Tēma: “Radioviļņu izplatīšanās. Radars. Televīzijas jēdziens. Saziņas līdzekļu attīstība”.

Mērķis: iepazīstināt studentus ar dažāda garuma radioviļņu īpašībām un sakaru attīstību; izskaidrot radara un televīzijas darbības principu;

Veidot neformālas zināšanas un prasmes jēdzienu "radars" un "televīzija" apgūšanā;

Izkopt apzinātu attieksmi pret mācīšanos un interesi par fizikas studijām.

Aprīkojums: prezentācija "Televīzijas jēdziens".

Nodarbību laikā.

I. Organizatoriskais moments.

II. Zināšanu atjaunināšana.

BET). Jautājumu sesija.

1. Kas ir elektromagnētiskais lauks?

2. Ko sauc par elektromagnētisko vilni?

3. Kādas ir elektromagnētiskā viļņa galvenās īpašības?

4. Kāda ir Hertz vibratora ierīce un darbības princips?

5. Kāda ir Herca pieredzes zinātniskā un praktiskā nozīme?

6. Pastāstiet par radio attīstības vēsturi Krievijā.

7. Kāda nozīme ir eksperimentiem A.S. Popovs?

8. Pastāstiet mums par tikšanos atsevišķas daļas uztvērējs

8. Kāda ir G. Markoni loma radiosakaru attīstībā?

B). Problēmu risināšana.

Nr.1. Elektromagnētiskā viļņa, ar kuru tiek pārraidīts SOS briesmu signāls, viļņa garums ir 600 m. Šis viļņa garums ir pieņemts ar starptautisku vienošanos. Atrodiet frekvenci, kādā šis signāls tiek pārraidīts.

Nr.2. Radio pārstāj darboties, kad tas pabrauc zem tilta vai pārvada. Kāpēc? ( Notiek ekranēšana un radioviļņu daļēja absorbcija).

Nr. 3. In oscilācijas ķēdes uztveršanas ķēde ir savienota ar spoli ar induktivitāti 2 μH. Atrodiet kondensatora kapacitāti, ja radio uztvērējs uztver viļņus ar garumu 900 m.

Nr. 4. Zemūdenes, iegrimstot noteiktā dziļumā, nevar izmantot radiosakarus. Kāpēc? ( Jūras ūdens ir labs vadītājs, tas absorbē radioviļņus)

III . Jauna materiāla apgūšana

Radioviļņu izplatīšanās

Saskaņā ar mūsdienu teorija viļņi izplatās dažādos veidos. Viens ceļš atrodas gar Zemes virsmu. Pa to izplatās tā sauktais virsmas (zemes) vilnis. Tas sadalās salīdzinoši ātri, jo visi tā ceļā sastopamie vadītāji absorbē enerģiju.
Zemes forma ierobežo virsmas viļņu uztveršanas diapazonu. Ja tie izplatītos stingri taisni, tad radio sakari būtu iespējami tikai redzamības attālumā. Bet, tā kā atmosfēras elektriskie un magnētiskie parametri mainās līdz ar augstumu, virsmas vilnis laužas, novirzoties uz Zemi, tā trajektorija ir izliekta, un uztveršanas diapazons palielinās.
Šķēršļi uz Zemes virsmas atspoguļo radioviļņus. Aiz šķēršļiem var veidoties radio ēna, kur vilnis nekrīt. Bet, ja viļņa garums ir pietiekami liels, tad difrakcijas dēļ vilnis iet apkārt šķērslim un neveidojas radio ēna. Jaudīgas radiostacijas, kas darbojas uz gariem viļņiem, nodrošina sakarus vairāku tūkstošu kilometru garumā. Vidējos viļņos sakari ir iespējami zonā līdz pat vairākiem simtiem kilometru. Uz īsiem viļņiem - tikai redzamības zonā. Ir arī telpiskie viļņi, kas izplatās no antenas pa ceļu, kas atrodas lielākā vai mazākā leņķī pret Zemes virsmu. Apmēram 100-300 km augstumā viļņi sastopas ar slāni, kas sastāv no Saules elektromagnētiskā starojuma jonizēta gaisa un tā izstarotās lādētu daļiņu straumes. Šo slāni sauc par jonosfēru.
Vadošs elektrība jonosfēra atstaro radioviļņus, kuru viļņa garums ir lielāks par 10 m, kā parasta metāla plāksne. Bet jonosfēras spēja atspoguļot un absorbēt radioviļņus ievērojami atšķiras atkarībā no diennakts laika un gadalaikiem.
Viļņi pēc atstarošanas jonosfērā atkal krīt uz Zemi. Tomēr viss ir atkarīgs no leņķa, kādā viļņi nonāk jonosfērā. Ja tas pārsniedz noteiktu vērtību, viļņi iekļūst jonosfērā, iziet cauri tai un pēc tam brīvi izplatās kosmosā. Un otrādi, ja leņķis ir mazāks par noteiktu robežvērtību, vilnis tiek atspoguļots uz Zemi tādā pašā leņķī. Jo īsāks ir viļņa garums, jo dziļāk vilnis iekļūst jonosfērā, kas nozīmē, ka tas tiek atstarots no lielāka augstuma. Īsi viļņi izplatās lielos attālumos tikai vairāku atstarojumu dēļ no jonosfēras un Zemes virsmas. Tieši ar īso viļņu palīdzību radiosakarus var veikt jebkurā attālumā uz Zemes. Radioviļņu izplatību ietekmē forma un fizikālās īpašības Zemes virsma, kā arī atmosfēras stāvoklis.

Radioviļņu klasifikācija:

Garos, vidējos, īsos viļņus izmanto telegrāfijā, apraide, televīzija, radars un tā tālāk.

Matērijas īpašību pētīšanai izmanto metra un decimetra viļņus.

Centimetru un milimetru viļņus iegūst magnetronos, maseros. Tos izmanto radaros, radioastronomijā un radiospektroskopijā.

Elektromagnētiskie viļņi ir atraduši pielietojumu radarā, kas izmanto atstarošanas fenomenu elektromagnētiskie viļņi. Radars ir objektu noteikšana un atrašanās vieta, izmantojot radioviļņus. Radars sastāv no uztveršanas un raidīšanas daļām. Radars (radars) ir ultraīsviļņu radio raidītāja un uztvērēja kombinācija ar kopēju raidīšanas un uztveršanas antenu, kas rada ļoti virzītu radio staru kūli. Radiāciju veic ar īsiem impulsiem. Radars izmanto īpaši augstas frekvences viļņus - no 108 līdz 1011 Hz. Oscilators, kas savienots ar antenu, izstaro ļoti virzītu viļņu. Ja viļņa garums ir 10 cm, tad radaram ir antena paraboliska spoguļa formā. Ja viļņa garums = 1 m, tad radara antena izskatās pēc vibratoru sistēmas. Atstaroto vilni uztver tā pati antena, tāpēc tā darbojas impulsa režīmā. Attālumu līdz objektam aprēķina pēc formulas :

R = ar t/2; dalīšana ar 2, jo vilnis iet uz mērķi un atpakaļ.

Radara iekārtu izmantošana:

gaisa transports, jūras, dzelzceļš, laikapstākļu dienests, dzimtenes aizsardzība, astronomija. Aviācija, kosmonautika, flote: satiksmes drošība jebkuros laikapstākļos un jebkurā diennakts laikā, sadursmju novēršana, gaisa kuģu pacelšanās un nosēšanās drošība. Karadarbība: savlaicīga ienaidnieka lidaparātu vai raķešu atklāšana, automātiska pretgaisa uguns pielāgošana. Planētu radars: mēra attālumu līdz tiem, precizē to orbītu parametrus, nosaka rotācijas periodu, novēro virsmas topogrāfiju.

Avārijas radio glābšanas dienests. Šis ir mākslīgo Zemes pavadoņu komplekts, kas pārvietojas pa apļveida gandrīz polārajām orbītām, uz zemes izvietoti informācijas uztveršanas punkti un radiobākas, kas uzstādītas lidmašīnās, kuģos un arī alpīnistu pārvadājumos. Avārijas gadījumā bāka nosūta signālu, ko uztver kāds no satelītiem. Uz tā esošais dators aprēķina bākas koordinātas un pārsūta informāciju uz zemes punktiem. Sistēma tika izveidota Krievijā (COSPAS) un ASV, Kanādā, Francijā (SAPSAT). Ar tās palīdzību bija iespējams novērst cilvēku nāvi negadījumos.

Kāpēc ir nepieciešams savienojums?

Tas ir saziņas veids starp cilvēkiem, nepieciešama saikne jebkuras valsts ekonomikas vadīšanai.

Virzieni, kuros attīstās saziņas līdzekļi.

Telefona sakari. šūnu. Radio sakari. TV pieslēgums. Telegrāfa savienojums. Kosmosa savienojums. Internets. Fototelegrāfs. Video telefonija.

Radiosakaru veidu attīstības virzieni.

Apraide, televīzija, radiotelegrāfija, radiotelefonija.

Kosmosa savienojums.

Tas ir parasts radio vai lāzersakari, ar kura palīdzību tiek veikta saziņa starp zemes uztveršanas un raidīšanas stacijām un kosmosa kuģiem vai starp vairākām zemes stacijām ar sakaru satelītu starpniecību vai starp kosmosa kuģiem.

Radioviļņu pārraides līniju veidi.

Novilkta līnija elektriskais kabelis; divu vadu līnija; radioreleja līnija, optiskās šķiedras līnija, lāzersakari.

Optiskās šķiedras sakaru līnijas priekšrocības.

Pašlaik šādas līnijas tiek uzskatītas par vispiemērotākajām informācijas pārraidei. Šādās līnijās tiek izmantots pilnīgas iekšējās atstarošanas efekts.

Liels joslas platums, mazs izmērs un svars, bez traucējumiem, zemas izmaksas - tas tā nav pilns sarakstsšādu līniju priekšrocības.

Lāzera sakaru sistēma.

KOMUNIKĀCIJAS ATTĪSTĪBA

Mūsdienu sabiedrība nevar attīstīties bez informācijas apmaiņas. Komunikācija ir informācijas pārraide un saņemšana caur dažādas metodes. Viens no visvairāk efektīvi veidi ir informācijas pārraide, izmantojot elektriskos signālus, t.i., telekomunikācijas. Mēs faktiski zinām telekomunikāciju struktūru: signāla raidītājs - sakaru kanāls - uztvērējs. Radio sakari ir īpašs telekomunikāciju gadījums. Radiosakaru gadījumā sakaru kanāls ir elektromagnētisko viļņu pārraides vide.

Traucējumi ir dabisks signāla pārraides pavadonis. Lai novērstu traucējumus un saglabātu informācijas noslēpumu, tiek izmantotas signālu kodēšanas metodes. Lai pārraidītu dažādus signālu ziņojumus, ir nepieciešamas dažādas frekvenču joslas, t.i., savi sakaru kanāli. Telefona kanāli darbojas diapazonā no 300 līdz 3400 Hz, skaņas apraides kanāli - no 30 līdz 15 000 Hz, televīzijas apraide - no 50 Hz līdz 6 MHz. Vienā rindā var būt vairāki sakaru kanāli.

Dažādu īpašību kombinācija nosaka konkrētās sakaru sistēmās izmantotā radioviļņa garumu. Tomēr ietekme nav tikai tīra fizikālie faktori. Jā, iekšā vidējā josla Krievijā, kur ir augsts iedzīvotāju blīvums, plaši tiek izmantotas centimetru diapazona radio releju līnijas. Retranslatoru stacijas atrodas redzamības zonā aptuveni 50 km attālumā un ļauj pārraidīt vairākas TV kanāli un milzīgs skaits tālruņu. Tālo Ziemeļu reģionos, kur iedzīvotāju blīvums ir zems, ieteicams izmantot tālās troposfēras izkliedes radioreleja līnijas, kas ļauj uzstādīt atkārtotājus 200 - 1000 km attālumā vienu no otra. Tajā pašā laikā citi viļņi, izņemot miriometriskus viļņus, nevar sasniegt zemūdeni, kas atrodas apakšā zem daudziem metriem sālsūdens spēcīgas absorbcijas dēļ.

Pārraidot slepenus ziņojumus, interesē meteoru sakaru līnijas. Galu galā, atspīdams no konkrētas meteoru takas, kā saules stars no spoguļa, vilnis trāpa tikai noteiktā punktā, un pati informācijas pārraide notiek tikai šīs meteoru takas pastāvēšanas laikā.

Lai pārraidītu lielas informācijas plūsmas (TV kanālus, simtiem un tūkstošiem telefona kanālu, kā arī kanālus informācijas pārraidīšanai digitālā formā), sakaru sistēmas tiek izmantotas, izmantojot mākslīgos Zemes pavadoņus, piemēram, Intelsat (ASV), Lightning, Orbita ( Krievija). Plaša izmantošana pašlaik uztvertās mobilo telefonu sistēmas, kad raiduztvērēju stacijas ir izvietotas tā, lai nodrošinātu stabilu saziņu ar mobilajiem raiduztvērējiem ( mobilos tālruņus) visā apkalpošanas zonā. Turklāt šīs stacijas nodrošina piekļuvi vadu tālruņu tīklam, tālsatiksmes vai starptautiskajam.

TELEVĪZIJA

Ar radioviļņu palīdzību attālumos var pārraidīt ne tikai skaņu, bet arī attēlus. Tagad ir grūti iedomāties mūsu civilizāciju bez televīzijas sakariem. Gandrīz katrā mājā ir televizors – informācijas avots. Televīzijas apraides vēsture aizsākās 19. gadsimtā. Pašu vārdu televīzija ieviesa krievu elektroinženieris K. D. Perskis starptautiskā kongresā 1900. gadā. Šis vārds nāk no Grieķu vārds"tele", kas nozīmē "tālu", un latīņu valodā - "viso", kas nozīmē "skatīties". Iespēja redzēt notikumus, kas notiek dažādās pasaules malās un pie mums Saules sistēma, lai novērotu kosmosa objektus, televīziju ir padarījusi par neaizstājamu informācijas un kultūras saziņas līdzekli visām pasaules tautām. Kā sākās televīzija? 19. gadsimta beigās televīzijas drudzis pārņēma visu planētu. Patentu biroji saņēma vairāk nekā divdesmit piecu projektu aprakstus - televīzijas sistēmu prototipus. Interesantāko mehānisko televīzijas sistēmu ierosināja vācu izgudrotājs Nipkovs. Taču mehāniskās sistēmas bija ļoti apgrūtinošas. Un pašreizējā elektroniskā televīzija dzima 1907. gada 25. jūlijā, kad Sanktpēterburgas universitātes profesors Boriss Ļvovičs Rosings iesniedza pieteikumu Krievijas, Anglijas un Vācijas patentu birojiem par viņa izgudroto metodi, lai elektriski reproducētu attēlu, izmantojot elektronisku skenēšanu. 1911. gada 22. maijā B. L. Rosings pirmo reizi pasaulē demonstrē četru paralēlu līniju attēlu, kas iegūts, izmantojot nemehānisku uztveršanas sistēmu. Galvenās iezīmes salīdzinājumā ar radiosakariem ir: attēla pārvēršana elektriskos signālos un otrādi, elektrisko signālu pārvēršana video attēlā. Tas notiek īpašās ierīcēs: pirmajā gadījumā - ikonoskopā, otrajā gadījumā - kineskopā. IN modernas sistēmas krāsu televīzija ir sarežģīta elektroniska ierīce.

Ikonoskops ir izveidots šādi. Vakuuma stikla pudelē ir nostiprināts mozaīkas ekrāns - vizlas plāksne pārklāta ar plāns slānis metāls. Ārējā virsmaŠī plāksne ir simtiem tūkstošu sīku sudraba graudu mozaīka, kas apstrādāta ar cēzija tvaikiem (daudzas miniatūras fotoelementi). Ar objektīvu objekta attēls ir fokusēts uz mozaīku. Gaismas iedarbībā elektroni tiek izsisti no fotoelementiem ārējā fotoelektriskā efekta dēļ, kas lido uz iezemētu elektrodu. Jo spilgtāka gaisma, jo vairāk elektronu izlido, jo spēcīgāks ir elektriskais impulss. Turklāt impulsa lielums ir atkarīgs no elektronu skaita, kas aizpilda šūnu. Elektronisko prožektoru izmanto, lai papildinātu zaudēto elektronu skaitu. , tievs stars ar novirzīšanas sistēmas palīdzību riņķo pa visu mozaīku un ģenerē ķēdē maiņstrāva, kas pēc tam tiek pastiprināts. Rezultāts ir precīza un laikā izvērsta gaismas un ēnas sadalījuma elektroniskā kopija attēlā. Šī raidītāja strāva modulē elektromagnētisko viļņu, kas tiek izstarots kosmosā.

elektromagnētisko viļņu transformācija, elektriskā enerģija gaismas enerģijā un līdz ar to arī attēlā notiek televizora uztveršanas caurulē - kineskopā.

Kineskops ir katodstaru ierīce attēla reproducēšanai. Melnbaltais kineskops sastāv no vakuuma stikla pudeles, elektroniskā prožektora , izveidojot elektronu staru kūli, novirzīšanas sistēmu un luminiscējošu ekrānu. Ir divu veidu novirzīšanas sistēmas: elektrostatiskā un magnētiskā. Mūsdienu kineskopos visbiežāk sastopamas magnētiskās sistēmas: elektronu stars tiek novirzīts, iedarbojoties magnētiskais lauks. Antenas uztvertais televīzijas signāls tiek pārveidots un ievadīts elektrodā. Fosfors spīd jo spēcīgāk, jo intensīvāks ir elektronu stars, kura kustība ir sinhronizēta ar elektronu stara kustību uz raidošās caurules. Tādējādi uz kineskopa ekrāna tiek izveidots tāds pats attēls kā ikonoskopa mozaīkā. Uzmanīgi apskatiet attēlu televizora ekrānā: tas sastāv no liels skaits horizontālās līnijas Tos sauc par stīgām. Katrs kadrs satur tieši 625 rindiņas. 1/25 sekundes stars uz ekrāna “novelk” 625 līnijas, pēc tam process atkārtojas. Kadri mainās 25 reizes sekundē! Precizitātes labad mēs atzīmējam, ka stars zīmē 625 līnijas nevis pēc kārtas, bet caur līniju: nepāra un pēc tam pāra līnijas. Līniju skaits un kadru skaits sekundē netika izvēlēts nejauši. Šeit tiek ņemtas vērā divas mūsu redzējuma īpašības: inerce un izšķirtspēja. Ja televīzijas kadri mainītos mazāk nekā 25 reizes sekundē, attēls uz tīklenes pazustu, pirms ekrānā parādās nākamais kadrs. Acs fiksētu mirgošanu. Jūs droši vien esat redzējuši, cik smieklīgi cilvēki pārvietojas vecās filmās. Tas tāpēc, ka tobrīd bija pārāk mazs kadru skaits sekundē – 16 kadri sekundē. Projektējot televizorus, attālums starp līnijām tiek izvēlēts tā, lai cilvēks, kurš sēž 2 m attālumā no ekrāna, neredzētu atsevišķas līnijas. Tā kā šajā gadījumā viss kadrs ir redzams aptuveni 10 0 leņķī, t.i., 600 "un acs izšķirtspēja ir 1", tad vajadzētu būt vairāk nekā 600 līniju (un to 625)

KRĀSU TV

Apraides krāsu televīzijā visizplatītākie ir tā sauktie maskēto krāsu kineskopi, kuros ekrānu veido šauras acij neatšķiramas luminofora strēmeles vai punktiņi - sarkana, zaļa un zila luminiscence. Trīs elektronu projektori veido trīs saplūstošus elektronu starus, no kuriem katrs ierosina tikai vienas krāsas luminofora mirdzumu. To nodrošina tuvās gaismas, kas tuvojas ekrānam dažādos leņķos caur krāsu atdalīšanas masku ar šķēlumiem vai apaļiem caurumiem.

Visas krāsu gammas sajūtu nodrošina trīs luminoforu starojuma summēšana acī, ko dažādās proporcijās ierosina video signāli un atspoguļo attēla zilās, zaļās un sarkanās sastāvdaļas saturu. Krāsu kineskopa elektronoptiskā sistēma apvieno trīs starus vienā punktā.

IV. Izpētītā materiāla konsolidācija.

BET). Frontāla saruna.

1. Kādu elektromagnētisko viļņu īpašību izmanto radars?

2. Ko sauc par radaru?

3. Kādus viļņu garumus izmanto radari?

4. Kādam nolūkam tiek radīts ļoti virzīts vilnis?

5. Kāda ir atšķirība starp kineskopu un ikonoskopu?

6. Nosauc radara pielietojuma jomas.

7. Kā pārraidīt attēlu lielā attālumā?

8. Kā iegūt attēlu uz kineskopa ekrāna?

9. Kā tiek iegūts attēls ikonoskopā un pēc tam pārraidīts elektromagnētisko viļņu veidā?

10. Kāpēc un kā vilnim tiek piešķirts stara izskats?

11. Kā un ar kādu palīdzību radars pastiprina uztverto atstaroto radioviļņu?

12. Kas izskaidro radiostaciju labāko dzirdamību ziemā?

B). Problēmu risināšana:

1. Cik daudz svārstību notiek elektromagnētiskajā vilnī ar viļņa garumu 30 m laikā, kas vienāds ar periodu skaņas vibrācijas ar frekvenci 200 Hz?

2. Kādā attālumā lidmašīna atrodas no radara, ja no tā atstaroto signālu uztver 210 -4 s pēc šī signāla nosūtīšanas?

3. Noteikt svārstību periodu oscilatorā svārstību ķēdē, kas izstaro elektromagnētiskos viļņus 450 m garumā.

4. Uz Mēnesi nosūtītais radiosignāls tika atspoguļots un saņemts uz Zemes 2,5 s pēc tā nosūtīšanas. Nosakiet attālumu no Zemes līdz Mēnesim.

5. Kādā frekvencē kuģi raida SOS avārijas signālus, ja saskaņā ar starptautisko līgumu viļņa garums ir 600 m?

6. Nosakiet radara diapazonu, kas izstaro 500 impulsus sekundē.

7. Cik vibrāciju rodas elektromagnētiskajā vilnī ar viļņa garumu 300 metri laikā, kas vienāds ar skaņas vibrāciju periodu ar frekvenci 2 kHz?

1. 
   Noteikt radara diapazonu, kas izstaro 500 impulsus sekundē?
2. 
   Noteikt radioraidītāja darbības periodu un frekvenci uz viļņa garuma 30 m.
3. 
   Noteikt radioraidītāja frekvenci un viļņa garumu, ja tā elektrisko svārstību periods ir 10 -6 s.
4. 
   Cik radiostaciju var darboties bez traucējumiem viļņu garuma diapazonā no 200 līdz 600 m, ja katrai stacijai ir atvēlēta 4 kHz frekvenču josla?

V. Nodarbības rezumēšana.

VI. Mājasdarbs: 55.–57. §.

1.Galvenā informācija par radaru sistēmām

2. Radara sistēmu klasifikācija

3. Signāli un mērķi radarā

4. Mērķa koordinātu mērīšanas metodes

5. Izsekošanas radaru stacijas

6. Fāzes detektors

7. Mikseris

8. Mūsdienu radaru izstrādes iezīmes un piemēri

Bibliogrāfija

1. Vispārīga informācija par radaru sistēmām

Mērķis un darbības joma.

Radars ir metožu un tehnisko līdzekļu kopums, kas paredzēts dažādu objektu noteikšanai kosmosā, to koordinātu un kustības parametru mērīšanai, uztverot un analizējot objektu emitētos vai atkārtoti izstarotos elektromagnētiskos viļņus.

Radars kā radiotehnikas zinātniski tehniskais virziens radās 30. gados. Sasniegumi aviācijas tehnoloģijā ir radījuši nepieciešamību izstrādāt jaunus līdzekļus gaisa kuģu noteikšanai ar augstu veiktspēju (diapazons, precizitāte). Radaru sistēmas izrādījās šādi līdzekļi.

Izcilu ieguldījumu radaru attīstībā sniedza padomju zinātnieki un inženieri P. K. Oščepkovs, M. M. Lobanovs, Ju. K. Korovins un B. K. Šembels. Padomju Savienībā pirmie veiksmīgie eksperimenti gaisa kuģu noteikšanā, izmantojot radara ierīces, tika veikti jau 1934./36. 1939. gadā pretgaisa aizsardzības spēkos sāka darboties pirmie sērijveida sadzīves radari. Nozīmīgs solis radaru attīstībā bija radīšana 1940./41. Ju. B. Kobzareva impulsa radara vadībā. Pašlaik radars ir viena no progresīvākajām radiotehnikas jomām.

Informācijas iegūšana radarā ir saistīta ar noteiktas telpas apgabala novērošanu. Tehniskos līdzekļus, ar kuriem tiek veikta radara novērošana, sauc par radaru stacijām (RLS) vai radariem; un novērotie objekti ir radara mērķi. Tipiski mērķi ir lidmašīnas, raķetes, kuģi, zemes inženierbūves u.c.

Radara gadījumā visbiežāk izmērītais diapazons starp mērķi un radaru, leņķiskās koordinātas (azimuts, pacēlums) un ātruma radiālā komponente attiecībā pret radaru. (Azimuts ir leņķis starp virzienu uz mērķi un ziemeļu virzienu, mērot horizontālajā plaknē. Pacēluma leņķi mēra starp slīpa diapazona vektoru un tā projekciju horizontālajā plaknē.) Dažos gadījumos radara novērošanas uzdevums. ietver arī mērķu identificēšanu (atpazīšanu).

Termins "radaru sistēma" apvieno radaru un citus saistītos tehniskajiem līdzekļiem, operatori, novērotie mērķi un telpa, kurā tiek veikts novērojums.

Radara sistēmas gandrīz vienmēr ir daļa no sarežģītākām supersistēmām. Šīm supersistēmām ir liela militārā un nacionālekonomiskā nozīme un tās atrod dažādus pielietojumus: gaisa satiksmes vadībā, lidmašīnu un kuģu navigācijā, ģeofizikālajos un astrofiziskajos pētījumos u.c.

Radara sistēmas veido šādu virssistēmu informatīvo daļu un funkcionē kopīgi un savstarpēji saistīti ar citām virssistēmas apakšsistēmām (radionavigācija, radiovadība, informācijas pārraide).

Radara metodes.

Informācijas nesējs radarā ir radara signāls - elektromagnētiskais vilnis, ko izstaro mērķis. Šis starojums var būt dažāda rakstura; sekundārais starojums (atspīdums) vai pašu radioviļņu starojums. Atkarībā no radara signāla veidošanas metodes izšķir aktīvās, aktīvās ar aktīvu "atbildi" un pasīvās radara metodes.

Aktīvajā radarā radara raidītājs izstaro spēcīgu zondēšanas signālu mērķa virzienā. Kad mērķis tiek apstarots ar elektromagnētisko viļņu, daļa viļņa enerģijas tiek absorbēta, bet pārējā tiek atspoguļota. Radara uztvērējs uztver vāji atstarotu signālu. Atstarotā signāla noteikšana norāda uz mērķa klātbūtni. Saņemtā signāla analīze un tā salīdzināšana ar izstaroto ļauj iegūt informāciju par mērķa telpisko stāvokli un kustību attiecībā pret radaru.

Aktīvajā radarā ar aktīvu reakciju radara signāls tiek izveidots, atkārtoti raidot zondēšanas signālu ar speciālu uz mērķa uzstādītu retranslatoru. Sistēmas, kas izmanto šo metodi, tiek izmantotas, lai uzraudzītu lidmašīnas, kosmosa kuģus ar signāla atkārtotāju uz borta.

Aktīvās radaru sistēmas var apvienot un atdalīt. Pirmajā gadījumā radara uztverošās un raidošās daļas ir apvienotas vienā ierīcē; otrajā - tiek ievietotas uztveršanas un raidīšanas ierīces dažādi punkti attālums viens no otra.

Pasīvajā radarā kā signāli tiek izmantoti spontāni signāli. elektromagnētiskā radiācija mērķi: pašu fizisko ķermeņu siltuma radioizstarojums vai uz mērķi uzstādīto radioinženieru ierīču starojums. Pasīvajam radaram ir tikai uztveršanas ierīce, ko izmanto, lai noteiktu mērķus un izmērītu to leņķiskās koordinātas.

Pašreizējā tehnoloģiju attīstības stadijā bieži vien izrādās grūti uzbūvēt pasīvos radarus ar augstu tehniskās specifikācijas izmantojot termisko radio emisiju tās zemās intensitātes dēļ. Tāpēc šādi radari ir atraduši ierobežotu pielietojumu. Liela nozīme ir speciāli pasīvie radari, kas paredzēti radio izlūkošanai.

2. Radara sistēmu klasifikācija

Radara sistēmu klasifikācijas pamatā var būt dažādas pazīmes. Radara sistēmām, kas iegūst, apstrādā un uzkrāj informāciju par radara mērķiem, vissvarīgākās ir informācijas pazīmes, proti: saņemtās informācijas mērķis un būtība. Tomēr praksē šāda klasifikācija bieži vien ir nepietiekama. Tāpēc tiek ieviesta papildu klasifikācija pēc signālu ģenerēšanas un apstrādes metodes, pēc iekārtas atrašanās vietas (objekta), atbilstoši izmantoto radioviļņu diapazonam.

Radara sistēmas elements, kas nosaka tā mērķi, pamatīpašības, iespējas praktiska izmantošana, ir radari. Atkarībā no saņemtās informācijas mērķa un veida var izdalīt trīs radaru klases.

1. Novērošanas tipa radars. Šo radaru mērķis ir meklēt, noteikt mērķus un salīdzinoši aptuveni izmērīt to koordinātas. Šādi radari sniedz informāciju par daudziem mērķiem vienlaikus. pazīšanas zīmešie radari - darbojas noteiktas telpas zonas periodiskas apskates režīmā. Novērošanas radarus izmanto gaisa telpas, zemes vai ūdens virsmas uzraudzībai.

2. Izsekošanas radars. Šādu radaru mērķis ir precīzi izmērīt un nepārtraukti sniegt informāciju par mērķa koordinātu vērtībām. Izsekošanas radari izseko vienu vai vairākus mērķus. Jo īpaši izsekošanas radarus izmanto, lai kontrolētu ieročus un izsekotu gaisa kuģiem ATC sistēmās.

3. Specializētie mērītāji un maza darbības attāluma radari. Šis tips ietver ierīces, kas veic noteiktu uzdevumu. Parasti šādas ierīces mēra vienu mērķa (objekta) pozīcijas vai kustības parametru un strādā pie zināma mērķa. Pēc pieraksta apskatāmajām ierīcēm ir plašs klāsts. Kā piemēru norādīsim uz radariem, kas tiek izmantoti kā navigācijas mērītāji - gaisa kuģa radioaltimetrs, Doplera mērītājs lidmašīnas ātruma vektoram.

Ir arī kombinētie un daudzfunkcionālie radari. Kombinētā sistēma apvieno novērošanas un izsekošanas radaru. Vismodernākie ir daudzfunkcionālie radari. Šādi radari var vienlaikus apsekot telpu un izsekot mērķus.

Radara shēma un tehniskā uzbūve un konstrukcija lielā mērā ir atkarīga no izvietošanas vietas (objekta), no signālu ģenerēšanas un apstrādes metodes. Atbilstoši uzstādīšanas vietai radarus iedala uz zemes (stacionārajos un mobilajos) un gaisa: lidaparātos, kosmosā, kuģī.

Atbilstoši signālu ģenerēšanas un apstrādes metodei radari ir impulsa un ar nepārtrauktu starojumu, koherenti un nesakarīgi, vienkanālu un daudzkanālu.

Radaru sistēmu raksturlielumi un parametri parasti tiek iedalīti taktiskajos un tehniskajos. Pirmais no tiem nosaka sistēmas praktiskās izmantošanas iespējas.

Mēs uzskaitām galvenās taktiskās īpašības un parametrus.

1. Pārklājuma zona (darba zona) - telpas apgabals, kurā radars veic savas funkcijas, ko nosaka tā mērķis.

2. Mērītās koordinātas un to mērīšanas precizitāte. Izmērītās koordinātas nosaka radara mērķis. Ir vienas, divu un trīs koordinātu radari. Koordinātu mērīšanu pavada kļūdas, kas ierobežo radara taktiskās izmantošanas iespēju. Pārmērīga precizitātes palielināšanās rada sarežģījumus projektēšanā un nepamatotu sistēmas izmaksu pieaugumu.

3. Radara izšķirtspēja raksturo iespēju atsevišķi novērot mērķus un mērīt to parametrus ar nelielu šo parametru atšķirību. Atšķiriet izšķirtspēju diapazonā, virzienā un ātrumā. Mērķi, kas nav noteikti ne diapazonā, ne virzienā, ne ātrumā, radars uztver kā vienu mērķi. Daudzos radara taktiskās izmantošanas gadījumos izšķirtspēja ir ārkārtīgi svarīga īpašība, kas nosaka pašu radara praktiskās izmantošanas iespēju.

4. Traucējumu noturību raksturo radara spēja veikt savas funkcijas dažādu veidu, dabisku un organizētu, traucējumu ietekmē.

5. Joslas platums nosaka pēc nejaušas mērķu plūsmas blīvuma, informāciju par kuru apstrādā radars un izsniedz ar noteiktu precizitāti.

6. Izvietošanas laiks (ieved uz darba stāvoklis). Šis parametrs raksturo izmantošanas iespēju radars iekšā strauji mainīgā vidē.

Ievads radarā.

Ievads

Liela skaita problēmu risināšana ar noteiktu efektivitāti nav iespējama bez radara tehnoloģijas izmantošanas, kuras fizikālie principi ir balstīti uz radioviļņu izkliedi pa objektiem, meteoroloģiskiem veidojumiem un citām neviendabībām (turpmāk - objekti), kas atšķiras pēc to elektriskajiem raksturlielumiem. (elektriskā caurlaidība ε, dielektriskā konstante μ un elektrovadītspēja σ).

Intensitāte un citi neenerģētiski radioviļņu izkliedes vai atstarošanas raksturlielumi (sekundārā lauka intensitāte) atkarīgs:

No apstaroto objektu un radioviļņu izplatīšanās vides (RRW) raksturlielumu atšķirības pakāpes,

No objektu formas

To izmēru attiecība l un viļņa garums λ

No radioviļņu polarizācijas.

Tieši šīs īpašības ir interesantas no lietišķā viedokļa.

Tāpēc radarā izmantoto pamatjēdzienu apsvēršana ir ļoti svarīga.

Lai sasniegtu mūsu mērķus, apsveriet šādus jautājumus:

1. Radara fiziskā bāze.

2. Radarā izmantotās koordinātu sistēmas.

3. Radara pamatmetodes.

Šo mācību materiālu var atrast šādos avotos:

1. Bakuļevs P.A. Radara sistēmas: mācību grāmata universitātēm. – M.:

Radiotehnika, 2004.

2. Belotserkovskis G.B. Radara un radara pamati

ierīces. - M.: Padomju radio, 1975.

1. Radara fiziskā bāze.

Radars - Šī ir radioelektronikas nozare, kas nodarbojas ar objektu (mērķu) noteikšanu, to telpisko koordinātu, kustības parametru un fizisko izmēru noteikšanu, izmantojot radioinženierijas līdzekļus un metodes.

Uzskaitītie uzdevumi tiek atrisināti radara novērošanas procesā, un tiek izsauktas tam paredzētas ierīces radaru stacijas(radars) vai radars.

UZ radara mērķi (vai vienkārši mērķi) ir: pilotēti un bezpilota lidaparāti (LA), dabiski un mākslīgi kosmosa ķermeņi, atmosfēras veidojumi, jūras un upju kuģi, dažādi zemes un pazemes, virszemes un zemūdens objekti utt.

Mērķa informācija ir ietverta radara signālos.

Gaisa kuģu radara zondēšanas gadījumā, pirmkārt, ir jāiegūst informācija par to telpiskajām koordinātām (diapazons līdz mērķim un tā leņķiskās koordinātas).

Radio tehniskā diapazona mērījumus sauc radio diapazons, un leņķiskās koordinātas - radio virziena noteikšana.

Pirms mērķu koordinātu un ātruma mērīšanas tie tiek atklāti, izšķirti un identificēti.

Zem izšķirtspēju mērķi saprot mērķu skaita definīciju grupā, to garumu, klasi utt.

Atzinība mērķis nozīmē tā būtisku pazīmju, jo īpaši valstspiederības, noteikšanu.

Tipa definīcija(klase) tiek ražots tā atpazīšanas procesā, kas ietver sarežģītu radara signālu apstrādi.

Tiek saukts ar radara līdzekļiem saņemtās informācijas kopums radara informācija . Pēdējais tiek pārsūtīts uz komandpunktiem, personālajiem datoriem un izpildierīcēm.

No visām uzskaitītajām radara funkcijām galvenā ir radara novērošana(mērķu noteikšana, koordinātu un kustības parametru mērīšana), un objektu atšķiršana, saņemtās radara informācijas identifikācija un pārraide uz galamērķi ir papildu PJIC funkcijas.

Radara informācijas iegūšana balstās uz elektromagnētisko viļņu (EMW) fizikālajām īpašībām, ko izmanto kā radara signāla nesējus. Kā zināms, EMW izplatās viendabīgā vidē taisnā līnijā ar nemainīgu ātrumu

kur ir RRW vides absolūtā dielektriskā un magnētiskā caurlaidība.

Par brīvu vietu f/m; g/m un atbilstošs/s.

EMW izplatīšanās ātruma vektora noturība viendabīgā vidē, t.i. tā modulis un virziens, kalpo fiziskais pamats radara mērījumi.

Patiešām, šī iemesla dēļ radioviļņu (RV) izplatīšanās diapazons un laiks ir tieši proporcionāls, un, ja tiek mērīts viļņa pārejas laiks starp mērķi un radaru, attālums starp tiem kļūst zināms:

Mērķis ievieš neviendabīgumu brīvajā telpā, jo tā parametri un attiecīgi atšķiras no tiem, kas pārkāpj ātruma vektora RRW noturību.

Rezultātā objekts pārvērš radio emisiju: ​​daļa enerģijas tiek atstarota, daļa tiek absorbēta objektā, pārvēršoties siltumā, bet otra daļa, kad objekts ir radio caurspīdīgs, tiek lauzts, mainot starojuma virzienu. RRT. No radara viedokļa interesants ir pirmais gadījums, kad mērķis kļūst par sekundārā starojuma avotu.

Autors kavēšanās laiks atstarots signāls attiecībā pret izstaroto

definēt slīpuma diapazons mērķi

Iespējams arī šāds risinājums: uz mērķa, ja tas ir “savējais”, nevis ienaidnieks, tiek uzstādīts raiduztvērējs, ko sauc par atbildētāju, vai atkārtotājs, kas saņem zondēšanas signālu no radara un pastiprina to palaišanai. raidītājs. Atbildes signālu uztver radars, un mērķa diapazonu nosaka pēc formulas

, (1.5)

kur ir reakcijas signāla aizkave attiecībā pret zondēšanas signālu; ir zināmais signāla aizkaves laiks transpondera ķēdēs.

Vērtība jāmēra ar bezinerces elektronisko pulksteni, jo radara signālu aizkaves laiks ir ļoti mazs (no mikro līdz milisekundēm).

Piemēram, EMW atstarojās no mērķa, kas atrodas attālumā D= 150 m no radara, tie tiek aizkavēti par 1 µs, un katrs attāluma kilometrs līdz mērķim atbilst EMW aizkavei 1000/150 = 6,7 µs.

Pieņemsim, ka radara antenai ir taisnstūrveida bloks R vibratori, kas atrodas attālumā viens no otra d(1.1. att., a). Mērķa ievērojamais attālums no radara ļauj pieņemt, ka stari, kas nāk no mērķa uz vibratoriem, ir vērsti paralēli leņķī φ pret antenas bloku, un atsevišķos vibratoros tiek inducētas elektrisko piedziņas spēku (EMF) amplitūdas. ir vienādi viens ar otru: .

Šādos apstākļos blakus esošo vibratoru emfs atšķiras tikai ar fāzes nobīdi ψ, ko izraisa viļņu ceļa atšķirība. Tā kā katrai garuma vienībai šis ceļojošais vilnis fāzē atpaliek par leņķi, tad

. (1.6)

Vibratoru EMF vektoru pievienošana dažādos leņķos ψ \u003d ψ "(1.1. att., b) un ψ \u003d ψ" (1.1. att., c) dod atšķirīgu iegūto EMF. Kā redzams no 1.1. attēla un formulas (1.6), mainoties φ, mainās fāze ψ un līdz ar to arī iegūtā EMF amplitūda uztverošajā antenā. Tas nozīmē iespēju noteikt mērķa virzienu pēc antenas virziena amplitūdas un fāzes raksturlielumiem.

Rīsi. 1.1. EMW uztveršana ar lineāro vibratora antenu bloku (a) un bloka EML vektoru diagrammas dažādiem apstarošanas virzieniem (b, c)

Kā jau minēts, galvenais šādu raksturlielumu veidošanās iemesls bija atšķirība viļņu aizkavē, ko uztver atsevišķi antenas bloka elementi. Tāpēc ne tikai radio attāluma, bet arī radio virziena noteikšana balstās uz RRW ātruma un virziena noturību.

Mērķa radiālo un leņķisko ātrumu var atrast, aprēķinot diapazona un leņķu pieauguma ātrumu laika gaitā. Parasti priekšroka tiek dota vienkāršākai un precīzākai darbībai - tā saucamās signāla nesējfrekvences Doplera nobīdes tiešai mērīšanai, ko izraisa mērķa kustība.

Doplera frekvences nobīde ir saistīta ar kustības radiālo ātrumu

objektu attiecība

, (1.7)

kur ir izstarotā signāla viļņa garums; ir mērķa relatīvās kustības radiālais ātrums.

Ja mērķis tuvojas radaram vai attālinās no tā, tad atstarotais signāls radarā parādās attiecīgi agrāk vai vēlāk nekā tad, kad mērķis stāv. Sakarā ar to saņemtā viļņa fāzei ir citas vērtības, kas ir līdzvērtīgas radio signāla frekvences pieaugumam. Mērot saņemto (Doplera) frekvences pieaugumu, ir iespējams (atkal RRR ātruma noturības dēļ) noteikt mērķa radiālo ātrumu.

Tāpat kā signāla aiztures laika atšķirību antenas elementos nosaka mērķa leņķiskās koordinātas, Doplera frekvences nobīdes atšķirību tajos pašos (parasti ekstremālos) antenas bloka elementos nosaka izmaiņu ātrums mērķa leņķiskais stāvoklis.

Citas EMW fizikālās īpašības ir:

Izplatīšanās taisnums viendabīgā vidē, kas ir svarīgs leņķisko koordinātu un kustības parametru padeves mērīšanai;

Iespēja veidot šauru staru kūli, tādējādi palielinot radara precizitāti, izšķirtspēju un trokšņu noturību;

Spēja atspoguļot objektus;

Iespēja mainīt tā frekvenci mērķa un radara relatīvās kustības klātbūtnē.

Tādējādi no mērķiem atstarotie radara signāli satur visu informāciju par tiem, jo ​​atstarošanas laikā mainās visi signāla parametri (amplitūda, frekvence, sākuma fāze, ilgums, spektrs, polarizācija utt.).

Ja Maksvels nebūtu paredzējis radioviļņu esamību un Hercs tos nebūtu atklājis praksē, mūsu realitāte būtu pavisam citāda. Mēs nevarējām ātri apmainīties ar informāciju, izmantojot radio un Mobilie tālruņi, izpētīt tālas planētas un zvaigznes ar radioteleskopu palīdzību, novērot lidmašīnas, kuģus un citus objektus ar radaru palīdzību.

Kā radioviļņi mums palīdz šajā jautājumā?

Radioviļņu avoti

Radioviļņu avoti dabā ir zibens - milzu elektriskās dzirksteles izlādes atmosfērā, kurās strāva var sasniegt 300 tūkstošus ampēru, un spriegums ir miljards voltu. Mēs redzam zibens negaisa laikā. Starp citu, tie rodas ne tikai uz Zemes. Zibens uzliesmojumi ir konstatēti uz Veneras, Saturna, Jupitera, Urāna un citām planētām.

Gandrīz visi kosmosa ķermeņi (zvaigznes, planētas, asteroīdi, komētas utt.) ir arī dabiski radioviļņu avoti.

Radio apraidē, radaros, sakaru satelītos, fiksētajos un mobilajos sakaros, dažādas sistēmas navigācija izmanto mākslīgos radioviļņus. Šādu viļņu avots ir augstfrekvences ģeneratori elektromagnētiskās svārstības, kuras enerģija tiek pārraidīta kosmosā, izmantojot raidīšanas antenas.

Radioviļņu īpašības

Radioviļņi ir elektromagnētiskie viļņi, kuru frekvence ir diapazonā no 3 kHz līdz 300 GHz, un garums ir attiecīgi no 100 km līdz 1 mm. Izplatoties vidē, viņi ievēro noteiktus likumus. Pārejot no vienas vides uz otru, tiek novērota to atstarošana un refrakcija. Viņiem raksturīgas arī difrakcijas un traucējumu parādības.

Difrakcija jeb liece rodas, ja radioviļņu ceļā ir šķēršļi, kas ir mazāki par radioviļņa garumu. Ja to izmēri izrādās lielāki, tad no tiem atstarojas radioviļņi. Šķēršļi var būt mākslīgas (būves) vai dabiskas (koki, mākoņi) izcelsmes.

Radioviļņi atstarojas arī no zemes virsmas. Turklāt okeāna virsma tos atspoguļo aptuveni par 50% spēcīgāk nekā zeme.

Ja šķērslis ir elektriskās strāvas vadītājs, tad radioviļņi tam atdod daļu savas enerģijas, un vadītājā veidojas elektriskā strāva. Daļa enerģijas tiek tērēta elektrisko strāvu ierosināšanai uz Zemes virsmas. Turklāt radioviļņi novirzās no antenas apļos dažādos virzienos, piemēram, viļņi no ūdenī iemesta oļa. Šī iemesla dēļ radioviļņi laika gaitā zaudē enerģiju un samazinās. Un jo tālāk no avota atrodas radioviļņu uztvērējs, jo vājāks ir signāls, kas to sasniedzis.

Interference vai superpozīcija izraisa radioviļņu savstarpēju pastiprināšanos vai vājināšanos.

Radioviļņi izplatās telpā ar ātrumu, kas vienāds ar gaismas ātrumu (starp citu, gaisma arī ir elektromagnētiskais vilnis).

Tāpat kā jebkuri elektromagnētiskie viļņi, radioviļņus raksturo viļņa garums un frekvence. Frekvence ir saistīta ar viļņa garumu ar attiecību:

f= c/ λ ,

kur f ir viļņa frekvence;

λ - viļņa garums;

c ir gaismas ātrums.

Kā redzat, jo garāks ir viļņa garums, jo zemāka tā frekvence.

Radioviļņus iedala šādos diapazonos: īpaši garie, garie, vidējie, īsie, īpaši īsie, milimetru un decimilimetru viļņi.

Radioviļņu izplatīšanās

Dažāda garuma radioviļņi telpā neizplatās vienādi.

Ultra garie viļņi(viļņa garums 10 km vai vairāk) viegli apbrauc lielus šķēršļus netālu no Zemes virsmas un ļoti vāji tos absorbē, tāpēc zaudē mazāk enerģijas nekā citi radioviļņi. Līdz ar to tie arī sadalās daudz lēnāk. Tāpēc kosmosā šādi viļņi izplatās attālumos līdz pat vairākiem tūkstošiem kilometru. To iespiešanās dziļums vidē ir ļoti liels, un tos izmanto saziņai ar zemūdenēm, kas atrodas lielā dziļumā, kā arī dažādiem ģeoloģijas, arheoloģijas un inženierzinātņu pētījumiem. Ultragaro viļņu spēja viegli izliekties ap Zemi dod iespēju ar to palīdzību izpētīt zemes atmosfēru.

Gari, vai kilometrs, viļņi(no 1 km līdz 10 km, frekvence 300 kHz - 30 kHz) arī ir pakļauti difrakcijai, tāpēc spēj izplatīties attālumos līdz 2000 km.

Vidēja, vai hektometrisks, viļņi(no 100 m līdz 1 km, frekvence 3000 kHz - 300 kHz) tie sliktāk apbrauc šķēršļus uz Zemes virsmas, tie tiek absorbēti spēcīgāk, tāpēc sabrūk daudz ātrāk. Tie sniedzas attālumos līdz 1000 km.

īsie viļņi uzvesties savādāk. Ja pilsētā noskaņosim auto radio uz īsu radioviļņu un sāksim kustēties, tad attālinoties no pilsētas radiosignāla uztveršana pasliktināsies, un aptuveni 250 km attālumā tas pilnībā apstāsies. Tomēr pēc kāda laika radio apraide atsāksies. Kāpēc tā notiek?

Lieta tāda, ka maza darbības attāluma radioviļņi (no 10 m līdz 100 m, frekvence 30 MHz - 3 MHz) uz Zemes virsmas ļoti ātri izgaist. Tomēr viļņi, kas iziet lielā leņķī pret horizontu, tiek atspoguļoti no atmosfēras augšējā slāņa - jonosfēras un atgriežas, atstājot aiz sevis simtiem kilometru no "mirušās zonas". Turklāt šie viļņi jau ir atspoguļoti no zemes virsmas un atkal tiek novirzīti uz jonosfēru. Atkārtoti atspoguļoti, viņi spēj apbraukt vairākas reizes Zeme. Jo īsāks vilnis, jo lielāks ir atstarošanas leņķis no jonosfēras. Bet naktī jonosfēra zaudē atstarošanas spēju, tāpēc īsviļņu sakari naktī ir sliktāki.

BET ultraīsie viļņi(metrs, decimetrs, centimetrs, kura viļņa garums ir īsāks par 10 m) nevar atstarot no jonosfēras. Izplatoties taisnā līnijā, tie iekļūst tajā un paceļas augstāk. Šo īpašību izmanto, lai noteiktu gaisa objektu koordinātas: lidaparātus, putnu barus, mākoņu līmeni un blīvumu utt. Taču ultraīsie viļņi nevar apbraukt arī zemes virsmu. Sakarā ar to, ka tie izplatās redzamības zonā, tos izmanto radio sakariem 150 - 300 km attālumā.

Pēc savām īpašībām ultraīsie viļņi ir tuvu gaismas viļņiem. Bet gaismas viļņus var savākt starā un nosūtīt uz Īstā vieta. Šādi tiek izkārtots prožektors un lukturītis. Tas pats tiek darīts ar ultraīsajiem viļņiem. Tie tiek montēti ar speciāliem antenas spoguļiem un tiek nosūtīts šaurs stars pareizais virziens, kas ir īpaši svarīgi, piemēram, radaru vai satelītu sakaros.

milimetru viļņi(no 1 cm līdz 1 mm), īsākie radio diapazona viļņi, ir līdzīgi ultraīsajiem viļņiem. Tie izplatās arī taisnā līnijā. Taču nopietns šķērslis viņiem ir nokrišņi, migla, mākoņi. Papildus radioastronomijai, ātrgaitas radioreleja sakariem, tie ir atraduši pielietojumu mikroviļņu tehnoloģijā, ko izmanto medicīnā un ikdienas dzīvē.

Submilimetrs, jeb decimilimetru, viļņi (no 1 mm līdz 0,1 mm) pēc starptautiskās klasifikācijas arī pieder pie radioviļņiem. Dabiskos apstākļos tie gandrīz nepastāv. Saules enerģijas spektrā tie aizņem niecīgu daļu. Tie nesasniedz Zemes virsmu, jo tos absorbē ūdens tvaiki un skābekļa molekulas atmosfērā. Radīti no mākslīgiem avotiem, tos izmanto kosmosa sakaros, Zemes un citu planētu atmosfēras pētīšanai. Šo viļņu augstā drošības pakāpe cilvēka ķermenim ļauj tos izmantot medicīnā orgānu skenēšanai.

Submilimetru viļņus sauc par "nākotnes viļņiem". Pilnīgi iespējams, ka tie dos zinātniekiem iespēju pilnīgi jaunā veidā izpētīt vielu molekulu uzbūvi un nākotnē varbūt pat ļaus kontrolēt molekulāros procesus.

Kā redzat, katrs radioviļņu diapazons tiek izmantots tur, kur tā izplatīšanās īpašības tiek izmantotas ar maksimālu labumu.

Tā kā, pārraidot elektromagnētiskos viļņus, uztvērējs un raidītājs bieži atrodas netālu no Zemes virsmas, Zemes virsmas forma un fizikālās īpašības būtiski ietekmēs radioviļņu izplatīšanos. Turklāt radioviļņu izplatību ietekmēs arī atmosfēras stāvoklis.

IN augšējie slāņi atmosfēra ir jonosfēra. Jonosfēra atstaro viļņus ar viļņa garumu λ>10 m. Apskatīsim katru viļņu veidu atsevišķi.

ultraīsie viļņi

Ultraīsie viļņi - (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.

Turklāt, tā kā tie iekļūst jonosfērā, tos var izmantot, lai pārraidītu signālu uz kosmosā, lai sazinātos ar kosmosa kuģi. Pēdējā laikā arvien biežāk tiek mēģināts atklāt citas civilizācijas un pārraidīt tām dažādus signālus. Tiek sūtīti dažādi ziņojumi, matemātiskas formulas, informācija par cilvēku utt.

īsie viļņi

Īso viļņu diapazons ir no 10 m līdz 100 m. Šie viļņi tiks atspoguļoti no jonosfēras. Tie izplatās lielos attālumos tikai tāpēc, ka tie atkārtoti tiks atspoguļoti no jonosfēras uz Zemi un no Zemes uz jonosfēru. Šie viļņi nevar iziet cauri jonosfērai.

Mēs varam raidīt signālu plkst Dienvidamerika, bet ņemiet to, piemēram, Āzijas centrā. Šis viļņu diapazons ir it kā saspiests starp Zemi un jonosfēru.

Vidēji un gari viļņi

Vidēji un gari viļņi - (λ ir daudz vairāk par 100 m). Šo viļņu diapazonu atspoguļo jonosfēra. Turklāt šie viļņi labi izliecas ap zemes virsmu. Tas ir saistīts ar difrakcijas fenomenu. Turklāt, jo garāks ir viļņa garums, jo izteiktāka būs šī aploksne. Šos viļņus izmanto, lai pārraidītu signālus lielos attālumos.

Radars

Radara mērķis ir atklāt un identificēt precīza atrašanās vieta kāds objekts, izmantojot radioviļņus. Radara iekārtu sauc par radaru vai radaru. Radars sastāv no uztveršanas un raidīšanas daļām. No antenas tiek pārraidīti ļoti virzīti viļņi.

Atspoguļotos viļņus uztver vai nu tā pati antena, vai cita antena. Tā kā vilnis ir ļoti virzīts, mēs varam runāt par radara staru. Virziens uz objektu tiek definēts kā stara virziens brīdī, kad atstarotais stars iekļuva uztverošā antenā.

Impulsu starojumu izmanto, lai noteiktu attālumu līdz objektam. Raidošā antena izstaro viļņus ļoti īsos impulsos, un pārējā laikā tā strādā, lai uztvertu atstarotos viļņus.

Attālumu nosaka, mērot viļņa pārvietošanās laiku līdz objektam un atpakaļ. Un tā kā elektromagnētisko viļņu izplatīšanās ātrums ir vienāds ar gaismas ātrumu, derēs šāda formula.