Radaruose naudojami bangos ilgio diapazonai. Radijo bangų sklidimas
Tikslas: supažindinti studentus su įvairaus ilgio radijo bangų savybėmis ir ryšių raida; paaiškinti radaro ir televizijos veikimo principą;
Formuoti neformalias žinias ir įgūdžius įsisavinant „radaro“ ir „televizijos“ sąvokas;
Ugdykite sąmoningą požiūrį į mokymąsi ir domėjimąsi fizikos studijomis.
Įranga: pristatymas „Televizijos samprata“.
Per užsiėmimus.
I. Organizacinis momentas.
II. Žinių atnaujinimas.
BET). Klausimų sesija.
1. Kas yra elektromagnetinis laukas?
2. Kas vadinama elektromagnetine banga?
3. Kokios yra pagrindinės elektromagnetinės bangos charakteristikos?
4. Koks yra Hertz vibratoriaus įtaisas ir veikimo principas?
5. Kokia mokslinė ir praktinė Hertzo patirties reikšmė?
6. Papasakokite apie radijo raidos istoriją Rusijoje.
7. Kokią reikšmę turi A.S. eksperimentai? Popovas?
8. Papasakokite apie susitikimą atskiros dalys imtuvas
8. Koks yra G. Marconi vaidmuo plėtojant radijo ryšius?
B). Problemų sprendimas.
Nr. 1. Elektromagnetinės bangos, su kuria perduodamas SOS nelaimės signalas, bangos ilgis yra 600 m. Šis bangos ilgis priimtas tarptautiniu susitarimu. Raskite dažnį, kuriuo šis signalas perduodamas.
Nr. 2. Radijas automobilyje nustoja veikti, kai pravažiuoja po tiltu ar viaduku. Kodėl? ( Atsiranda ekranavimas ir dalinė radijo bangos sugertis).
Nr. 3. Į virpesių grandinės priėmimo grandinė prijungta prie ritės, kurios induktyvumas 2 μH. Raskite kondensatoriaus talpą, jei radijo imtuvas priima 900 m ilgio bangas.
Nr. 4. Povandeniniai laivai, pasinerdami į tam tikrą gylį, negali naudotis radijo ryšiu. Kodėl? ( Jūros vanduo yra geras laidininkas, sugeria radijo bangas)
III . Naujos medžiagos mokymasis
Radijo bangų sklidimas
Pagal šiuolaikinė teorija bangos sklinda įvairiais būdais. Vienas kelias driekiasi palei Žemės paviršių. Juo sklinda vadinamoji paviršinė (žeminė) banga. Jis gana greitai suyra, nes energiją sugeria visi jo kelyje pasitaikantys laidininkai.
Žemės forma riboja paviršinių bangų priėmimo diapazoną. Jei jie sklistų griežtai tiesia linija, radijo ryšys būtų įmanomas tik matomumo atstumu. Bet kadangi atmosferos elektriniai ir magnetiniai parametrai keičiasi didėjant aukščiui, paviršiaus banga lūžta, nukrypsta į Žemę, jos trajektorija yra išlenkta, o priėmimo diapazonas didėja.
Žemės paviršiuje esančios kliūtys atspindi radijo bangas. Už kliūčių gali susidaryti radijo šešėlis, kur banga nekrenta. Bet jei bangos ilgis pakankamai didelis, tai dėl difrakcijos banga apeina kliūtį ir nesusidaro radijo šešėlis. Galingos radijo stotys, veikiančios ilgomis bangomis, užtikrina ryšį per kelis tūkstančius kilometrų. Esant vidutinėms bangoms, susisiekimas galimas iki kelių šimtų kilometrų zonoje. Ant trumpų bangų – tik matymo lauke. Taip pat yra erdvinių bangų, kurios sklinda nuo antenos keliu, esančiu didesniu ar mažesniu kampu į Žemės paviršių. Maždaug 100-300 km aukštyje bangos susitinka su sluoksniu, susidedančiu iš Saulės elektromagnetinės spinduliuotės jonizuoto oro ir jos skleidžiamo įkrautų dalelių srauto. Šis sluoksnis vadinamas jonosfera.
Laidus elektros jonosfera atspindi radijo bangas, kurių bangos ilgis didesnis nei 10 m, kaip įprasta metalinė plokštė. Tačiau jonosferos gebėjimas atspindėti ir sugerti radijo bangas labai skiriasi priklausomai nuo paros laiko ir sezonų.
Bangos po atspindžio jonosferoje vėl krenta į Žemę. Tačiau viskas priklauso nuo kampo, kuriuo bangos patenka į jonosferą. Jei jis viršija tam tikrą vertę, bangos prasiskverbia į jonosferą, praeina pro ją ir tada laisvai sklinda kosmosas. Ir atvirkščiai, jei kampas mažesnis už tam tikrą ribinę vertę, banga į Žemę atsispindi tokiu pat kampu. Kuo trumpesnis bangos ilgis, tuo giliau banga prasiskverbia į jonosferą, o tai reiškia, kad ji atsispindi iš didesnio aukščio. Trumpos bangos sklinda dideliais atstumais tik dėl daugybės atspindžių nuo jonosferos ir Žemės paviršiaus. Būtent trumpųjų bangų pagalba radijo ryšys gali būti vykdomas bet kokiu atstumu Žemėje. Radijo bangų sklidimui įtakos turi forma ir fizines savybesŽemės paviršiaus, taip pat atmosferos būklės.
Radijo bangų klasifikacija:
Ilgosios, vidutinės, trumposios bangos naudojamos telegrafijoje, transliacijoje, televizijoje, radare ir pan.
Medžiagos savybėms tirti naudojamos metro ir decimetrinės bangos.
Centimetrinės ir milimetrinės bangos gaunamos magnetronuose, mazeriuose. Jie naudojami radare, radijo astronomijoje ir radijo spektroskopijoje.
Elektromagnetinės bangos buvo pritaikytos radare, kuriame naudojamas atspindžio reiškinys elektromagnetines bangas. Radaras yra objektų aptikimas ir vieta naudojant radijo bangas. Radaras susideda iš priėmimo ir perdavimo dalių. Radaras (radaras) yra ultratrumpųjų bangų radijo siųstuvo ir imtuvo derinys, turintis bendrą perdavimo-priėmimo anteną, kuri sukuria labai kryptingą radijo spindulį. Spinduliuotė atliekama trumpais impulsais. Radarai naudoja itin aukšto dažnio bangas – nuo 108 iki 1011 Hz. Prie antenos prijungtas osciliatorius skleidžia labai kryptingą bangą. Jei bangos ilgis yra 10 cm, radaras turi anteną parabolinio veidrodžio pavidalu. Jei bangos ilgis = 1 m, tada radaro antena atrodo kaip vibratorių sistema. Atsispindėjusią bangą priima ta pati antena, todėl ji veikia impulsiniu režimu. Atstumas iki objekto apskaičiuojamas pagal formulę :
R = su t/2; padalijimas iš 2, nes banga eina į taikinį ir atgal.
Radaro įrenginių naudojimas:
oro transportas, jūrinis, geležinkelis, orų tarnyba, Tėvynės gynyba, astronomija. Aviacija, kosmonautika, laivynas: eismo saugumas bet kokiu oru ir bet kuriuo paros metu, susidūrimų prevencija, orlaivių kilimo ir tūpimo sauga. Karas: savalaikis priešo lėktuvų ar raketų aptikimas, automatinis priešlėktuvinės ugnies reguliavimas. Planetinis radaras: atstumo iki jų matavimas, jų orbitų parametrų patikslinimas, sukimosi periodo nustatymas, paviršiaus topografijos stebėjimas.
Avarinė radijo gelbėjimo tarnyba. Tai dirbtinių Žemės palydovų, judančių apskritomis beveik poliarinėmis orbitomis, rinkinys, antžeminiai informacijos priėmimo taškai ir radijo švyturiai, sumontuoti lėktuvuose, laivuose, taip pat gabenami alpinistų. Įvykus avarijai, švyturys siunčia signalą, kurį priima vienas iš palydovų. Jame esantis kompiuteris apskaičiuoja švyturio koordinates ir perduoda informaciją į žemės taškus. Sistema sukurta Rusijoje (COSPAS) ir JAV, Kanadoje, Prancūzijoje (SAPSAT). Su jo pagalba buvo galima išvengti žmonių mirties avarijose.
Kodėl reikalingas ryšys?
Tai žmonių bendravimo būdas, būtina grandis kuriant bet kurios šalies ekonomiką.
Kryptys, kuriomis vystosi komunikacijos priemonės.
Telefoniniai ryšiai. ląstelinis. Radijo ryšys. TV jungtis. Telegrafo ryšys. Erdvės ryšys. Internetas. Fototelegrafas. Vaizdo telefonija.
Radijo ryšio tipų raidos sritys.
Transliavimas, televizija, radiotelegrafija, radiotelefonija.
Erdvės ryšys.
Tai įprastinis radijo arba lazerinis ryšys, kurio pagalba palaikomas ryšys tarp antžeminių priėmimo ir perdavimo stočių ir erdvėlaivių arba tarp kelių antžeminių stočių per ryšio palydovus arba tarp erdvėlaivių.
Radijo bangų perdavimo linijų tipai.
Nubrėžta linija elektros kabelis; dviejų laidų linija; radijo relės linija, šviesolaidinė linija, lazerinis ryšys.
Šviesolaidinio ryšio linijos privalumai.
Šiuo metu tokios linijos laikomos tobuliausiomis informacijai perduoti. Tokiose linijose naudojamas visiško vidinio atspindžio efektas.
Didelis pralaidumas, mažas dydis ir svoris, jokių trukdžių, maža kaina – tai ne pilnas sąrašas tokių linijų privalumai.
Lazerinio ryšio sistema.
KOMUNIKACIJŲ PLĖTRA
Šiuolaikinė visuomenė negali vystytis be keitimosi informacija. Bendravimas yra informacijos perdavimas ir priėmimas per įvairių metodų. Vienas is labiausiai veiksmingi būdai yra informacijos perdavimas naudojant elektrinius signalus, t.y., telekomunikacijas. Mes iš tikrųjų žinome telekomunikacijų struktūrą: signalo siųstuvas – ryšio kanalas – imtuvas. Radijo ryšys yra ypatingas telekomunikacijų atvejis. Radijo ryšio atveju ryšio kanalas yra elektromagnetinių bangų perdavimo terpė.
Trikdžiai yra natūralus signalo perdavimo palydovas. Trikdžiams pašalinti ir informacijos slaptumui išlaikyti naudojami signalų kodavimo metodai. Skirtingiems signalams-pranešimams perduoti reikalingos skirtingos dažnių juostos, ty savi ryšio kanalai. Telefono kanalai veikia diapazone nuo 300 iki 3400 Hz, garso transliacijos kanalai - nuo 30 iki 15 000 Hz, televizijos transliacijos - nuo 50 Hz iki 6 MHz. Vienoje eilutėje gali būti keli ryšio kanalai.
Įvairių savybių derinys lemia radijo bangos ilgį, naudojamą konkrečiose ryšių sistemose. Tačiau poveikis yra ne tik grynas fiziniai veiksniai. Taip, viduje vidurinė juosta Rusijoje, kur gyventojų tankumas yra didelis, plačiai naudojamos centimetrų diapazono radijo relės. Retransliatoriaus stotys yra matomumo zonoje maždaug 50 km atstumu ir leidžia transliuoti keletą TV kanalai ir daug telefonų. Tolimosios Šiaurės regionuose, kur gyventojų tankis mažas, patartina naudoti tolimosios troposferos sklaidos radijo relių linijas, kurios leidžia įrengti kartotuvus 200–1000 km atstumu vienas nuo kito. Tuo pačiu metu jokios kitos bangos, išskyrus miriometrines bangas, dėl stiprios sugerties negali pasiekti povandeninio laivo, gulinčio po daug metrų sūraus vandens.
Perduodant slaptus pranešimus, domina meteorų ryšio linijos. Juk atsispindėdama nuo konkretaus meteoro pėdsako, kaip saulės spindulys nuo veidrodžio, banga atsitrenkia tik į tam tikrą tašką, o pats informacijos perdavimas vyksta tik šio meteoro pėdsako egzistavimo metu.
Norint perduoti didelius informacijos srautus (TV kanalus, šimtus ir tūkstančius telefono kanalų, taip pat kanalus, skirtus informacijos perdavimui skaitmenine forma), ryšių sistemos naudojamos dirbtiniais Žemės palydovais, pavyzdžiui, Intelsat (JAV), Lightning, Orbita ( Rusija). Platus naudojimasšiuo metu priimamos korinio telefono ryšio sistemos, kai siųstuvų-imtuvų stotys yra išdėstytos taip, kad būtų užtikrintas stabilus ryšys su mobiliaisiais siųstuvų-imtuvais ( Mobilieji telefonai) visoje aptarnavimo zonoje. Be to, šios stotys suteikia prieigą prie laidinio telefono tinklo, tolimojo ar tarptautinio.
TELEVIZIJA
Radijo bangų pagalba per atstumą galima perduoti ne tik garsą, bet ir vaizdą. Dabar sunku įsivaizduoti mūsų civilizaciją be televizijos ryšių. Beveik kiekvienuose namuose yra televizorius – informacijos šaltinis. Televizijos transliacijų istorija prasidėjo XIX a. Patį žodį televizija įvedė rusų elektros inžinierius K. D. Perskis tarptautiniame kongrese 1900 m. Šis žodis kilęs iš Graikiškas žodis„tele“, o tai reiškia „toli“, o lotyniškai – „viso“, reiškiantį „žiūrėti“. Galimybė pamatyti įvykius, vykstančius įvairiose pasaulio vietose ir mūsų šalyje saulės sistema, stebėti kosminius objektus televiziją pavertė nepakeičiama informacijos ir kultūrinės komunikacijos priemone visoms pasaulio tautoms. Kaip prasidėjo televizija? XIX amžiaus pabaigoje televizijos karštinė apėmė visą planetą. Patentų biurai gavo daugiau nei dvidešimt penkių projektų – televizijos sistemų prototipų – aprašymus. Įdomiausią mechaninę televizijos sistemą pasiūlė vokiečių išradėjas Nipkovas. Tačiau mechaninės sistemos buvo labai sudėtingos. O dabartinė, elektroninė, televizija gimė 1907 m. liepos 25 d., kai Sankt Peterburgo universiteto profesorius Borisas Lvovičius Rosingas Rusijos, Anglijos ir Vokietijos patentų biurams pateikė paraišką dėl jo išrasto metodo, skirto elektriniam atkūrimo būdui. vaizdas naudojant elektroninį nuskaitymą. 1911 metų gegužės 22 dieną B. L. Rosingas pirmą kartą pasaulyje demonstruoja keturių lygiagrečių linijų vaizdą, gautą naudojant nemechaninę priėmimo sistemą. Pagrindinės savybės, palyginti su radijo ryšiu, yra: vaizdo pavertimas elektriniais signalais ir atvirkščiai, elektrinių signalų pavertimas vaizdo vaizdu. Tai atsitinka specialiuose įrenginiuose: pirmuoju atveju - ikonoskope, antruoju atveju - kineskopu. IN modernios sistemos spalvota televizija yra sudėtingas elektroninis įrenginys.
Ikonoskopas sukurtas taip. Vakuuminiame stikliniame butelyje sutvirtintas mozaikinis ekranas - žėručio plokštelė padengta plonas sluoksnis metalo. Išorinis paviršiusŠi plokštelė yra šimtų tūkstančių mažyčių sidabro grūdelių, apdorotų cezio garais (daug miniatiūrinių fotoelementų), mozaika. Su objektyvu objekto vaizdas fokusuojamas į mozaiką. Veikiant šviesai iš fotoelementų dėl išorinio fotoelektrinio efekto išmušami elektronai, kurie nuskrenda į įžemintą elektrodą. Kuo ryškesnė šviesa, tuo daugiau elektronų išskrenda, tuo stipresnis elektrinis impulsas. Be to, impulso dydis priklauso nuo elektronų, užpildančių ląstelę, skaičiaus. Elektroninis prožektorius naudojamas prarastų elektronų skaičiui papildyti. , plonas spindulys, kurio nukreipimo sistemos pagalba apeina visą mozaiką linija po eilutės ir generuoja grandinėje kintamoji srovė, kuris vėliau sustiprinamas. Rezultatas yra tiksli elektroninė šviesos ir šešėlių pasiskirstymo vaizde kopija laike. Ši srovė siųstuve moduliuoja elektromagnetinę bangą, kuri išspinduliuojama į erdvę.
elektromagnetinių bangų transformacija, elektros energijaį šviesos energiją, taigi ir į vaizdą, atsiranda televizoriaus – kineskopo – priėmimo vamzdyje.
Kineskopas yra katodinių spindulių prietaisas vaizdui atkurti. Juodai baltas kineskopas susideda iš vakuuminio stiklinio buteliuko, elektroninio prožektoriaus , sukuriant elektronų pluoštą, nukreipimo sistemą ir liuminescencinį ekraną. Yra dviejų tipų nukreipimo sistemos: elektrostatinės ir magnetinės. Šiuolaikiniuose kineskopuose dažniausiai randamos magnetinės sistemos: elektronų pluoštas nukreipiamas veikiant magnetinis laukas. Antenos priimtas televizijos signalas konvertuojamas ir tiekiamas į elektrodą. Fosforas šviečia stipriau, tuo intensyvesnis elektronų pluoštas, kurio judėjimas sinchronizuojamas su elektronų pluošto judėjimu ant siųstuvo vamzdžio. Taigi kineskopo ekrane sukuriamas toks pat vaizdas kaip ir ikonoskopo mozaikoje. Atidžiai pažiūrėkite į vaizdą televizoriaus ekrane: jį sudaro didelis skaičius horizontalios linijos Jie vadinami styginiais. Kiekviename kadre yra tiksliai 625 eilutės. 1/25 sekundės spindulys ekrane „nubrėžia“ 625 linijas, tada procesas kartojasi. Kadrai keičiasi 25 kartus per sekundę! Tikslumo sumetimais atkreipiame dėmesį, kad spindulys brėžia 625 eilutes ne iš eilės, o per liniją: nelygines, o paskui lygines. Eilučių skaičius ir kadrų per sekundę skaičius pasirinktas neatsitiktinai. Čia atsižvelgiama į dvi mūsų vizijos savybes: inerciją ir skiriamąją gebą. Jei televizijos kadrai keistųsi mažiau nei 25 kartus per sekundę, vaizdas tinklainėje išnyktų anksčiau nei ekrane pasirodys kitas kadras. Akis fiksuotų mirgėjimą. Tikriausiai esate matę, kaip juokingi žmonės juda senuose filmuose. Taip yra todėl, kad kadrų per sekundę skaičius tuo metu buvo per mažas – 16 per sekundę. Projektuojant televizorius atstumas tarp eilučių parenkamas toks, kad sėdintis 2 m atstumu nuo ekrano nematytų atskirų linijų. Kadangi šiuo atveju visas kadras matomas maždaug 10 0 kampu, t.y 600 "o akies skiriamoji geba yra 1", tai turėtų būti daugiau nei 600 eilučių (ir jų 625)
SPALVOS TV
Transliuojamoje spalvotoje televizijoje dažniausiai naudojami vadinamieji maskuotųjų spalvų kineskopai, kuriuose ekraną sudaro siauros akiai niekuo neišsiskiriančios fosforo juostelės ar taškai – raudona, žalia ir mėlyna liuminescencija. Trys elektronų projektoriai sudaro tris susiliejančius elektronų pluoštus, kurių kiekvienas sužadina tik vienos spalvos fosforo švytėjimą. Tai užtikrina įvairiais kampais prie ekrano artėjantys artimieji spinduliai per spalvų atskyrimo kaukę su plyšinėmis arba apvaliomis skylutėmis.
Visos spalvų gamos pojūtį suteikia trijų akyje esančių fosforų spinduliuotės sumavimas, įvairiomis proporcijomis sužadinamas vaizdo signalais ir atspindintis mėlynos, žalios ir raudonos vaizdo komponentų turinį. Spalvoto kineskopo elektroninė optinė sistema sujungia tris pluoštus į vieną tašką.
IV. Studijuotos medžiagos konsolidavimas.
BET). Frontalinis pokalbis.
1. Kokia elektromagnetinių bangų savybė naudojama radare?
2. Kas vadinama radaru?
3. Kokius bangos ilgius naudoja radarai?
4. Kokiu tikslu kuriama labai nukreipta banga?
5. Kuo skiriasi kineskopas nuo ikonoskopo?
6. Įvardykite radaro taikymo sritis.
7. Kaip perduoti vaizdą dideliu atstumu?
8. Kaip gauti vaizdą kineskopo ekrane?
9. Kaip ikonoskopu gaunamas vaizdas, o paskui perduodamas elektromagnetinių bangų pavidalu?
10. Kodėl ir kaip bangai suteikiama spindulio išvaizda?
11. Kaip ir kokia pagalba radaras sustiprina gaunamą atsispindėjusią radijo bangą?
12. Kas paaiškina geriausią radijo stočių girdimumą žiemą?
B). Problemos sprendimas:
1. Kiek svyravimų įvyksta elektromagnetinėje bangoje, kurios bangos ilgis 30 m per laikotarpį, lygų periodui garso vibracijos su 200 Hz dažniu?
2. Kokiu atstumu yra lėktuvas nuo radaro, jei nuo jo atsispindėjęs signalas gaunamas praėjus 210 -4 s po šio signalo išsiuntimo?
3. Nustatykite virpesių svyravimo periodą svyravimo grandinėje, skleidžiančioje 450 m ilgio elektromagnetines bangas.
4. Radijo signalas, siųstas į Mėnulį, atsispindėjo ir buvo priimtas Žemėje praėjus 2,5 s po jo išsiuntimo. Nustatykite atstumą nuo Žemės iki Mėnulio.
5. Kokiu dažniu laivai siunčia SOS nelaimės signalus, jei pagal tarptautinį susitarimą bangos ilgis yra 600 m?
6. Nustatykite radaro, skleidžiančio 500 impulsų per sekundę, diapazoną.
7. Kiek virpesių atsiranda elektromagnetinėje bangoje, kurios bangos ilgis 300 metrų per laiką, lygų 2 kHz dažnio garso virpesių periodui?
Nustatyti radaro, skleidžiančio 500 impulsų per sekundę, diapazoną?
Nustatykite radijo siųstuvo, veikiančio 30 m bangos ilgio, periodą ir dažnį.
Nustatykite radijo siųstuvo dažnį ir bangos ilgį, jei jo elektrinių virpesių periodas yra 10 -6 s.
Kiek radijo stočių gali veikti be trukdžių 200–600 m bangų ilgių diapazone, jei kiekvienai stočiai yra skirta 4 kHz dažnių juosta?
VI. Namų darbai: § 55–57.
1.Bendra informacija apie radarų sistemas
2. Radaro sistemų klasifikacija
3. Signalai ir taikiniai radare
4. Tikslinių koordinačių matavimo metodai
5. Sekimo radarų stotys
6. Fazių detektorius
7. Maišytuvas
8. Šiuolaikinių radarų kūrimo ypatumai ir pavyzdžiai
Bibliografija
1. Bendra informacija apie radarų sistemas
Tikslas ir apimtis.
Radaras – tai metodų ir techninių priemonių rinkinys, skirtas aptikti įvairius erdvėje esančius objektus, matuoti jų koordinates ir judėjimo parametrus, priimant ir analizuojant objektų skleidžiamas ar pakartotinai skleidžiamas elektromagnetines bangas.
Radarai kaip mokslinė ir techninė radijo inžinerijos kryptis atsirado 30-aisiais. Dėl pasiekimų aviacijos technologijų srityje reikėjo sukurti naujas priemones, skirtas didelio našumo (atstumo, tikslumo) orlaiviams aptikti. Tokiomis priemonėmis pasirodė radarų sistemos.
Išskirtinį indėlį į radarų kūrimą įnešė sovietų mokslininkai ir inžinieriai P. K. Oščepkovas, M. M. Lobanovas, Yu. K. Korovinas ir B. K. Šembelis. Sovietų Sąjungoje pirmieji sėkmingi eksperimentai aptikti lėktuvus naudojant radiolokacinius prietaisus buvo atlikti dar 1934/36 m. 1939 m. oro gynybos pajėgose pradėjo veikti pirmieji serijiniai buitiniai radarai. Reikšmingas žingsnis kuriant radarą buvo sukūrimas 1940–1941 m. vadovaujant Yu. B. Kobzarevo impulsiniam radarui. Šiuo metu radarai yra viena iš pažangiausių radijo inžinerijos sričių.
Informacijos gavimas radare yra susijęs su tam tikros erdvės srities stebėjimu. Techninės priemonės, kuriomis vykdomas radiolokacinis stebėjimas, vadinamos radarinėmis stotimis (RLS) arba radarais; o stebimi objektai yra radaro taikiniai. Tipiški taikiniai yra orlaiviai, raketos, laivai, antžeminės inžinerinės konstrukcijos ir kt.
Radaruose dažniausiai matuojamas nuotolis tarp taikinio ir radaro, kampinės koordinatės (azimutas, aukštis) ir radialinė greičio komponentė radaro atžvilgiu. (Azimutas – kampas tarp krypties į taikinį ir šiaurės krypties, matuojamas horizontalioje plokštumoje. Aukščio kampas matuojamas tarp pasvirimo diapazono vektoriaus ir jo projekcijos horizontalioje plokštumoje.) Kai kuriais atvejais radaro stebėjimo užduotis taip pat apima taikinių identifikavimą (atpažinimą).
Terminas „radaro sistema“ apjungia radarą ir kitus susijusius dalykus techninėmis priemonėmis, operatoriai, stebimi taikiniai ir erdvė, kurioje atliekamas stebėjimas.
Radaro sistemos beveik visada yra sudėtingesnių supersistemų dalis. Šios supersistemos turi didelę karinę ir nacionalinę ekonominę reikšmę ir randa įvairių pritaikymų: skrydžių valdymui, orlaivių ir laivų navigacijai, geofiziniams ir astrofiziniams tyrimams ir kt.
Radaro sistemos sudaro tokių supersistemų informacinę dalį ir veikia kartu bei tarpusavyje susijusios su kitais supersistemos posistemiais (radijo navigacija, radijo valdymu, informacijos perdavimu).
Radaro metodai.
Informacijos nešėjas radare yra radaro signalas – taikinio skleidžiama elektromagnetinė banga. Ši spinduliuotė gali būti įvairaus pobūdžio; antrinė spinduliuotė (atspindys) arba sava radijo bangų spinduliuotė. Priklausomai nuo radaro signalo formavimo būdo, skiriami aktyvūs, aktyvūs su aktyviu „atsakymu“ ir pasyvieji radaro metodai.
Aktyviajame radare radaro siųstuvas skleidžia galingą zondavimo signalą taikinio kryptimi. Kai taikinys apšvitinamas elektromagnetine banga, dalis bangos energijos sugeriama, o likusi dalis atsispindi. Radaro imtuvas paima silpną atspindėtą signalą. Atsispindėjusio signalo aptikimas rodo taikinio buvimą. Gauto signalo analizė ir palyginimas su skleidžiamu leidžia gauti informaciją apie taikinio erdvinę padėtį ir judėjimą radaro atžvilgiu.
Aktyviajame radare su aktyvia reakcija radaro signalas sukuriamas pakartotinai skleidžiant zondavimo signalą specialiu atsakikliu, sumontuotu ant taikinio. Sistemos, kuriose naudojamas šis metodas, yra naudojamos stebėti orlaivius, erdvėlaivius su signalo kartotuvu.
Aktyvios radarų sistemos gali būti sujungtos ir atskirtos. Pirmuoju atveju radaro priimančios ir siunčiančios dalys yra sujungtos į vieną įrenginį; antroje - įdedami priėmimo ir perdavimo įrenginiai įvairių taškų atokiau vienas nuo kito.
Pasyviajame radare spontaniški signalai naudojami kaip signalai. elektromagnetinė radiacija Tikslai: nuosavas fizinių kūnų šiluminis radijo spinduliavimas arba taikinyje įrengtų radijo inžinerinių prietaisų spinduliavimas. Pasyvusis radaras turi tik priėmimo įrenginį, kuris naudojamas taikiniams aptikti ir jų kampinėms koordinatėms matuoti.
Dabartiniame technologijų vystymosi etape dažnai sunku sukurti pasyviuosius radarus su aukštais Techninės specifikacijos naudojant šiluminę radijo spinduliuotę dėl mažo intensyvumo. Todėl tokie radarai buvo naudojami ribotai. Didelė svarba turi specialius pasyviuosius radarus, skirtus radijo žvalgybai.
2. Radaro sistemų klasifikacija
Radaro sistemų klasifikacija gali būti pagrįsta įvairiomis savybėmis. Radaro sistemoms, kurios išgauna, apdoroja ir kaupia informaciją apie radaro taikinius, svarbiausios yra informacijos ypatybės, būtent: gaunamos informacijos tikslas ir pobūdis. Tačiau praktikoje tokios klasifikacijos dažnai nepakanka. Todėl įvedama papildoma klasifikacija pagal signalų generavimo ir apdorojimo būdą, pagal įrangos vietą (objektą), pagal naudojamų radijo bangų diapazoną.
Radaro sistemos elementas, nulemiantis jos paskirtį, pagrindines savybes, galimybes praktinis naudojimas, yra radarai. Atsižvelgiant į gaunamos informacijos tikslą ir pobūdį, galima išskirti tris radarų klases.
1. Stebėjimo tipo radaras. Šių radarų paskirtis – ieškoti, aptikti taikinius ir palyginti grubiai išmatuoti jų koordinates. Tokie radarai vienu metu pateikia informaciją apie daugybę taikinių. skiriamasis ženklasšie radarai – veikia tam tikros erdvės zonos periodinės peržiūros režimu. Stebėjimo radarai naudojami oro erdvei, žemės ar vandens paviršiui stebėti.
2. Sekimo radaras. Tokių radarų paskirtis – tiksliai matuoti ir nuolat teikti informaciją apie taikinių koordinačių reikšmes. Stebėjimo radarai seka vieną ar daugiau taikinių. Visų pirma sekimo radarai naudojami ginklams valdyti ir orlaiviams sekti ATC sistemose.
3. Specializuoti skaitikliai ir trumpojo nuotolio radarai. Šis tipas apima įrenginius, kurie atlieka tam tikrą užduotį. Paprastai tokie prietaisai matuoja vieną taikinio (objekto) padėties ar judėjimo parametrą ir dirba su žinomu taikiniu. Pagal susitarimą svarstomi įrenginiai yra labai įvairūs. Kaip pavyzdį nurodykime radarus, naudojamus kaip navigaciniai matuokliai – orlaivio radijo aukščiamatis, orlaivio greičio vektoriaus Doplerio matuoklis.
Taip pat yra kombinuotų ir daugiafunkcinių radarų. Kombinuota sistema sujungia stebėjimo ir sekimo radarą. Pažangiausi yra daugiafunkciniai radarai. Tokie radarai gali vienu metu apžiūrėti erdvę ir sekti taikinius.
Radaro schema ir techninė konstrukcija bei konstrukcija labai priklauso nuo išdėstymo vietos (objekto), nuo signalų generavimo ir apdorojimo būdo. Pagal įrengimo vietą radarai skirstomi į antžeminius (stacionarius ir mobiliuosius) ir orlaivius: orlaivius, kosminius, laivus.
Pagal signalų generavimo ir apdorojimo metodą radarai yra impulsiniai ir nuolatinio spinduliavimo, koherentiniai ir nenuoseklūs, vienkanaliai ir daugiakanaliai.
Radarų sistemų charakteristikos ir parametrai dažniausiai skirstomi į taktines ir technines. Pirmieji iš jų nustato praktinio sistemos panaudojimo galimybes.
Išvardijame pagrindines taktines charakteristikas ir parametrus.
1. Aprėpties zona (darbo zona) - erdvės sritis, kurioje radaras atlieka savo funkcijas, nustatytas pagal paskirtį.
2. Išmatuotos koordinatės ir jų matavimo tikslumas. Išmatuotos koordinatės nustatomos pagal radaro paskirtį. Yra vienos, dviejų ir trijų koordinačių radarai. Matuojant koordinates, atsiranda klaidų, kurios riboja taktinio radaro panaudojimo galimybę. Per didelis tikslumo padidėjimas apsunkina projektavimą ir nepagrįstai padidina sistemos kainą.
3. Radaro skiriamoji geba apibūdina galimybę atskirai stebėti taikinius ir matuoti jų parametrus su nedideliu šių parametrų skirtumu. Atskirkite skiriamąją gebą diapazonu, kryptimi ir greičiu. Taikinius, kurie nėra nustatyti nei atstumu, nei kryptimi, nei greičiu, radaras suvokia kaip vieną taikinį. Daugeliu taktinio radaro naudojimo atvejų skiriamoji geba yra itin svarbi savybė, kuri lemia pačią praktinio radaro panaudojimo galimybę.
4. Atsparumas trukdžiams būdingas radaro gebėjimu atlikti savo funkcijas, veikiant įvairių rūšių natūraliems ir organizuotiems trikdžiams.
5. Pralaidumas yra nustatomas pagal atsitiktinio taikinių srauto tankį, apie kurį informaciją apdoroja radaras ir išduoda tam tikru tikslumu.
6. Diegimo laikas (atnešimas į darbinė būklė). Šis parametras apibūdina naudojimo galimybę radaras įeina greitai kintančioje aplinkoje.
Įvadas į radarą.
Įvadas
Neįmanoma išspręsti daugybės problemų esant tam tikram efektyvumui nenaudojant radaro technologijos, kurios fizikiniai principai grindžiami radijo bangų sklaida objektuose, meteorologiniuose dariniuose ir kitais nehomogeniškumais (toliau objektai), kurie skiriasi savo elektrinėmis charakteristikomis. (elektrinis laidumas ε, dielektrinė konstanta μ ir elektrinis laidumas σ).
Intensyvumas ir kitos neenergetinės radijo bangų sklaidos arba atspindžio charakteristikos (antrinis lauko intensyvumas) priklauso:
Atsižvelgiant į skirtumo tarp apšvitintų objektų ir radijo bangų sklidimo terpės (RRW) charakteristikų laipsnį,
Nuo objektų formos
Jų dydžių santykis l ir bangos ilgis λ
Nuo radijo bangų poliarizacijos.
Būtent šios savybės domina taikomuoju požiūriu.
Todėl labai svarbu atsižvelgti į pagrindines radare vartojamas sąvokas.
Norėdami pasiekti savo tikslus, apsvarstykite šiuos klausimus:
1. Radaro fizinis pagrindas.
2. Radaruose naudojamos koordinačių sistemos.
3. Pagrindiniai radaro metodai.
Šią mokymo medžiagą galite rasti šiuose šaltiniuose:
1. Bakulevas P.A. Radarų sistemos: Vadovėlis universitetams. – M.:
Radiotechnika, 2004 m.
2. Belotserkovskis G.B. Radaro ir radaro pagrindai
prietaisų. - M.: Sovietų radijas, 1975 m.
1. Radaro fizinis pagrindas.
Radaras – Tai radioelektronikos sritis, užsiimanti objektų (taikinių) aptikimu, jų erdvinių koordinačių, judėjimo parametrų ir fizinių matmenų nustatymu radijo inžinerinėmis priemonėmis ir metodais.
Išvardintos užduotys išsprendžiamos radarinio stebėjimo procese, iškviečiami tam skirti įrenginiai radarų stotys(radaras) arba radaras.
KAM radaro taikiniai (arba tiesiog taikiniai) yra: pilotuojami ir nepilotuojami orlaiviai (LA), natūralūs ir dirbtiniai kosminiai kūnai, atmosferos dariniai, jūrų ir upių laivai, įvairūs antžeminiai ir požeminiai, paviršiniai ir povandeniniai objektai ir kt.
Tikslinė informacija yra radaro signaluose.
Orlaivių radiolokacinio zondavimo atveju pirmiausia reikia gauti informaciją apie jų erdvines koordinates (nuostumą iki taikinio ir jo kampines koordinates).
Radiotechninio nuotolio matavimai vadinami radijo diapazonas, ir kampinės koordinatės - radijo krypties nustatymas.
Prieš išmatuojant taikinių koordinates ir greitį, jie aptinkami, skiriami ir identifikuojami.
Pagal rezoliucija tikslai supranta tikslų skaičiaus apibrėžimą grupėje, jų ilgį, klasę ir kt.
Pripažinimas tikslas – esminių jos požymių, ypač pilietybės, nustatymas.
Tipo apibrėžimas(klasė) taikinys sukuriamas jo atpažinimo procese, kuris apima sudėtingą radaro signalų apdorojimą.
Radaro priemonėmis gaunamos informacijos visuma vadinama radaro informacija . Pastaroji perduodama į komandų postus, asmeninius kompiuterius ir vykdomuosius įrenginius.
Iš visų išvardytų radaro funkcijų pagrindinė yra radaro stebėjimas(taikinių aptikimas, koordinačių ir judėjimo parametrų matavimas), o objektų atskyrimas, gautos radaro informacijos identifikavimas ir perdavimas į tikslą yra papildomos PJIC funkcijos.
Radarinės informacijos gavimas pagrįstas elektromagnetinių bangų (EMW), naudojamų kaip radaro signalo nešėjai, fizinėmis savybėmis. Kaip žinoma, EMW sklinda vienalytėje terpėje tiesia linija pastoviu greičiu
kur , yra absoliutus dielektrinis ir magnetinis RRW terpės pralaidumas.
Dėl laisvos vietos 
f/m; 
g/m ir atitinkamas/s.
EMW sklidimo greičio vektoriaus pastovumas vienalytėje terpėje, t.y. jo modulis ir kryptis, tarnauja fizinis pagrindas radaro matavimai.
Iš tiesų, dėl to radijo bangos (RV) sklidimo diapazonas ir laikas yra tiesiogiai proporcingi, o jei matuojamas bangos praėjimo tarp taikinio ir radaro laikas, tada atstumas tarp jų tampa žinomas:
Taikinys įveda nehomogeniškumą į laisvą erdvę, nes jo parametrai ir atitinkamai skiriasi nuo tų, kurie pažeidžia greičio vektoriaus RRW pastovumą.
Dėl to objektas paverčia radijo spinduliuotę: dalis energijos atsispindi, dalis sugeriama objekto, virsdama šiluma, o kita dalis, kai objektas yra permatomas radijo bangomis, lūžta, keičiant spinduliavimo kryptį. RRT. Radaro požiūriu įdomus pirmasis atvejis, kai taikinys tampa antrinės spinduliuotės šaltiniu.
Autorius vėlavimo laikas atspindėtas signalas, palyginti su spinduliuojamu
nustatyti pasviręs diapazonas tikslus
Galimas ir toks sprendimas: ant taikinio, jei jis yra „savas“, o ne priešas, įrengiamas siųstuvas-imtuvas, vadinamas atsakovu, arba kartotuvas, kuris priima zondavimo signalą iš radaro ir jį sustiprina, kad paleistų. siųstuvas. Atsako signalas gaunamas radare, o tikslinis nuotolis nustatomas pagal formulę
,
(1.5)
kur yra atsako signalo delsa, palyginti su zondavimo signalu; yra žinoma signalo uždelsimo trukmė atsakiklio grandinėse.
Reikšmė turi būti matuojama beinerciu elektroniniu laikrodžiu, nes radaro signalų delsos laikas yra labai mažas (nuo mikro iki milisekundžių).
Pavyzdžiui, EMW atsispindėjo nuo toli esančio taikinio D= 150 m nuo radaro, jie vėluoja 1 µs, o kiekvienas atstumo kilometras iki taikinio atitinka EMW vėlavimą 1000/150 = 6,7 µs.
Tarkime, radaro antena turi tiesinės matricos formą R vibratoriai, išdėstyti vienas nuo kito per atstumą d(1.1 pav., a). Didelis taikinio nutolimas nuo radaro leidžia daryti prielaidą, kad spinduliai, ateinantys iš taikinio į vibratorius, yra nukreipti lygiagrečiai kampu φ antenos matricos atžvilgiu, o atskiruose vibratoriuose sukeliamų elektrinių varomųjų jėgų (EMF) amplitudės. yra lygūs vienas kitam: 
.
Esant tokioms sąlygoms, gretimų vibratorių emfs skiriasi tik fazės poslinkiu ψ, kurį sukelia bangų kelio skirtumai. Kadangi kiekvienam ilgio vienetui ši slenkanti banga atsilieka nuo fazės kampu, tada
.
(1.6)
Vibratorių EML vektorių papildymas 
skirtingais kampais ψ \u003d ψ "(1.1 pav., b) ir ψ \u003d ψ" (1.1 pav., c) suteikia skirtingą gautą EML. Kaip matyti iš 1.1 paveikslo ir (1.6) formulės, pasikeitus φ, kinta fazė ψ, taigi ir gaunamo EML amplitudė priėmimo antenoje. Tai reiškia, kad taikinio kryptį galima rasti pagal antenos kryptingumo amplitudę ir fazės charakteristikas.
Ryžiai. 1.1. EMW priėmimas linijine vibratoriaus antenos matrica (a) ir matricos EML vektorinės diagramos skirtingoms švitinimo kryptims (b, c)
Kaip jau minėta, pagrindinė tokių charakteristikų susidarymo priežastis buvo atskirų antenos matricos elementų gaunamų bangų vėlavimo skirtumas. Todėl ne tik radijo nuotolio, bet ir radijo krypties nustatymas yra pagrįstas RRW greičio ir krypties pastovumu.
Taikinio radialinį ir kampinį greitį galima rasti apskaičiuojant nuotolio ir kampų padidėjimo greitį laikui bėgant. Dažniausiai pirmenybė teikiama paprastesnei ir tikslesnei operacijai – tiesioginiam vadinamojo Doplerio signalo nešlio dažnio poslinkio matavimui, kurį sukelia taikinio judėjimas.
Doplerio dažnio poslinkis yra susijęs su radialiniu judėjimo greičiu
objektų santykis
,
(1.7)
kur yra skleidžiamo signalo bangos ilgis; taikinio santykinio judėjimo radialinis greitis.
Jei taikinys artėja prie radaro arba tolsta nuo jo, tada atsispindėjęs signalas radare pasirodo atitinkamai anksčiau arba vėliau nei taikiniui stovint. Dėl šios priežasties gautos bangos fazė turi kitas reikšmes, kurios prilygsta radijo signalo dažnio padidėjimui. Išmatavus gautą (Doplerio) dažnio prieaugį, galima (vėlgi dėl RRR greičio pastovumo) nustatyti taikinio radialinį greitį.
Kaip signalo delsos laiko skirtumą antenos elementuose lemia taikinio kampinės koordinatės, taip ir Doplerio dažnio poslinkių skirtumą tuose pačiuose (dažniausiai kraštutiniuose) antenos matricos elementuose lemia kitimo greitis. kampinė taikinio padėtis.
Kitos fizinės EMW savybės yra:
Sklidimo tiesumas vienalytėje terpėje, svarbus kampinių koordinačių ir judėjimo parametrų matavimui;
Galimybė formuotis į siaurą spindulį, taip padidinant radaro tikslumą, skiriamąją gebą ir atsparumą triukšmui;
Gebėjimas atsispindėti nuo objektų;
Galimybė keisti jo dažnį esant santykiniam taikinio ir radaro judėjimui.
Taigi nuo taikinių atsispindintys radaro signalai turi visą informaciją apie juos, nes atspindžio metu kinta visi signalo parametrai (amplitudė, dažnis, pradinė fazė, trukmė, spektras, poliarizacija ir kt.).
Jei Maxwellas nebūtų numatęs radijo bangų egzistavimo, o Hertzas nebūtų jų atradęs praktiškai, mūsų realybė būtų buvusi visiškai kitokia. Negalėjome greitai keistis informacija radijo ir Mobilieji telefonai, tyrinėti tolimas planetas ir žvaigždes radijo teleskopų pagalba, stebėti lėktuvus, laivus ir kitus objektus radarų pagalba.
Kaip radijo bangos mums tai padeda?
Radijo bangų šaltiniai
Radijo bangų šaltiniai gamtoje yra žaibai – milžiniškos elektros kibirkšties iškrovos atmosferoje, kurių srovės stipris gali siekti 300 tūkstančių amperų, o įtampa – milijardus voltų. Perkūnijos metu matome žaibus. Beje, jų pasitaiko ne tik Žemėje. Žaibo blyksniai buvo aptikti Veneroje, Saturne, Jupiteryje, Urane ir kitose planetose.
Beveik visi kosminiai kūnai (žvaigždės, planetos, asteroidai, kometos ir kt.) taip pat yra natūralūs radijo bangų šaltiniai.
Radijo transliavimo, radarų, ryšių palydovų, fiksuoto ir mobiliojo ryšio srityse, įvairios sistemos navigacija naudoja dirbtines radijo bangas. Tokių bangų šaltinis yra aukšto dažnio generatoriai elektromagnetiniai virpesiai, kurio energija į kosmosą perduodama naudojant siuntimo antenas.
Radijo bangų savybės
Radijo bangos yra elektromagnetinės bangos, kurių dažnis yra nuo 3 kHz iki 300 GHz, o ilgis yra atitinkamai nuo 100 km iki 1 mm. Paplitę aplinkoje, jie paklūsta tam tikriems dėsniams. Pereinant iš vienos terpės į kitą, stebimas jų atspindys ir lūžis. Jiems būdingi ir difrakcijos bei trukdžių reiškiniai.
Difrakcija arba lenkimas atsiranda, jei radijo bangų kelyje yra kliūčių, kurios yra mažesnės už radijo bangos ilgį. Jei jų dydžiai yra didesni, radijo bangos atsispindi nuo jų. Kliūtys gali būti dirbtinės (statiniai) arba natūralios (medžiai, debesys) kilmės.
Radijo bangos atsispindi ir nuo žemės paviršiaus. Be to, vandenyno paviršius juos atspindi maždaug 50% stipriau nei sausuma.
Jei kliūtis yra elektros srovės laidininkas, tai radijo bangos atiduoda jai dalį savo energijos, o laidininke susidaro elektros srovė. Dalis energijos išleidžiama elektros srovių sužadinimui Žemės paviršiuje. Be to, radijo bangos nukrypsta nuo antenos apskritimais įvairiomis kryptimis, kaip bangos nuo akmenuko, įmesto į vandenį. Dėl šios priežasties radijo bangos laikui bėgant praranda energiją ir nyksta. Ir kuo toliau nuo šaltinio yra radijo bangų imtuvas, tuo silpnesnis jį pasiekęs signalas.
Interferencija arba superpozicija sukelia abipusį radijo bangų stiprinimą arba susilpnėjimą.
Radijo bangos erdvėje sklinda greičiu, lygiu šviesos greičiui (beje, šviesa taip pat yra elektromagnetinė banga).
Kaip ir bet kurioms elektromagnetinėms bangoms, radijo bangoms būdingas bangos ilgis ir dažnis. Dažnis yra susietas su bangos ilgiu santykiu:
f= c/ λ ,
kur f yra bangos dažnis;
λ - bangos ilgis;
c yra šviesos greitis.
Kaip matote, kuo ilgesnis bangos ilgis, tuo mažesnis jos dažnis.
Radijo bangos skirstomos į šiuos diapazonus: itin ilgos, ilgos, vidutinės, trumpos, itin trumpos, milimetrinės ir decimilimetrinės bangos.
Radijo bangų sklidimas
Skirtingo ilgio radijo bangos erdvėje sklinda nevienodai.
Itin ilgos bangos(bangos ilgis 10 km ir daugiau) lengvai apeina dideles kliūtis šalia Žemės paviršiaus ir yra labai silpnai jo sugeriamos, todėl praranda mažiau energijos nei kitos radijo bangos. Vadinasi, jie taip pat genda daug lėčiau. Todėl erdvėje tokios bangos sklinda iki kelių tūkstančių kilometrų atstumu. Jų įsiskverbimo į aplinką gylis yra labai didelis, jie naudojami bendravimui su dideliame gylyje esančiais povandeniniais laivais, taip pat įvairioms geologijos, archeologijos ir inžinerijos studijoms. Itin ilgų bangų gebėjimas lengvai lenktis aplink Žemę leidžia su jų pagalba ištirti žemės atmosferą.
Ilgai, arba kilometro, bangos(nuo 1 km iki 10 km, dažnis 300 kHz - 30 kHz) taip pat yra difrakcijai, todėl gali sklisti iki 2000 km atstumu.
Vidutinis, arba hektometrinis, bangos(nuo 100 m iki 1 km, dažnis 3000 kHz - 300 kHz) prasčiau apeina Žemės paviršiuje esančias kliūtis, yra stipriau sugeriamos, todėl daug greičiau irsta. Jie tęsiasi iki 1000 km atstumu.
trumpos bangos elgtis kitaip. Jei automagnetola mieste derinsime trumpą radijo bangą ir pradėsime judėti, tai tolstant nuo miesto radijo signalo priėmimas pablogės, o maždaug 250 km atstumu jis visiškai sustos. Tačiau po kurio laiko radijo transliacija bus atnaujinta. Kodėl taip atsitinka?
Reikalas tas, kad trumpo nuotolio radijo bangos (nuo 10 m iki 100 m, dažnis 30 MHz - 3 MHz) Žemės paviršiuje labai greitai blėsta. Tačiau dideliu kampu į horizontą išeinančios bangos atsispindi nuo viršutinio atmosferos sluoksnio – jonosferos ir grįžta atgal, palikdamos už savęs šimtus kilometrų „negyvosios zonos“. Be to, šios bangos jau atsispindi nuo žemės paviršiaus ir vėl nukreiptos į jonosferą. Pakartotinai atsispindi, jie gali apeiti kelis kartus Žemė. Kuo trumpesnė banga, tuo didesnis atspindžio kampas nuo jonosferos. Tačiau naktį jonosfera praranda atspindį, todėl trumpųjų bangų ryšys naktį yra prastesnis.
BET ultratrumposios bangos(metras, decimetras, centimetras, kurio bangos ilgis yra trumpesnis nei 10 m) negali atsispindėti nuo jonosferos. Tiesia linija plinta jie prasiskverbia į jį ir kyla aukščiau. Ši savybė naudojama oro objektų koordinatėms nustatyti: orlaiviams, paukščių būriams, debesų lygiui ir tankiui ir kt. Tačiau ultratrumposios bangos taip pat negali apeiti žemės paviršiaus. Dėl to, kad jie sklinda regėjimo zonoje, jie naudojami radijo ryšiui palaikyti 150 - 300 km atstumu.
Savo savybėmis ultratrumposios bangos yra artimos šviesos bangoms. Tačiau šviesos bangas galima surinkti į spindulį ir siųsti į Tinkama vieta. Taip sukomponuotas prožektorius ir žibintuvėlis. Tas pats daroma su ultratrumposiomis bangomis. Jie surenkami specialiais antenos veidrodžiais ir į juos siunčiamas siauras spindulys teisinga kryptis, o tai ypač svarbu, pavyzdžiui, radaro ar palydovinio ryšio srityje.
milimetrų bangos(nuo 1 cm iki 1 mm), trumpiausios radijo diapazono bangos, panašios į ultratrumpąsias bangas. Jie taip pat plinta tiesia linija. Tačiau rimta kliūtis jiems – krituliai, rūkas, debesys. Be radijo astronomijos, didelės spartos radijo relinio ryšio, jie rado pritaikymą mikrobangų technologijoje, naudojamoje medicinoje ir kasdieniame gyvenime.
Submilimetras, arba decimilimetrinės, bangos (nuo 1 mm iki 0,1 mm) pagal tarptautinę klasifikaciją taip pat priklauso radijo bangoms. Natūraliomis sąlygomis jų beveik nėra. Saulės energijos spektre jie užima nedidelę dalį. Jie nepasiekia Žemės paviršiaus, nes yra sugeriami atmosferoje esančių vandens garų ir deguonies molekulių. Sukurti iš dirbtinių šaltinių, jie naudojami kosminėse komunikacijose, tiriant Žemės ir kitų planetų atmosferas. Didelis šių bangų saugumo žmogaus organizmui laipsnis leidžia jas naudoti medicinoje organų nuskaitymui.
Submilimetrinės bangos vadinamos „ateities bangomis“. Visai gali būti, kad jie suteiks galimybę mokslininkams visiškai nauju būdu ištirti medžiagų molekulių sandarą, o ateityje gal net ir valdyti molekulinius procesus.
Kaip matote, kiekvienas radijo bangų diapazonas naudojamas ten, kur jo sklidimo ypatybės išnaudojamos maksimaliai naudingai.
Kadangi perduodant elektromagnetines bangas imtuvas ir siųstuvas dažnai yra šalia Žemės paviršiaus, Žemės paviršiaus forma ir fizinės savybės labai paveiks radijo bangų sklidimą. Be to, radijo bangų sklidimui įtakos turės ir atmosferos būklė.
IN viršutiniai sluoksniai atmosfera yra jonosfera. Jonosfera atspindi bangas, kurių bangos ilgis λ>10 m. Panagrinėkime kiekvieną bangų tipą atskirai.
ultratrumposios bangos
Ultratrumposios bangos – (λ< 10 м). Этот диапазон волн не отражается ионосферой, а проникает сквозь нее. Они не способны огибать земную поверхность, поэтому чаще всего используются для передачи сигнала на расстояния в пределах прямой видимости.
Be to, kadangi jie prasiskverbia į jonosferą, jie gali būti naudojami signalui perduoti kosmosas, bendrauti su erdvėlaiviais. Pastaruoju metu vis dažniau bandoma aptikti kitas civilizacijas ir perduoti joms įvairius signalus. Siunčiami įvairūs pranešimai, matematinės formulės, informacija apie žmogų ir kt.
trumpos bangos
Trumpųjų bangų diapazonas yra nuo 10 m iki 100 m. Šios bangos atsispindės nuo jonosferos. Jie plinta dideliais atstumais tik dėl to, kad pakartotinai atsispindės iš jonosferos į Žemę, o iš Žemės – į jonosferą. Šios bangos negali praeiti pro jonosferą.
Galime skleisti signalą Pietų Amerika, bet paimkime, pavyzdžiui, Azijos centre. Šis bangų diapazonas yra tarsi suspaustas tarp Žemės ir jonosferos.
Vidutinės ir ilgos bangos
Vidutinės ir ilgos bangos - (λ yra daug daugiau nei 100 m). Šį bangų diapazoną atspindi jonosfera. Be to, šios bangos gerai lenkiasi aplink žemės paviršių. Taip yra dėl difrakcijos reiškinio. Be to, kuo ilgesnis bangos ilgis, tuo šis apvalkalas bus ryškesnis. Šios bangos naudojamos signalams perduoti dideliais atstumais.
Radaras
Radaras yra skirtas aptikimui ir identifikavimui tiksli vieta kai kurie objektai naudojant radijo bangas. Radaro įrenginys vadinamas radaru arba radaru. Radaras susideda iš priėmimo ir perdavimo dalių. Iš antenos perduodamos labai nukreiptos bangos.
Atsispindinčias bangas priima ta pati arba kita antena. Kadangi banga yra labai kryptinga, galime kalbėti apie radaro spindulį. Kryptis į objektą apibrėžiama kaip spindulio kryptis tuo momentu, kai atspindėtas spindulys pateko į priėmimo anteną.
Impulsinė spinduliuotė naudojama atstumui iki objekto nustatyti. Siuntimo antena skleidžia bangas labai trumpais impulsais, o likusį laiką ji priima atsispindėjusias bangas.
Atstumas nustatomas matuojant bangos kelionės laiką iki objekto ir atgal. O kadangi elektromagnetinių bangų sklidimo greitis lygus šviesos greičiui, galios tokia formulė.
Įkeliama...