Титулка Мазмұны
Радио толқындарының таралуының теориялық аспектілері
жүктеу/скачать 109.5 Kb.
|
| 1 Радио толқындарының таралуының теориялық аспектілері
1.1 Электромагниттік толқындардың негіздері және олардың сипаттамалары Электромагниттік толқындар қазіргі технология мен байланыста шешуші рөл атқаратын ғаламның негізгі элементін білдіреді. Бұл толқындар материалдық тасымалдаушыны қажет етпестен кеңістікте таралатын электр және магнит өрістерінің тіркесімі болып табылады. Олардың ерекшеліктері мен сипаттамалары радиобайланыс, телекоммуникация, хабар тарату, спутниктік байланыс және басқа да көптеген технологиялық қосымшалардың негізін құрайды. Электромагниттік толқындар заттағы немесе өткізгіш құрылымдардағы электрондар сияқты зарядталған бөлшектердің тербелісі нәтижесінде пайда болады. Айнымалы электр өрісі айнымалы магнит өрісін тудырады және керісінше. Өрістердің бұл өзара байланысты өзгеруі кеңістікте жарық жылдамдығымен таралатын толқын тудырады C≈3×108 м/с. Электромагниттік толқындардың сипаттамалары: 1. Жиілік және толқын ұзындығы: электромагниттік толқындардың әртүрлі жиіліктері және сәйкес толқын ұзындығы бар. Жиілік (f) секундына тербелістер санын білдіреді және герцпен (Гц) өлшенеді. Толқын ұзындығы (λ) толқынның қатарынан екі нүктесі арасындағы қашықтықты білдіреді және метрмен (м) өлшенеді. Жиілік, толқын ұзындығы мен жарық жылдамдығы арасындағы байланыс C = F×λ теңдеуімен анықталады [1]. 2. Амплитудасы мен қарқындылығы: электромагниттік толқын амплитудасы электр немесе магнит өрісінің тербелістерінің максималды мәнін білдіреді және толқынның жарықтығын немесе көлемін анықтайды. Толқын қарқындылығы толқынның уақыт пен аудан бірлігі арқылы тасымалданатын энергиясын анықтайды және шаршы метрге ваттпен өлшенеді (Вт/м2). 3. Поляризация: электромагниттік толқындар поляризациялануы мүмкін, яғни электр өрісінің тербеліс бағыты белгілі бір жазықтықта өзгереді. Көлденең, тік және дөңгелек поляризация бар, олардың әрқайсысының әртүрлі байланыс жүйелерінде өзіндік практикалық қолданылуы бар. Электромагниттік толқындарды және олардың қасиеттерін зерттеу қазіргі қоғамда үлкен маңызға ие, мұнда жылдам және сенімді ақпарат алмасу біздің күнделікті өмірімізде шешуші рөл атқарады. Бұл жұмыста біз электромагниттік толқындардың теориялық аспектілерін ғана емес, олардың радио толқындарының таралуындағы және радиобайланыстың жұмысындағы рөлін де қарастырамыз. Электромагниттік толқындардың негіздерін талдай отырып, біз заманауи радиобайланыс жүйелерінің жұмыс істеу принциптерін жақсы түсінуге көмектесетін радиобайланыстың қызықты әлеміне және оның техникалық ерекшеліктеріне енеміз. Электромагниттік толқындар-бұл кеңістікте таралатын электр және магнит өрістерінің тербелісі. Олардың жиілігін, толқын ұзындығын және таралу жылдамдығын зерттеу олардың мінез-құлқын және радио, телекоммуникация және хабар тарату сияқты әртүрлі салаларда қолданылуын түсінудің кілті болып табылады. Электромагниттік толқынның жиілігі уақыт бірлігінде болатын тербелістер санын білдіреді және герцпен (Гц) өлшенеді. Бір герц секундына бір тербеліске тең. Жиілік толқын энергиясымен байланысты: жиілік неғұрлым жоғары болса, толқын соғұрлым көп энергия тасымалдайды. Электромагниттік толқындар үшін жиілік F=c/λ ретінде анықталады, мұндағы c-вакуумдағы жарық жылдамдығы (шамамен 3×1083×108 м/с), ал λ - толқын ұзындығы. Толқын ұзындығы фазада болатын толқынның қатарынан екі нүктесі арасындағы қашықтықты білдіреді (мысалы, шыңнан шыңға дейін немесе депрессиядан депрессияға дейін). Ол метрмен (м) өлшенеді. Толқын ұзындығы жиілікке келесідей байланысты: λ=c / f, мұндағы c-жарық жылдамдығы, f-жиілік. Вакуумдағы жарық жылдамдығы секундына шамамен 3×1083×108 метр (немесе 300 000 км/с). Бұл ақпарат пен энергияның вакуумда таралуының максималды жылдамдығын анықтайтын тұрақты. Су немесе шыны сияқты әртүрлі орталарда жарық жылдамдығы аз болуы мүмкін және ол ортаның сыну көрсеткішіне байланысты [2]. Электромагниттік толқындардың жиілігін, толқын ұзындығын және таралу жылдамдығын зерттеу инженерлер мен ғалымдарға байланыс жүйелерін оңтайландыруға, әртүрлі ортадағы толқындардың әрекетін болжауға және электромагниттік толқын принциптеріне негізделген жаңа технологияларды әзірлеуге мүмкіндік береді. Бұл негіздер әлемнің түкпір-түкпірінде жылдам және сенімді ақпарат алмасуды қамтамасыз ететін заманауи байланыс жүйелерінде шешуші рөл атқарады. Электромагниттік спектрлер-бұл электромагниттік толқындардың жиілігі мен толқын ұзындығының кең диапазоны, олардың әрқайсысының радиобайланыста ерекше қасиеттері мен қолданылуы бар. Бұл спектрлерді зерттеу заманауи байланыс жүйелерін оңтайландырудың кілті болып табылады және ақпаратты берудің сенімді және тиімді құралдарын ұсынады. Радиожиілік диапазоны бірнеше килогерцтен (кГц) бірнеше гигагерцке (ГГц) дейінгі жиіліктерді қамтиды. Бұл диапазон радиобайланыстың көптеген түрлерінің негізі болып табылады: Ұзын толқындар (ДВ) және орташа толқындар (СВ): ұзақ қашықтыққа хабар тарату үшін амплитудалық модуляцияда қолданылады. Қысқа толқындар (КВ): әлемдік хабар тарату және ұзақ мерзімді алыс қашықтықтағы байланыс үшін қолданылады. Ультра қысқа толқындар (VHF): FM/AM радиосы мен телехабарлары үшін, сондай-ақ қысқа қашықтықтағы ұялы және сымсыз байланыс үшін маңызды. Микротолқынды диапазон 1 ГГц-тен 300 ГГц-ке дейінгі жиіліктерді қамтиды. Ол үшін қолданылады: Спутниктік байланыс: микротолқынды толқындар жер мен жасанды спутниктер арасындағы деректерді беру үшін қолданылады. Сымсыз желілер: Wi-Fi және сымсыз желілер жылдам интернет байланысы үшін микротолқынды диапазонда жұмыс істейді. Радарлар: микротолқынды радарлар әскери, әуежайларда және метеорологиялық жүйелерде объектілер мен құбылыстарды анықтау және өлшеу үшін қолданылады. Инфрақызыл және ультракүлгін спектрлер сәйкесінше көрінетін жарықтан төмен және жоғары жиіліктерге ие. Олар қолданылады: IR байланыстары: инфрақызыл толқындар сымсыз деректерді тікелей көріну үшін қолданылады (мысалы, қашықтан басқару пульті). Ультракүлгін лазерлер: ультракүлгін толқындар ғылыми зерттеулер мен материалдарды дәл өңдеу сияқты жоғары технологиялық салаларда қолданылады [3]. Осы электромагниттік спектрлердің әрқайсысының өзіндік ерекше қасиеттері бар, бұл оларды радиобайланыстағы белгілі бір тапсырмаларға сәйкес етеді. Бұл жаһандық хабар тарату желілерінен бастап қазіргі ақпараттық қоғамда маңызды рөл атқаратын жергілікті сымсыз интернет желілеріне дейін әртүрлі және тиімді байланыс құралдарын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Электромагниттік спектрлер жиіліктердің кең ауқымын қамтиды, олардың әрқайсысының бірегей сипаттамалары мен радиобайланыста қолданылуы бар. Бірнеше негізгі жиілік диапазондарын, олардың ерекшеліктерін және практикалық қолдануды қарастырайық (кесте 1, 2, 3). Кесте 1 - Радиожиілік диапазоны
Кесте 2 - Микротолқынды диапазон
Кесте 3- Инфрақызыл және ультракүлгін диапазондар
Ескерту:
1 ПГц (петагерц) = 1×10151×1015 Гц Сандық деректер мен кестелер жиілік диапазондарын және радиобайланыста әртүрлі электромагниттік спектрлердің практикалық қолданылуын қорытындылайды [4]. Олар инженерлер мен ғалымдарға сенімді және жоғары өнімді байланыс жүйелерін құру үшін қол жетімді жиілік ресурстарын пайдалануды оңтайландыруға мүмкіндік береді. Осы спектрлерді түсіну және оңтайлы пайдалану заманауи сымсыз технологиялар мен байланыс желілерін дамытудың негізгі факторлары болып табылады. жүктеу/скачать 109.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|