Изобретение радио Принципы радиосвязи Телевидение. Презентация по физике на тему: "Развитие современных средств связи" Принцип радиотелефонной связи

Телевидение - область науки, техники и культуры, связанная с передачей зрительной информации (подвижных изображений) на расстояние радиоэлектронными средствами; собственно способ такой передачи. Наряду с радиовещанием телевидение - одно из наиболее массовых средств распространения информации и одно из основных средств связи, используемое в научных, организационных, технических и др. прикладных целях. Конечным звеном телевизионной передачи служит человеческий глаз, поэтому телевизионные системы строятся с учётом особенностей зрения. Реальный мир воспринимается человеком визуально в цветах, предметы - рельефными, расположенными в объёме некоторого пространства, а события в динамике, движении: следовательно, идеальная телевизионная система должна обеспечивать возможность воспроизводить эти свойства материального мира. В современном телевидении задачи передачи движения и цвета успешно решены. На стадии испытаний находятся телевизионные системы, способные воспроизводить рельефность предметов и глубину пространства.

Телевизионный приём кинескопом В телевизоре имеется электронно-лучевая с магнитным управлением, называемая кинескопом. В кинескопе электронная пушка создает электронный пучок, который фокусируется на экране, покрытом кристаллами, способными светиться под ударами быстро движущихся электронов. На пути к экрану электроны пролетают через магнитные поля двух пар катушек, расположенных снаружи трубки. Передача телевизионных сигналов в любую точку нашей страны обеспечивается с помощью ретрансляционных искусственных спутников Земли в системе «Орбита».

Антенна телевизионного приемника принимает излучаемые антенной телевизионного передатчика ультракороткие волны, модулированные сигналами передаваемого изображения. Для получения в приемнике более сильных сигналов и уменьшения различных помех, как правило, делается специальная приемная телевизионная антенна. В простейшем случае она представляет собой так называемый полуволновый вибратор, или диполь, т. е. металлический стержень длиной немного менее половины длины волны, расположенный горизонтально под прямым углом к направлению на телецентр. Принятые сигналы усиливаются, детектируются и снова усиливаются подобно тому, как это делается в обычных приемниках для приема звукового радиовещания. Особенностью телевизионного приемника, который может быть прямого усиления или супергетеродинного типа, является то, что он рассчитан на прием ультракоротких волн. Напряжение и ток сигналов изображения, полученных в результате усиления после детектора, повторяют все изменения тока, производившего модуляцию на телевизионном передатчике. Иначе говоря, сигнал изображения в приемнике точно отображает повторяющуюся 25 раз в секунду последовательную передачу отдельных элементов передаваемого объекта. Сигналы изображения воздействуют на приемную телевизионную трубку, которая является главной частью телевизора. Как происходит телевизионный прием?

Применение электронно-лучевой трубки для приема телевизионных изображений было предложено профессором Петербургского технологического института Б. Л. Розингом еще в 1907 году и обеспечило дальнейшее развитие высококачественного телевидения. Именно Борис Львович Розинг своими работами заложил основы современного телевидения.

Кинескоп Кинескоп - электронно-лучевой прибор, преобразующий электрические сигналы в световые. Основные части: 1) электронная пушка, предназначена для формирования электронного луча, в цветных кинескопах и многолучевых осциллографических трубках объединяются в электронно- оптический прожектор; 2) экран, покрытый люминофором веществом, светящимся при попадании на него пучка электронов; 3) отклоняющая система, управляет лучом таким образом, что он формирует требуемое изображение.

Исторически телевидение развивалось начиная с передачи только яркостной характеристики каждого элемента изображения. В черно-белом телевизоре яркостный сигнал на выходе передающей трубки подвергается усилению и преобразованию. Каналом связи служит радиоканал или кабельный канал. В приёмном устройстве принятые сигналы преобразуются в однолучевом кинескопе, экран которого покрыт люминофором белого свечения.

1)Электронные пушки 2)Электронные лучи 3)Фокусирующая катушка 4)Отклоняющие катушки 5)Анод 6)Маска, благодаря которой красный луч попадает на красный люминофор, и т. д. 7)Красные, зелёные и синие зёрна люминофора 8)Маска и зёрна люминофора (увеличено). Устройство цветного кинескопа

Красного синего зеленого Передача и прием цветных изображений требуют применения более сложных телевизионных систем. Вместо одной падающей трубки требуется применять три трубки, передающие сигналы трех одноцветных изображений - красного, синего и зеленого цвета. красного зелёного синего синимкраснымзелёным Экран кинескопа цветного телевизора покрыт кристаллами люминофоров трех сортов. Эти кристаллы расположены в отдельных ячейках на экране в строгом порядке. На экране цветного телевизора три пучка создают одновременно три изображения красного, зелёного, и синего цвета. Наложение этих изображений, состоящих из маленьких светящих участков, воспринимается глазом человека как многоцветное изображение со всеми оттенками цветов. Одновременно свечение кристаллов в одном месте синим, красным и зелёным цветом воспринимается глазом как белый цвет, поэтому на экране цветного телевизора можно получать и черно-белые изображения.

(ТК-1) Первый телевизор индивидуального пользования КВН-49 Телерадиола "Беларусь-5" г Цветные телевизоры «Минск» и «Радуга»

Заключение В заключении хочется сказать, что было изучено достаточно большое количество научно-популярной литературы, а так же энциклопедии и справочники. Подробно был изучен принцип радиосвязи, процессы амплитудной модуляции и детектирования. Исходя из изученного можно сделать следующие выводы: Радио в жизни человечества в XX веке сыграло огромную роль. Оно занимает важное место в хозяйстве любой страны. Благодаря изобретению радио в XX веке получили огромное развитие разнообразные средства связи. Ученые всего мира, в том числе российские и советские, продолжают совершенствовать современные средства связи. И без изобретения радио это вряд ли было бы возможно. Уже к 2014 году в нашей стране будет введено передача информации при помощи цифровой связи.

Список литературы 1. И.В.Бренев "Изобретение радио А.С.Поповым" МОСКВА "Советское радио" Б.Б.Буховцев, Г.Я.Мякишев "Физика. Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений" Москва "Просвещение" е издание 3. В.С. Виргинский, В.Ф. Хотеенков "Очерки истории и науки техники гг." МОСКВА "Просвещение" Ф.М.Дягилев "Из истории физики и жизни её творцов" МОСКВА "Просвещение" О.Ф.Кабардин, А.А.Пинский "Физика 11 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений и школ с углубленным изучением физики" Москва "Просвещение" е издание 6. В.П.Орехов "Колебания и волны в курсе физики средней школы" Москва "Просвещение"1977 г. 7. Попов В.И. Основы сотовой связи стандарта GSM ("Инженерная энциклопедия ТЭК"). М., "Эко-Трендз", 2005

«Влияние сотового телефона» - Статистика опрошенных людей. Влияние бытовых приборов на организм человека. Цель: Возможно, что на здоровье оказывает влияние не только излучение сотовых телефонов, но совокупность факторов. Да 39% (60 чел.) Нет 32% (49 чел.) 27% (42 чел.) ответили, что не знают Всего проголосовал 151 человек. НАД ПРОЕКТОМ РАБОТАЛА: НУРСИТОВА Акзия «МОУ СОШ №18 г. Новотроицка» 11 класс.

«Радио Звезда» - Хронометраж: до 3 минут Количество выпусков в день: 10. ЧАС КОРОТКОГО РАССКАЗА Два часа увлекательного чтения. 66% слушателей Радио ЗВЕЗДА имеют высокий доход. Знание радио звезда (%, 12+). 67% аудитории – руководители, специалисты, служащие и рабочие. Теперь будете знать! Лучшие произведения российских писателей о войне, о дружбе, о любви.

«Спутниковое телевидение VIVA» - Телекафе. Детские. Бибигон. Феникс-АРТ. Drive. Интерес представляют отснятые материалы, рассказы и заметки знакомства и обнаружения. AXN Sci-Fi. Discovery Science. Охота и рыбалка. Телекомпания до сих пор имеет статус почти государственной. Ocean-TV. «Первый канал»- наследник ОРТ «Останкино» и первого канала советского телевидения.

«Урок Передача информации» - Урок 4. Схема процесса передачи информации. Цель урока: Компьютер. Информационные каналы. Телефон. Как с помощью схемы представить процесс передачи информации? Телевизор. Радио. Информационный канал. Передача информации. Разговаривают две подруги? Письмо. Подведем итоги: Источник информации. Просмотр телепередачи?

«Кино FM» - В рекламной кампании были задействованы следующие носители: Минимальный заказ - 10 трансляций. Эфир: ежедневно, 2 раза в час. Планируется федеральный охват. Программы на Кино FM. Хронометраж – 1,5 минуты. Запуск – октябрь 2007 Запланировано активное региональное развитие. Радиостанция КИНО FM: динамика аудитории с момента начала вещания.

«Влияние мобильных телефонов» - Введение. Увлечение sms сообщениями может привести к тендиниту – воспалению сухожилий пальцев. Какой лучше? Заключение. Литературный обзор. Рекомендации и выводы. Основные этапы исследовательской работы: Влияние ЭМП на головной мозг. Научите ребенка пользоваться SMS и звонить по телефону только в крайних случаях.

Всего в теме 17 презентаций

• Радиосвязь – передача и прием информации с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве без проводов.

Радиолокация

Радиотелефонная

Виды радиосвязи

Радиотелеграфная

Радиовещание

Телевидение

• Попов Александр Степанович , русский физик и электротехник, изобретатель электрической связи без проводов (радиосвязи, радио). В 1882 окончил физико-математический факультет Петербургского университета и был оставлен в нём для подготовки к научной деятельности.

• Первые научные исследования Попова были посвящены анализу наивыгоднейшего действия динамоэлектрических машины (1883) и индукционным весам Юза (1884). После опубликования (1888) работ Г. Герца по электродинамике Попов стал изучать электромагнитные явления и прочитал серию публичных лекций на тему «Новейшие исследования о соотношении между световыми и электрическим явлениями». Пытаясь найти способ эффективной демонстрации опытов Герца перед большой аудиторией, Попов занялся конструированием более наглядного индикатора электромагнитных волн (ЭВ), излучаемых Герца вибратором .

Для получения электромагнитных волн Генрих Герц использовал простейшее устройство, называемое вибратором Герца. Это устройство представляет собой открытый колебательный контур.

• Схема радиоприёмника
• А. С. Попова:
• М и N - держатели, к которым посредством лёгкой часовой пружины подвешен когерер;
• А и В - платиновые пластинки когерера, к которым через поляризованное реле (Релэ) постоянно подводится напряжение электрической батареи (Р-Q).

Принцип радиосвязи заключается в том, что созданный электрический ток высокой частоты , созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле , которое распространяется в виде электромагнитной волны .

Основные принципы радиосвязи

Приемный контур

громкоговоритель

Перед. антенна

Прием. антенна

Основные принципы радиосвязи. Блок – схема.

Задающий генератор(ГВЧ) вырабатывает гармонические колебания ВЧ.

Микрофон преобразовывает механические звуковые колебания в электрические той же частоты.

Модулятор изменяет(модулирует) по частоте или амплитуде ВЧ колебания с помощью электрических колебаний низкой частоты НЧ.

Усилители высокой и низкой частоты УВЧ и УНЧ усиливают по мощности высокочастотные и низкочастотные электрические колебания.

Передающая антенна излучает модулированные электромагнитные волны.

Приемная антенна принимает электромагнитные волны. Электромагнитная волна, достигая приемной антенны, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.

Детектор выделяет из модулированных высокочастотных колебаний низкочастотные колебания.

Динамик преобразует электромагнитные колебания в механические звуковые колебания.

• В 1899 П. Н. Рыбкин и Д. С. Троицкий - помощники Попова - обнаружили детекторный эффект когерера. На основе этого эффекта Попов построил «телефонный приёмник депеш» для слухового приёма радиосигналов (на головные телефоны) и запатентовал его (Русская привилегия № 6066 от 1901). Приёмники этого типа выпускались в 1899-1904 в России и во Франции (фирма «Дюкрете») и широко использовались для радиосвязи. В начале 1900 приборы Попова были применены для связи во время работ по ликвидации аварии броненосца «Генерал-адмирал Апраксин» у острова Гогланд и при спасении рыбаков, унесённых на льдине в море. При этом дальность связи достигла 45 км. В 1901 Попов в реальных корабельных условиях получил дальность связи 148-150 км.

• Когда работы по применению радиосвязи на кораблях привлекли к себе внимание заграничных деловых кругов, Попов получил ряд предложений переехать для работы за границу. Он решительно отверг их. Вот его слова:
• « Я горд тем, что родился русским. И если не современники, то, может быть, потомки наши поймут, сколь велика моя преданность нашей родине и как счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи ».

Радиолокация – обнаружение объектов и определение их координат с помощью отражения радиоволн.

Радиолокаторы используются для определения расстояния и обнаружения самолетов, кораблей, скопления облаков, локации планет, в космических исследованиях. С помощью радиолокации определяют скорости орбитального движения планет, а также скорости их вращения вокруг своей оси.

• В современной жизни мы привыкли ежедневно пользоваться телевизором, радио, многие имеют сотовые телефоны. Эти приборы являются приемниками электромагнитных волн, с помощью которых мы получаем информацию из телецентра, от радиостанции – смотрим телепередачу, слушаем музыку, беседуем с приятелями. Передача информации с помощью электромагнитных волн называется радиосвязью.

• Изобретение радиосвязи не было случайностью. Оно явилось итогом многочисленных исследований и открытий. Основываясь на представлениях Эрстеда, Ампера и Фарадея о магнитном поле и развивая их, английский физик Дж. Максвелл разработал теорию электромагнитного поля и предсказал существование электромагнитных волн.

• В 1887 году немецкий физик Г. Герц экспериментально подтвердил правильность теоретических выводов Максвелла, впервые получил электромагнитные волны и исследовал их свойства. Опыты Герца открыли перед человечеством возможность применения радиоволн для осуществления связи.

• В России одним из первых занялся изучением электромагнитных волн преподаватель офицерских курсов в Кронштадте Александр Степанович Попов. 7 мая 1895 года на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге он продемонстрировал действие своего прибора, явившегося, по сути дела, первым в мире радиоприемником. День 7 мая в нашей стране отмечается как День радио. Но не думайте, что первые передачи звучали так же, как в нынешнее время. Ведь был изобретен пока только радиотелеграф. Вот текст первой радиограммы: с помощью азбуки Морзе (т.е. длинных и коротких электромагнитных сигналов) Поповым были переданы всего два слова: «Генрих Герц» - в честь великого экспериментатора.

• Это фотография приемника, который находится в Политехническом музее. В качестве детали, непосредственно «чувствующей» электромагнитные волны, был применен когерер. Он состоит из стеклянной трубочки, в которую вставлены два электрода, а между ними помещены металлические опилки. Сопротивление опилок резко уменьшается, когда через них проходит ток высокой частоты. Если после этого встряхнуть трубочку, то сопротивление опилок вновь увеличивается. Попов предложил оригинальный способ встряхивания когерера с помощью электромагнитного звонкового реле. Присоединив к когереру вертикальный провод, он создал простейшую антенну. Позже параллельно звонку был включен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов.

• Важнейшим этапом в развитии радиосвязи было создание в 1913 году генератора незатухающих электромагнитных колебаний. Стала возможной надежная и высококачественная радиотелефонная связь – передача музыки и речи с помощью электромагнитных волн.
• Рассмотрим физические основы радиопередачи. Чтобы передать по радио речь или музыку, необходимо прежде всего превратить с помощью микрофона звуковые колебания в электромагнитные, т.е. в переменный ток, частота которого соответствует частоте передаваемого звука (20-20000 Гц). Но для радиосвязи необходимо использовать высокочастотные колебания, которые интенсивно излучаются антенной и могут в пространстве распространяться на большие расстояния. Для получения таких колебаний используется генератор (частота от нескольких сотен тысяч герц до сотен тысяч мегагерц). «Складывая» оба эти сигнала, мы получаем высокочастотный модулированный сигнал, который интенсивно излучается антенной и содержит информацию.

• Электромагнитные волны достигают антенны приемника и вызывают электромагнитные колебания в приемном колебательном контуре, который состоит из конденсатора переменной емкости и катушки индуктивности. Изменяя емкость конденсатора, мы настраиваем контур на частоту той или иной радиостанции. В демодуляторе из модулированных колебаний выделяется низкочастотный информационный сигнал, который подается на громкоговоритель, превращающий электрический ток в звук. Таким образом, принцип радиосвязи заключается в том, что электромагнитные колебания, возбужденные в передающей антенне, сначала преобразуются в электромагнитные волны, а затем эти электромагнитные волны в приемной антенне снова преобразуются в электромагнитные колебания.

• Электромагнитные волны, длина волны которых от 10 км до 0,05 мм, относятся к радиодиапазону. В свою очередь, радиоволны делятся на длинные, средние, короткие и ультракороткие. Радиовещание осуществляется на длинных, средних и УКВ (до 1м) волнах. Более короткие волны используются для телевизионного вещания, радиолокации, радиорелейной связи и космической связи.

• В современной технике отражение радиоволн различными препятствиями находит широкое применение. Высокочувствительные приемники улавливают и усиливают отраженный сигнал с целью получить информацию о том, где находится тот предмет, от которого отразилась волна. Перед вами схема определения местоположения самолета радиолокатором. Радар посылает в импульсном режиме остронаправленную электромагнитную волну. Отраженный от самолета сигнал достигает антенны радиоприемника через время T, что позволяет вычислить расстояние от радара до самолета. Измерение угла места и азимута позволяет точно определить положение самолета в пространстве. Наиболее широко применяют радиолокацию в авиации, на флоте и в космонавтике. Очень большое значение имеет она в военном деле. Также радиолокационным методом измерили расстояние от Земли до Луны и планет Солнечной системы.

• Телевидение является, пожалуй, наиболее важным и перспективным средством связи. Схема телевещания в основном совпадает со схемой радиосвязи. Однако здесь модулируется не только звуковой сигнал, но и сигнал изображения, получаемый с помощью специальных телевизионных электронно-лучевых трубок. Для передачи используются УКВ волны с длиной волны от 6м до 30см.

• Телевидение – это не только телевещание. Телевидение участвует в освоении космоса: телевизионные камеры устанавливают на космических кораблях, луноходах и марсоходах, с их помощью на Землю передаются изображения поверхности планет и их спутников. Телевидение находит все более широкое применение в народном хозяйстве. Например, при помощи телекамер диспетчер со своего рабочего места может видеть необходимые ему участки цеха, железнодорожного узла, морского порта, речного причала. Телевизионные установки являются единственным средством наблюдения за состоянием подземных хранилищ и скважен. Соединение телефона с телевидением дало новое средство связи – видеотелефон.

• Радиорелейная связь осуществляется с помощью деци- и сантиметровых волн, которые распространяются в пределах прямой видимости. Поэтому линии связи состоят из цепочки приемно-передающих радиостанций, находящихся на расстоянии 40-50 км друг от друга и имеющих мачты высотой 70-100 м. Техника передачи сигналов по линии похожа на передачу эстафеты: каждый ретранслятор, приняв сигнал, усиливает его и посылает следующему ретранслятору. Радиорелейные линии служат для осуществления сотовой мобильной связи и телевизионного вещания.

• Для космической радиосвязи используются ретрансляционные спутники связи, которые запускаются на орбиты, имеющие форму сильно вытянутых эллипсов. Такие спутники связи позволяют осуществлять телевизионное вещание и телефонную связь на самые отдаленные регионы нашей страны и планеты.

• Быстрейшему развитию радиотехники способствовало изобретение электронной лампы и создание на ее основе генератора незатухающих колебаний. «Ламповая» электроника занимала господствующее положение почти полвека, затем на смену ей пришли полупроводниковые приборы – транзисторная электроника. В последние десятилетия главным направлением развития полупроводниковой электроники является микроэлектроника. Большое значение в ее развитии имело создание интегральных схем. В 70х годах ХХ века были созданы большие интегральные схемы (БИС), а затем разработаны микроЭВМ - компьютеры.

• В настоящее время создается глобальная система связи, которая охватывает всю планету. МЫ НЕ МЫСЛИМ СЕБЯ БЕЗ РАДИОСВЯЗИ!

Занятие 2/1
Основы радиосвязи
Учебные вопросы
1. Классификация радиоволн.
2. Распространение радиоволн различных диапазонов.

Литература

Крухмалев
В.
И.
и
др.
Основы
построения
телекоммуникационных систем и сетей. Учебник. Горячая линияТелеком, М.: 2008. 2000у.
2. Моторкин В.А. и др. Практические основы радиосвязи. Учебное
пособие. Химки, ФГОУ ВПО АГЗ МЧС России, 2011. 2476к.
3. Папков С.В. и др. Термины и определения связи в МЧС России. –
Новогорск: АГЗ. 2011. 2871к.
4. Моторкин В.А. и др. Курс лекций по дисциплине (специальность
– защита в ЧС) «Системы связи и оповещения» (учебное пособие) –
Химки: АГЗ МЧС России - 2011. 2673к.
Головин О.В. и др. Радиосвязь – М.: Горячая линия – Телеком,
2003. С. 47-60.
Носов М.В. Системы радиосвязи – Н.: АГЗ, 1997.
Папков С.В., Алексеенко М.В. Основы организации радиосвязи
в РСЧС – Н.: АГЗ, 2003. С. 3-10.
1.
03.02.2017
2

1-й учебный вопрос
Классификация радиоволн
03.02.2017
3

300
м
f МГц
Диапазон волн - Диапазон частот
ЭМ волны промышленной частоты
Радиодиапазон:
Сверхдлинные (СДВ) – Сверхнизкие (СНЧ)
Длинные (ДВ) – Низкие (НЧ)
Средние (СВ) – Средние (СЧ)
Короткие (КВ) – Высокие (ВЧ)
Ультракороткие (УКВ):Очень высокие (ОВЧ),
Ультравысокие (УВЧ),
Сверхвысокие (СВЧ)
Миллиметровые (ММВ)
Децимиллиметровые (ДММВ)
Оптический диапазон:
Инфракрасные лучи
Видимый свет
Ультрафиолетовые лучи
300
f МГц
м
Длина волны (м)
-105
Частота (МГц)
(0-3)·10-3
105-104
104-103
103-102
102-101
101-100
100-10-1
10-1-10-2
10-2-10-3
10-3-10-4
(3-30)·10-3
(3-30)·10-2
(3-30)-1
(3-30)0
(3-30)1
(3-30)·102
(3-30)·103
(3-30)·104
(3-30)·105
3,5·10-4-7,5·10-7
7,5·10-7-4·10-7
4·10-7-5·10-9
8,6·106-4·108
4·108-7,5·108
7,5·108-6·1010
Рентгеновские лучи
10-8-10-12
3·1010-3·1012
- лучи
10-12-10-22
3·1012-3·1024
03.02.2017
6

Вид радиоволн
Тип радиоволн
Диапазон
радиоволн
(длина волны)
Мириаметровые
Сверхдлинные
(СДВ)
10...100 км
4
3...30 кГц
Очень низкие
(ОНЧ)
Километровые
Длинные (ДВ)
1...10 км
5
30...300 кГц
Низкие (НЧ)
Гектометровые
Средние (СВ)
100…1000 м
6
300...3000 кГц
Средние (СЧ)
Декаметровые
Короткие (КВ)
10...100 м
7
3...30 МГц
Высокие (ВЧ)
Метровые
1...10 м
8
30...300 МГц
Очень высокие
(ОВЧ)
Дециметровые
10...100 см
9
300...3000 МГц
Ультравысокие
(УВЧ)
1...10 см
10
3...30 ГГц
Сверх высокие
(СВЧ)
Миллиметровые
1...10 мм
11
30...300 ГГц
Крайне высокие
(КВЧ)
Децимиллиметровы
е
0,1...1 мм
12
300...3000 ГГц
Гипервысокие (ГВЧ)
Сантиметровые
Ультракороткие
(УКВ)
№
диапазо
на
Диапазон
частот
Вид радиочастот

2-й учебный вопрос
Распространение радиоволн различных диапазонов
03.02.2017
8

Виды распространения радиоволн:
вдоль земной поверхности;
с излучением в верхние слои атмосферы и из них обратно к
поверхности Земли;
с приемом с Земли и обратной передачей на Землю посредством
космических ретрансляторов.
03.02.2017
Рис. Идеальное распространение радиоволны
9

03.02.2017
10

Рис. Пути распространения радиоволн

Вид радиоволн
Основные способы
распространения
радиоволн
Дальность связи, км
Мириаметровые и
километровые
(сверхдлинные и
длинные)
Дифракция. Отражение
от Земли и ионосферы
До тысячи. Тысячи
Гектометровые
(средние)
Дифракция.
Преломление в
ионосфере
Сотни. Тысячи
Декаметровые
(короткие)
Преломление в
ионосфере и отражение
от Земли
Тысячи
Метровые и более
короткие
Свободное
распространение и
отражение от Земли.
Рассеяние в тропосфере
Десятки. Сотни

Особенности распространения волн диапазонов СЧ, НЧ и ОНЧ
Волны с длинами от 1 до 10 км, диапазон НЧ, и ещё более длинные,
превышают размеры неровностей почвы и препятствий, и при их
распространении заметно проявляется дифракция (огибание земной поверхности,
и тд).
Волны далее распространяются в свободном пространстве прямолинейно,
возможно образование «мертвой зоны». При понижении частоты потери энергии
волн при поглощении почвой уменьшаются. По этому НЧ и ОНЧ при одинаковой
мощности излучения распространяются на большие расстояния, чем короткие.
При мощности в десятки кВт напряжённость поля поверхностных волн
достаточна для приема сигналов на расстояниях в тысячи километров.
Пространственные волны этих диапазонов, при распространении в
направлении ионосферы, отражаются и возвращаются к Земле. Здесь происходит
отражение от земной поверхности и тд. Такое распространение называется
многоскачковым.
Дальнее ионосферное распространение волн имет для радиосвязи негативные
последствия, если в зону приема одновременно приходят поверхностные и
пространственные волны - многолучевость. В пункте В происходит сложение
волн – интерференция.
Волны диапазона ОНЧ обладают способностью проникать на большую
глубину в поверхностный слой земли и даже в морскую воду. Это делает
03.02.2017 связь в диапазоне ОНЧ с подземными и подводными объектами. 14
возможной

Вид радиоволн
Основные способы
распространения радиоволн
Дальность связи, км
Мириаметровые и
километровые (сверхдлинные
и длинные)
Дифракция. Отражение от
Земли и ионосферы
До тысячи. Тысячи
Гектометровые (средние)
Дифракция. Преломление в
ионосфере
Сотни. Тысячи
Декаметровые (короткие)
Преломление в ионосфере и
отражение от Земли
Тысячи
Метровые и более короткие
Свободное распространение и
отражение от Земли.
Рассеяние в тропосфере
Десятки. Сотни

Потери в почве возрастают с повышением частоты, дальность радиосвязи с
помощью поверхностных волн в СЧ меньше, чем на НЧ (1500 км).
Пространственные волны днем сильно поглощаются в ионосфере, Ночью
радиоприем на расстояниях 2-3 тыс. км. Между зоной радиоприема
поверхностных волн, и более отдаленной зоной приема пространственных волн
располагается территория, на которой интенсивность тех и других волн имеют
одинаковый порядок величины. Поэтому возможны глубокие интерференционные
замирания и радиосвязь оказывается неустойчивой.
Распространение волн диапазона ВЧ
Из-за значительных потерь энергии в почве дальняя связь поверхностными
волнами в диапазоне ВЧ редко превышает 100 км. Ионосферное распространение
волн, с повышением частоты улучшается благодаря уменьшению потерь.
Отражение волн от гладкой поверхности получается зеркальным: угол
падения равен углу отражения. Ионосфера неоднородна и неровна, поэтому
волны отражаются в разных направлениях, т.е. имеет место рассеянное
отражение. На Рис. показано это свойство отраженных волн, образующих
сравнительно широкий луч 1. Между зоной распространения поверхностной
волны и территорией, в которую приходят пространственные волны, образуется
«мертвая зона» Часть энергии волн может вообще не отразиться к Земле, а
распространяется в слое как в проводнике (траектория обозначена 2). Если волны
испытывают в ионизированном слое недостаточное преломление, то они уходят в
03.02.2017
17
заатмосферное
пространство; этому случаю соответствует траектория 3.

Рис. Путь радиоволн в ионосфере
03.02.2017
Рис. Сложение радиоволн вследствие многолучевого распространения
19

Вид радиоволн
Основные способы
распространения радиоволн
Дальность связи, км
Мириаметровые и
километровые (сверхдлинные
и длинные)
Дифракция. Отражение от
Земли и ионосферы
До тысячи. Тысячи
Гектометровые (средние)
Дифракция. Преломление в
ионосфере
Сотни. Тысячи
Декаметровые (короткие)
Преломление в ионосфере и
отражение от Земли
Тысячи
Метровые и более короткие
Свободное распространение и
отражение от Земли.
Поглощение. Рассеяние в
тропосфере
Десятки. Сотни

Распространение волн диапазонов ОВЧ, УВЧ и СВЧ
Волны микроволновых диапазонов распространяются подобно свету
прямолинейно. Дифракция в этих диапазонах слаба. Волны, излученные под
углом к земной поверхности, уходят в заатмосферное пространство практически
без изменения траектории, это свойство позволило успешно применить
микроволны для спутниковой связи.
Неспособность волн этих диапазонов огибать поверхность требует для
радиосвязи обеспечения геометрической видимости между передающей и
приемной антеннами (Рис. а, б).
Поскольку волны отражаются от земной поверхности, в месте приема
возможна интерференция лучей (Рис. в); и возникают интерференционные
замирания и искажения передаваемых сообщений.
При сравнительно высокой мощности дальность связи значительно
превышает обычную. Неровности земной поверхности и различие почв,
растительного покрова, наличие рек и водоемов, поселков, инженерных
сооружений и пр. влияют на нижние слои воздуха, ведут к образованию в
атмосфере зон с различной температурой и влажностью, локальных потоков
воздуха и т.п. В этих зонах, на высотах до нескольких километров, происходит
рассеяние волн, как это схематически показано на Рис. г. В этом случае часть
энергии волн достигает пунктов, отстоящих от передающей антенны на
расстояние,
в 5-10 раз превосходящее дальность геометрической видимости.21
03.02.2017

Рис. Особенности распространения радиоволн УКВ диапазона
03.02.2017
Рис. Дальнее распространение с помощью «атмосферного волновода»
22

Неоднородности существуют и в ионосфере (неравномерность концентрации
свободных электронов), где тоже происходит ионосферное рассеяние волн. При
большой мощности рассеяние обеспечивает связь на расстояниях 1-2 тыс. км.
Другие виды дальнего распространения УВЧ и СВЧ проявляются при
образовании в атмосфере протяженных и четко выраженных неоднородностей в
виде слоя. Волны распространяются внутри слоя, отражаясь от его границ, либо
между поверхностью земли и нижней границей слоя. Эти два случая
схематически изображены на Рис. д. Еще один вид дальнего распространения отражение от следов метеоров. По причине изменчивости процесса метеорное
распространение применяется только в специальных системах радиосвязи.
Помимо принимаемого радиосигнала на приемник действуют посторонние
колебания различного происхождения – радиопомехи, могут вызвать искажения
принимаемых сообщений: при радиотелефонной связи (в виде щелчков, треска и
шума, ухудшающих разборчивость речевых сообщений); телеграфный аппарат
печатает неверные знаки; на бланке факсимильного аппарата получаются лишние
линии, портящие изображение:
Посторонние радиосигналы.
Побочные излучения радиопередающих устройств.
Атмосферные помехи.
Индустриальные помехи.
Внутренние шумы радиоприемника (флуктуационные шумы).
03.02.2017
23
Космические
шумы.

Принципы радиосвязи

Электромагнитные волны
распространяются на огромные
расстояния, поэтому их используют
для передачи звука (радиоволн) и
изображения (телевидение).
Условие возникновения
электромагнитной волны это
наличие ускорения у движущихся
зарядов!
Радиосвязь - это передача
информации с помощью
электромагнитных волн.

Микрофон преобразует механические
колебания в электромагнитные колебания
звуковой частоты.

После модуляции волна готова к передаче.
Обладая высокой частотой она может передаваться в
пространстве.
И несет в себе информацию звуковой частоты.

В приемнике необходимо выделить из высокочастотных
модулированных колебаний сигнал звуковой частоты, т.е.
провести детектирование

Принципы радиосвязи

Преобразует электромагнитные колебания в
механические колебания звуковой частоты

Джеймс Максвелл
Англ. физик Джеймс Клерк
Максвелл разработал
теорию электромагнитного
поля и предсказал
существование
электромагнитных волн.

Генрих Герц
В 1887 году Г.Герц впервые
получил электромагнитные
волны
и исследовал их свойства.
Он измерил длины этих
волн и определил скорость
их распространения.

Для получения электромагнитных волн Генрих Герц
использовал простейшее устройство, называемое
вибратором Герца.
Это устройство представляет собой открытый
колебательный контур.

Электромагнитные волны регистрировались с
помощью приемного резонатора, в котором
возбуждаются колебания тока.

Александр Степанович Попов
А.С.Попов применил
электромагнитные волны для
радиосвязи.
Использовав когерер, реле,
электрический звонок Попов
создал прибор для обнаружения
и регистрации электрических
колебаний - радиоприемник.

Схема приемника Попова,

Генрих Герц

Принцип радиосвязи заключается в том, что
созданный электрический ток высокой частоты,
созданный в передающей антенне, вызывает в
окружающем пространстве быстроменяющееся
электромагнитное поле, которое
распространяется в виде электромагнитной
волны.

Для получения электромагнитных волн Генрих Герц использовал простейшее устройство, называемое вибратором Герца. Это устройство представ

Колебания
высокой частоты НЕСУЩАЯ частота
График колебаний
звуковой частоты,
т.е.
МОДУЛИРУЮЩИХ
колебаний
График
МОДУЛИРОВАННЫХ
по амплитуде
колебаний

Электромагнитные волны регистрировались с помощью приемного резонатора, в котором возбуждаются колебания тока.

Детектирование.

Изобретение радио

Принцип радиосвязи:
В передающей антенне создается
переменный электрический ток
высокой частоты, который вызывает в
окружающем пространстве
быстроменяющееся электромагнитное
поле, распространяющееся в виде
электромагнитной волны.
Достигая приемной антенны,
электромагнитная волна вызывает в ней
переменный ток той же частоты, на
которой работает передатчик.

А.С.Попов применил электромагнитные волны для радиосвязи. Использовав когерер, реле, электрический звонок Попов создал прибор для обнаруж

Для осуществления
радиосвязи
используют колебания
высокой частоты,
интенсивно
излучаемые антенной
(вырабатываются
генератором).
Для передачи звука
эти высокочастотные
колебания изменяют –
модулируют с
помощью
электрических
колебаний низкой
частоты.
МОДУЛЯЦИЯ –
изменение амплитуды
высокочастотных
колебаний
в соответствии со
звуковой частотой.

Схема приемника Попова,

В приемнике из модулированных колебаний
высокой частоты выделяются низкочастотные
колебания. Такой процесс называется
детектированием.
ДЕТЕКТИРОВАНИЕ – процесс преобразования
высокочастотного сигнала в сигнал низкой частоты.
Полученный после
детектирования сигнал
соответствует тому
звуковому сигналу, который
действовал на микрофон
передатчика. После
усиления колебания низкой
частоты могут быть
превращены в звук.

Принцип радиосвязи заключается в том, что созданный электрический ток высокой частоты, созданный в передающей антенне, вызывает в окружаю

Устройство радиоприёмника
Основным
элементом
радиоприёмника
Попова служил
когерер – трубка с
электродами и
металлическими
опилками.
Изобрёл Эдуард Бранли
в 1891г.

Простейший радиоприемник

Детектирование.

Схема передающего устройства

Схема приемного устройства

Применение радиоволн
радиоволны,
телевидение,
космическая связь,
радиолокация.

Радиоволны

Устройство радиоприёмника

Телевидение

Простейший радиоприемник

Космическая связь

7 мая – день РАДИО

Радиолокация
Обнаружение и
определение
местоположения
различных
объектов с помощью
радиоволн.

Схема передающего устройства

Радиолокация (от латинских слов «radio» излучаю и «lokatio» – расположение)
Радиолокация – обнаружение и точное
определение положения объектов с
помощью радиоволн.

Схема приемного устройства

История развития радиолокации
А. С. Попов в 1897 году во время опытов по радиосвязи между кораблями
обнаружил явление отражения радиоволн от борта корабля. Радиопередатчик
был установлен на верхнем мостике транспорта «Европа», стоявшем на якоре,
а радиоприемник - на крейсере «Африка». Во время опытов, когда между
кораблями попадал крейсер «Лейтенант Ильин», взаимодействие приборов
прекращалось, пока суда не сходили с одной прямой линии
В сентябре 1922 г. в США, Х.Тейлор и Л. Янг проводили опыты по радиосвязи на
декаметровых волнах (3-30 МГц) через реку Потомак. В это время по реке прошел
корабль, и связь прервалась - что натолкнуло их тоже на мысль о применении
радиоволн для обнаружения движущихся объектов.
В 1930 году Янг и его коллега Хайленд обнаружили отражение радиоволн от
самолета. Вскоре после этих наблюдений они разработали метод использования
радиоэха для обнаружения самолета.

Применение радиоволн

История создания радара (RADAR - аббревиатура Radio Detection
And Ranging, т.е. радиообнаружение и измерение дальности)
Роберт Уотсон-Уатт (1892 - 1973гг.)
Шотландский физик Роберт Уотсон-Уатт первый в 1935 г. построил
радарную установку, способную обнаружить самолеты на
расстоянии 64 км. Эта система сыграла огромную роль в защите
Англиии от налетов немецкой авиации во время второй мировой
войны. В СССР первые опыты по радиообнаружению самолётов
были проведены в 1934. Промышленный выпуск первых РЛС,
принятых на вооружение, был начат в 1939г. (Ю.Б.Кобзарев).

Радиоволны

Радиолокация основана на явлении отражения радиоволн от
различных объектов.
Заметное отражение возможно от объектов в том случае, если их линейные
размеры превышают длину электромагнитной волны. Поэтому
радары
8
11
работают в диапазоне СВЧ (10 -10 Гц). А так же мощность излучаемого сигнала
~ω4.

Телевидение

Антенна радиолокатора
Для радиолокации используются антенны в виде параболических
металлических зеркал, в фокусе которых расположен излучающий
диполь. За счет интерференции волн получается остронаправленное
излучение. Она может вращаться и изменять угол наклона, посылая
радиоволны в различных направлениях. Одна и та же антенна
попеременно автоматически с частотой импульсов подключается то к
передатчику, то к приёмнику.

Телевидение:

Космическая связь

Работа радиолокатора
Передатчик вырабатывает короткие импульсы переменного тока СВЧ
(длительность импульсов 10-6 с, промежуток между ними в 1000 раз больше),
которые через антенный переключатель поступают на антенну и излучаются.
В промежутках между излучениями антенна принимает отраженный от объекта
сигнал, подключаясь при этом ко входу приемника. Приёмник выполняет
усиление и обработку принятого сигнала. В самом простом случае
результирующий сигнал подаётся на лучевую трубку (экран), которая показывает
изображение, синхронизированное с движением антенны. Современный радар
включает в себя компьютер, который обрабатывает принятые антенной сигналы и
отображает их на экране в виде цифровой и текстовой информации.

Радиолокация

Определение расстояния до объекта
ct
S
2
c 3 108 м / с
S – расстояние до объекта,
t – время распространения
радиоимпульса
к объекту и
обратно
Зная ориентацию антенны во время обнаружения цели, определяют её
координаты. По изменению этих координат с течением времени определяют
скорость цели и рассчитывают её траекторию.

Глубина разведки радиолокатора
Минимальное расстояние, на котором можно обнаружить цель (время
распространения сигнала туда и обратно должно
быть больше или равно длительности импульса)
lmin
c
2
-длительность импульса
Максимальное расстояние, на котором можно обнаружить цель
(время распространения сигнала туда и обратно не
должно быть больше периода следования импульсов)
lmax
cT
2
Т-период следования импульсов

Применение радиолокации
Авиация
По сигналам на экранах радиолокаторов диспетчеры аэропортов
контролируют движение самолётов по воздушным трассам, а пилоты
точно определяют высоту полёта и очертания местности, могут
ориентироваться ночью и в сложных метеоусловиях.

Основное применение радиолокации – это ПВО.
Главная задача наблюдать за
воздушным
пространством,
обнаружить и вести
цель, в случае
необходимости
навести на нее ПВО
и авиацию.

Крылатая ракета (беспилотный летательный аппарат однократного
запуска)
Управление ракетой в полете полностью
автономное. Принцип работы её системы
навигации основан на сопоставлении
рельефа местности конкретного района
нахождения ракеты с эталонными картами
рельефа местности по маршруту ее полета,
предварительно заложенными в память
бортовой системы управления.
Радиовысотомер обеспечивает полет по
заранее заложенному маршруту в режиме
огибания рельефа за счет точного
выдерживания высоты полета: над морем не более 20 м, над сушей - от 50 до 150 м (при
подходе к цели - снижение до 20 м).
Коррекция траектории полета ракеты на
маршевом участке осуществляется по
данным подсистемы спутниковой навигации
и подсистемы коррекции по рельефу
местности.

Самолёт - невидимка
«Стелс»-технология уменьшает вероятность того, что самолет будет
запеленгован противником. Поверхность самолёта собрана из
нескольких тысяч плоских треугольников, выполненных из
материала, хорошо поглощающего радиоволны. Луч локатора,
падающий на нее, рассеивается, т.е. отражённый сигнал не
везвращается в точку, откуда он пришёл (к радиолокационной
станции противника).

Радар для измерения скорости движения транспорта
Одним из важных методов снижения аварийности является
контроль скоростного режима движения автотранспорта на
дорогах. Первыми гражданскими радарами для измерения
скорости движения транспорта американские полицейские
пользовались уже в конце Второй мировой войны. Сейчас они
применяются во всех развитых станах.

Работа радиолокатора

Метеорологические радиолокаторы для прогнозирования
погоды. Объектами радиолокационного обнаружения могут
быть
облака,
осадки,
грозовые
очаги.
Можно
прогнозировать град, ливни, шквал.

Применение в космосе
В космических исследованиях радиолокаторы применяются
для управления полётом
и слежения за спутниками,
межпланетными
станциями,
при
стыковке
кораблей.
Радиолокация планет позволила уточнить их параметры
(например расстояние от Земли и скорость вращения), состояние
атмосферы, осуществить картографирование поверхности.