aukšto dažnio radijo ryšys yra vykdomas naudojant „skywave“ sklaidą. Šiuo režimu EM bangų atspindys nuo jonizuoto regiono viršutinėje žemės atmosferos dalyje naudojamas bangoms perduoti į didesnį atstumą.
Ši atmosferos dalis vadinama jonosfera, kurios aukštis yra apie 70–400 km. Jonosfera atspindi EM bangas, jei dažnis yra nuo 2 iki 30 MHz. Taigi šis sklidimo būdas dar vadinamas trumpųjų bangų sklidimu.
Galima naudoti dangaus bangų sklidimo tašką tarp taškų ir dideliais atstumais. Daugkartiniu dangaus bangų atspindžiu galima bendrauti itin dideliais atstumais.
Tačiau trūkumas yra tas, kad imtuve gautas signalas išblėso dėl daugybės bangų, einančių po daugybę skirtingų kelių, kad pasiektų priėmimo tašką.
Kosminių bangų sklidimas
Kai mes susiduriame su EM bangomis, kurių dažnis yra nuo 30 MHz iki 300 MHz, tada yra naudinga kosminių bangų sklaida. Čia savybės Troposfera yra naudojami perdavimui.
Veikdama kosminių bangų sklidimo režimu, banga priėmimo anteną pasiekia tiesiai iš siųstuvo arba po atspindžio iš troposferos, esančios maždaug 16 km virš žemės paviršiaus. Taigi kosminės bangos režimas susideda iš dviejų komponentai .t.y. tiesioginė banga ir netiesioginė banga .
Nors šie komponentai yra perduodami tuo pačiu metu su ta pačia faze, jie gali pasiekti fazę arba iš fazės vienas su kitu imtuvo gale, priklausomai nuo skirtingo kelio ilgio. Taigi, imtuvo pusėje signalo stiprumas yra tiesioginių ir netiesioginių bangų stiprumo vektorinė suma.
Kosmosas bangų sklidimas režimas naudojamas labai aukštų dažnių sklidimui.
Kuris iš dauginimo būdų naudojamas trumpųjų bangų transliacijai
Trumpųjų bangų transliacija dažniausiai vyksta 1,7 - 30 MHz dažnių diapazone. Kaip matėme aukščiau, šio diapazono dažniai skleidžiami per „Skywave“ sklidimo režimą.
Priklausomai nuo dažnio ar bangos ilgio, elektromagnetinės bangos sukelia skirtingą poveikį įvairiose medžiagose ir įtaisuose. Taigi skirtingos elektromagnetinis spektras yra naudojami įvairioms reikmėms. Kuris iš bangų sklidimo jus intriguoja? Kurio sklidimo režimo taikymas jums atrodo sudėtingas.
