Temat: „Propagacja fal radiowych. Radar. Pojęcie telewizji. Rozwój środków komunikacji”.

Cel: zapoznanie studentów z właściwościami fal radiowych o różnej długości oraz rozwojem komunikacji; wyjaśnić zasadę działania radaru i telewizji;

Kształtowanie nieformalnej wiedzy i umiejętności opanowania pojęć „radar” i „telewizja”;

Pielęgnuj świadome podejście do nauki i zainteresowanie nauką fizyki.

Wyposażenie: prezentacja „Koncepcja telewizji”.

Podczas zajęć.

I. Moment organizacyjny.

II. Aktualizacja wiedzy.

ALE). Sesja pytań.

1. Co to jest pole elektromagnetyczne?

2. Co nazywa się falą elektromagnetyczną?

3. Jakie są główne cechy fali elektromagnetycznej?

4. Jakie jest urządzenie i zasada działania wibratora Hertz?

5. Jakie jest naukowe i praktyczne znaczenie doświadczenia Hertza?

6. Opowiedz o historii rozwoju radia w Rosji.

7. Jakie jest znaczenie eksperymentów A.S. Popow?

8. Opowiedz nam o spotkaniu poszczególne części odbiorca

8. Jaka jest rola G. Marconiego w rozwoju komunikacji radiowej?

B). Rozwiązywanie problemów.

nr 1. Fala elektromagnetyczna, za pomocą której przesyłany jest sygnał o niebezpieczeństwie SOS, ma długość fali 600 m. Ta długość fali została przyjęta przez porozumienie międzynarodowe. Znajdź częstotliwość, z jaką ten sygnał jest przesyłany.

Nr 2. Radio w samochodzie przestaje działać, gdy przejeżdża pod mostem lub wiaduktem. Czemu? ( Następuje ekranowanie i częściowe pochłanianie fali radiowej).

Nr 3. W obwód odbiorczy obwodu oscylacyjnego jest podłączony do cewki o indukcyjności 2 μH. Znajdź pojemność kondensatora, jeśli odbiornik radiowy odbiera fale o długości 900 m.

Nr 4. Okręty podwodne, zanurzając się na pewną głębokość, nie mogą korzystać z łączności radiowej. Czemu? ( Woda morska jest dobrym przewodnikiem, pochłania fale radiowe)

III . Nauka nowego materiału

Propagacja fal radiowych

Według współczesna teoria fale rozchodzą się na różne sposoby. Jedna ścieżka biegnie wzdłuż powierzchni Ziemi. Wzdłuż niej rozchodzi się tak zwana fala powierzchniowa (przyziemna). Rozpada się stosunkowo szybko z powodu pochłaniania energii przez wszystkie przewodniki napotkane na swojej drodze.
Kształt Ziemi ogranicza zasięg odbioru fal powierzchniowych. Gdyby rozchodziły się ściśle prostoliniowo, to łączność radiowa byłaby możliwa tylko na odległość wzroku. Ale ponieważ parametry elektryczne i magnetyczne atmosfery zmieniają się wraz z wysokością, fala powierzchniowa ulega załamaniu, odchylając się w kierunku Ziemi, jej trajektoria jest zakrzywiona, a zasięg odbioru wzrasta.
Przeszkody na powierzchni Ziemi odbijają fale radiowe. Za przeszkodami może powstać cień radiowy, w którym fala nie spada. Ale jeśli długość fali jest wystarczająco duża, to z powodu dyfrakcji fala omija przeszkodę i nie tworzy się cień radiowy. Potężne stacje radiowe działające na długich falach zapewniają komunikację na odległość kilku tysięcy kilometrów. Na falach średnich komunikacja jest możliwa w strefie do kilkuset kilometrów. Na falach krótkich - tylko w zasięgu wzroku. Istnieją również fale przestrzenne, które rozchodzą się z anteny wzdłuż ścieżki leżącej pod większym lub mniejszym kątem do powierzchni Ziemi. Na wysokości około 100-300 km fale spotykają się z warstwą powietrza zjonizowanego przez promieniowanie elektromagnetyczne Słońca i emitowanego przez nie strumienia naładowanych cząstek. Ta warstwa nazywa się jonosferą.
Przewodzący Elektryczność jonosfera odbija fale radiowe o długości fali większej niż 10 m, jak zwykła metalowa płytka. Jednak zdolność jonosfery do odbijania i pochłaniania fal radiowych różni się znacznie w zależności od pory dnia i pór roku.
Fale po odbiciu w jonosferze ponownie padają na Ziemię. Wszystko jednak zależy od kąta, pod jakim fale wchodzą do jonosfery. Jeśli przekroczy określoną wartość, fale wnikają w jonosferę, przechodzą przez nią, a następnie rozchodzą się swobodnie w przestrzeń kosmiczna. I odwrotnie, jeśli kąt jest mniejszy niż określona wartość graniczna, fala odbija się od Ziemi pod tym samym kątem. Im krótsza długość fali, tym głębiej fala wnika w jonosferę, co oznacza, że ​​odbija się z większej wysokości. Fale krótkie rozchodzą się na duże odległości tylko dzięki wielokrotnym odbiciom od jonosfery i powierzchni Ziemi. To za pomocą fal krótkich komunikacja radiowa może odbywać się na dowolnej odległości na Ziemi. Na propagację fal radiowych ma wpływ kształt i właściwości fizyczne powierzchni ziemi, a także stan atmosfery.

Klasyfikacja fal radiowych:

Fale długie, średnie i krótkie są używane w telegrafii, nadawaniu, telewizji, radarze i tak dalej.

Do badania właściwości materii wykorzystuje się fale metrowe i decymetrowe.

Fale centymetrowe i milimetrowe uzyskuje się w magnetronach, maserach. Wykorzystywane są w radarze, radioastronomii i spektroskopii radiowej.

Fale elektromagnetyczne znalazły zastosowanie w radarze, który wykorzystuje zjawisko odbicia fale elektromagnetyczne. Radar to wykrywanie i lokalizacja obiektów za pomocą fal radiowych. Radar składa się z części odbiorczych i nadawczych. Radar (radar) to połączenie nadajnika radiowego na fale ultrakrótkofalowe i odbiornika ze wspólną anteną nadawczo-odbiorczą, która wytwarza wysoce kierunkową wiązkę radiową. Promieniowanie odbywa się za pomocą krótkich impulsów. Radar wykorzystuje fale o ultrawysokiej częstotliwości - od 108 do 1011 Hz. Oscylator podłączony do anteny emituje falę silnie kierunkową. Jeśli długość fali wynosi 10 cm, radar ma antenę w postaci lustra parabolicznego. Jeśli długość fali = 1 m, antena radaru wygląda jak system wibratorów. Odbita fala jest odbierana przez tę samą antenę, w tym celu działa w trybie impulsowym. Odległość do obiektu jest obliczana ze wzoru :

R = z t/2; dzielenie przez 2, ponieważ fala trafia do celu iz powrotem.

Wykorzystanie instalacji radarowych:

transport lotniczy, nautyczny, kolej żelazna, serwis pogodowy, obrona ojczyzny, astronomia. Lotnictwo, kosmonautyka, marynarka wojenna: bezpieczeństwo ruchu przy każdej pogodzie i o każdej porze dnia, zapobieganie kolizjom, bezpieczeństwo startu i lądowania samolotów. Wojna: szybkie wykrywanie wrogich samolotów lub pocisków, automatyczne dostosowywanie ognia przeciwlotniczego. Radar planetarny: pomiar odległości do nich, określenie parametrów ich orbit, określenie okresu obrotu, obserwacja topografii powierzchni.

Pogotowie ratunkowe radiowe. Jest to zestaw sztucznych satelitów Ziemi poruszających się po kołowych orbitach podbiegunowych, naziemnych punktów odbioru informacji i radiolatarni zainstalowanych na samolotach, statkach, a także noszonych przez wspinaczy. W razie wypadku beacon wysyła sygnał, który odbiera jeden z satelitów. Znajdujący się na nim komputer oblicza współrzędne radiolatarni i przekazuje informacje do punktów naziemnych. System powstał w Rosji (COSPAS) oraz USA, Kanadzie, Francji (SAPSAT). Z jego pomocą udało się zapobiec śmierci ludzi w wypadkach.

Dlaczego potrzebne jest połączenie?

To sposób komunikacji między ludźmi, niezbędne ogniwo do prowadzenia gospodarki każdego kraju.

Kierunki rozwoju środków komunikacji.

Komunikacja telefoniczna. komórkowy. Komunikacja radiowa. Połączenie telewizyjne. Połączenie telegraficzne. Połączenie przestrzeni. Internet. Fototelegraf. Telefonia wideo.

Obszary rozwoju rodzajów komunikacji radiowej.

Nadawanie, telewizja, radiotelegrafia, radiotelefonia.

Połączenie przestrzeni.

Jest to konwencjonalna komunikacja radiowa lub laserowa, za pomocą której komunikacja odbywa się między naziemnymi stacjami odbiorczymi i nadawczymi a statkiem kosmicznym lub między kilkoma stacjami naziemnymi za pośrednictwem satelitów komunikacyjnych lub między statkami kosmicznymi.

Rodzaje linii transmisyjnych fal radiowych.

Narysowana linia kabel elektryczny; linia dwuprzewodowa; linia przekaźnikowa radiowa, linia światłowodowa, komunikacja laserowa.

Zalety światłowodowej linii komunikacyjnej.

Obecnie takie linie są uważane za najdoskonalsze do przesyłania informacji. Takie linie wykorzystują efekt całkowitego wewnętrznego odbicia.

Duża przepustowość, mały rozmiar i waga, brak zakłóceń, niski koszt - to nie jest pełna lista zalety takich linii.

System komunikacji laserowej.

ROZWÓJ KOMUNIKACJI

Nowoczesne społeczeństwo nie może się rozwijać bez wymiany informacji. Komunikacja to przesyłanie i odbieranie informacji poprzez różne metody. Jeden z najbardziej skuteczne sposoby jest przesyłanie informacji za pomocą sygnałów elektrycznych, czyli telekomunikacji. Znamy właściwie strukturę telekomunikacji: nadajnik sygnału – kanał komunikacyjny – odbiornik. Komunikacja radiowa to szczególny przypadek telekomunikacji. W przypadku komunikacji radiowej kanał komunikacyjny jest medium transmisyjnym fal elektromagnetycznych.

Zakłócenia są naturalnym towarzyszem transmisji sygnału. Aby wyeliminować zakłócenia i zachować tajemnicę informacji, stosuje się metody kodowania sygnału. Do transmisji różnych komunikatów sygnałowych potrzebne są różne pasma częstotliwości, tj. ich własne kanały komunikacyjne. Kanały telefoniczne działają w zakresie od 300 do 3400 Hz, kanały nadawcze dźwiękowe - od 30 do 15 000 Hz, telewizyjne - od 50 Hz do 6 MHz. W jednej linii może być kilka kanałów komunikacji.

Połączenie różnych właściwości decyduje o długości fali radiowej wykorzystywanej w określonych systemach komunikacyjnych. Jednak wpływ jest nie tylko czysto czynniki fizyczne. Tak w środkowy pas W Rosji, gdzie gęstość zaludnienia jest wysoka, szeroko stosowane są linie przekaźnikowe o zasięgu centymetrowym. Stacje przemiennikowe znajdują się w zasięgu wzroku w odległości około 50 km i pozwalają na nadawanie kilku kanały telewizyjne i ogromna liczba telefonów. W rejonach Dalekiej Północy, gdzie gęstość zaludnienia jest niska, wskazane jest stosowanie linii przekaźnikowych o dalekim rozproszeniu troposferycznym, które umożliwiają instalowanie repeaterów w odległości 200 - 1000 km od siebie. Jednocześnie do łodzi podwodnej leżącej na dnie pod wielometrową słoną wodą nie mogą dotrzeć żadne inne fale niż fale myriametrowe, ze względu na silną absorpcję.

Podczas przesyłania tajnych wiadomości, interesujące są linie komunikacyjne meteorów. Wszakże odbita od określonego śladu meteoru, jak promień słońca od lustra, fala uderza tylko w pewien punkt, a sama transmisja informacji następuje dopiero podczas istnienia tego śladu meteoru.

Aby przesyłać duże przepływy informacji (kanały telewizyjne, setki tysięcy kanałów telefonicznych, a także kanały do ​​przesyłania informacji w formie cyfrowej), systemy komunikacyjne są wykorzystywane przez sztuczne satelity Ziemi, na przykład Intelsat (USA), Lightning, Orbita ( Rosja). Szerokie zastosowanie aktualnie odbierane systemy telefonii komórkowej, w których stacje nadawczo-odbiorcze są zlokalizowane tak, aby zapewnić stabilną komunikację z urządzeniami nadawczo-odbiorczymi ruchomymi ( telefony komórkowe) na całym obszarze świadczenia usług. Ponadto stacje te zapewniają dostęp do przewodowej sieci telefonicznej, międzymiastowej lub międzynarodowej.

TELEWIZOR

Za pomocą fal radiowych na odległość można przesyłać nie tylko dźwięk, ale także obrazy. Trudno dziś wyobrazić sobie naszą cywilizację bez komunikacji telewizyjnej. Prawie w każdym domu jest telewizor – źródło informacji. Historia nadawania programów telewizyjnych rozpoczęła się w XIX wieku. Samo słowo telewizja zostało wprowadzone przez rosyjskiego inżyniera elektryka KD Perskiego na międzynarodowym kongresie w 1900 roku. To słowo pochodzi od greckie słowo„tele”, co oznacza „daleko”, a po łacinie „viso”, co oznacza „patrzyć”. Możliwość zobaczenia wydarzeń odbywających się w różnych częściach globu i w naszym Układ Słoneczny, obserwacja obiektów kosmicznych sprawiła, że ​​telewizja stała się nieodzownym środkiem informacji i komunikacji kulturalnej wszystkich narodów świata. Jak zaczęła się telewizja? Pod koniec XIX wieku gorączka telewizji ogarnęła całą planetę. Urzędy patentowe otrzymały opisy ponad dwudziestu pięciu projektów - prototypów systemów telewizyjnych. Najciekawszy mechaniczny system telewizyjny zaproponował niemiecki wynalazca Nipkov. Ale systemy mechaniczne były bardzo kłopotliwe. A obecna, elektroniczna telewizja narodziła się 25 lipca 1907 roku, kiedy Boris Lvovich Rosing, profesor St. 22 maja 1911 r. B. L. Rosing po raz pierwszy na świecie demonstruje obraz czterech równoległych linii uzyskany za pomocą niemechanicznego systemu odbiorczego. Podstawowe cechy w porównaniu z komunikacją radiową to: konwersja obrazu na sygnały elektryczne i odwrotnie, konwersja sygnałów elektrycznych na obraz wideo. Dzieje się tak w specjalnych urządzeniach: w pierwszym przypadku - w ikonoskopie, w drugim - w kineskopie. W nowoczesne systemy telewizja kolorowa to złożone urządzenie elektroniczne.

Ikonoskop został zaprojektowany w ten sposób. Mozaikowy ekran jest wzmocniony w szklanej butelce próżniowej - płytka z miki pokryta cienka warstwa metal. Powierzchnia zewnętrzna Ta płyta jest mozaiką setek tysięcy maleńkich ziaren srebra potraktowanych parami cezu (wiele miniaturowych fotokomórek). Z obiektywem obraz obiektu skupia się na mozaice. Pod wpływem światła elektrony są wybijane z fotokomórek w wyniku zewnętrznego efektu fotoelektrycznego, które przelatują do uziemionej elektrody. Im jaśniejsze światło, tym więcej wylatuje elektronów, tym silniejszy impuls elektryczny. Ponadto wielkość pędu zależy od liczby elektronów wypełniających komórkę. Szperacz elektroniczny służy do uzupełniania liczby utraconych elektronów. , cienka wiązka, której za pomocą systemu odchylania opływa całą linię mozaiki po linii i generuje się w łańcuchu prąd przemienny, który jest następnie wzmacniany. Rezultatem jest dokładna, rozłożona w czasie elektroniczna kopia rozkładu światła i cienia na obrazie. Ten prąd w nadajniku moduluje falę elektromagnetyczną, która jest wypromieniowywana w przestrzeń.

Transformacja fal elektromagnetycznych, energia elektryczna w energię świetlną, a w konsekwencji w obraz występuje w tubie odbiorczej telewizora - kineskopu.

Kineskop to urządzenie z promieniami katodowymi do odtwarzania obrazu. Kineskop czarno-biały składa się ze szklanej butelki próżniowej, elektronicznego reflektora , tworzenie wiązki elektronów, układu odchylającego i ekranu luminescencyjnego. Istnieją dwa rodzaje systemów odchylania: elektrostatyczny i magnetyczny. W nowoczesnych kineskopach najczęściej spotyka się układy magnetyczne: wiązka elektronów odchyla się pod wpływem pole magnetyczne. Sygnał telewizyjny odbierany przez antenę jest konwertowany i podawany na elektrodę. Luminofor świeci tym mocniej, im intensywniejsza jest wiązka elektronów, której ruch jest zsynchronizowany z ruchem wiązki elektronów na rurze transmisyjnej. W ten sposób na ekranie kineskopu powstaje ten sam obraz, co na mozaice ikonoskopu. Przyjrzyj się uważnie obrazowi na ekranie telewizora: składa się on z duża liczba linie poziome Nazywane są strunami. Każda ramka zawiera dokładnie 625 linii. Przez 1/25 sekundy wiązka „rysuje” 625 linii na ekranie, po czym proces się powtarza. Klatki zmieniają się 25 razy na sekundę! Ze względu na dokładność zauważamy, że promień rysuje 625 linii nie w rzędzie, ale przez linię: linie nieparzyste, a następnie parzyste. Liczba linii i liczba klatek na sekundę nie zostały wybrane przypadkowo. Uwzględniane są tutaj dwie właściwości naszej wizji: bezwładność i zdolność rozdzielcza. Jeśli klatki telewizora zmieniały się mniej niż 25 razy na sekundę, obraz na siatkówce znikałby, zanim na ekranie pojawiłaby się następna klatka. Oko naprawi migotanie. Pewnie widziałeś, jak śmiesznie poruszają się ludzie w starych filmach. Dzieje się tak dlatego, że liczba klatek na sekundę w tym czasie była zbyt mała – 16 na sekundę. Projektując telewizory, odległość między wierszami dobiera się tak, aby osoba siedząca w odległości 2 m od ekranu nie widziała poszczególnych wierszy. Skoro w tym przypadku cały kadr jest widoczny pod kątem około 10 0, czyli 600” a rozdzielczość oka to 1”, to powinno być ponad 600 linii (i ich 625)

KOLOROWY TELEWIZOR

W nadawanej telewizji kolorowej najbardziej rozpowszechnione są tzw. zamaskowane kineskopy kolorowe, w których ekran tworzą wąskie paski lub kropki luminescencji nie do odróżnienia dla oka - czerwona, zielona i niebieska luminescencja. Trzy projektory elektronów tworzą trzy zbieżne wiązki elektronów, z których każda wzbudza blask luminoforu tylko jednego koloru. Zapewnia to przepuszczanie wiązek zbliżających się do ekranu pod różnymi kątami przez maskę separacji kolorów ze szczelinowymi lub okrągłymi otworami.

Wrażenie całej gamy barw zapewnia sumowanie w oku promieniowania trzech luminoforów, wzbudzanych w różnych proporcjach sygnałami wideo i odzwierciedlających zawartość składowych niebieskiej, zielonej i czerwonej obrazu. System elektronowo-optyczny kolorowego kineskopu przenosi trzy wiązki w jeden punkt.

IV. Konsolidacja badanego materiału.

ALE). Rozmowa frontalna.

1. Jaką właściwość fal elektromagnetycznych wykorzystuje się w radarze?

2. Co nazywa się radarem?

3. Jakie długości fal są używane przez radary?

4. W jakim celu tworzona jest silnie ukierunkowana fala?

5. Jaka jest różnica między kineskopem a ikonoskopem?

6. Wymień obszary zastosowania radaru.

7. Jak przesłać obraz na dużą odległość?

8. Jak uzyskać obraz na ekranie kineskopu?

9. W jaki sposób obraz pozyskiwany jest w ikonoskopie, a następnie przesyłany w postaci fal elektromagnetycznych?

10. Dlaczego iw jaki sposób fala ma wygląd belki?

11. Jak iz jaką pomocą radar wzmacnia odebraną falę radiową?

12. Co tłumaczy najlepszą słyszalność stacji radiowych zimą?

B). Rozwiązywanie problemów:

1. Ile oscylacji występuje w fali elektromagnetycznej o długości fali 30 m w czasie równym okresowi wibracje dźwiękowe z częstotliwością 200 Hz?

2. W jakiej odległości znajduje się samolot od radaru, jeśli odbity od niego sygnał zostanie odebrany 210 -4 s po wysłaniu tego sygnału?

3. Wyznaczyć okres oscylacji w oscylacyjnym obwodzie oscylacyjnym emitującym fale elektromagnetyczne o długości 450 m.

4. Sygnał radiowy wysłany na Księżyc został odbity i odebrany na Ziemi 2,5 s po wysłaniu. Określ odległość od Ziemi do Księżyca.

5. Z jaką częstotliwością statki nadają sygnały niebezpieczeństwa SOS, jeśli zgodnie z Umową międzynarodową długość fali wynosi 600 m?

6. Określ zasięg radaru emitującego 500 impulsów na sekundę.

7. Ile drgań występuje w fali elektromagnetycznej o długości fali 300 metrów w czasie równym okresowi drgań dźwięku o częstotliwości 2 kHz?

1. 
   Określić zasięg radaru emitującego 500 impulsów na sekundę?
2. 
   Określ okres i częstotliwość nadajnika radiowego działającego na fali o długości 30 m.
3. 
   Określ częstotliwość i długość fali nadajnika radiowego, jeśli okres jego oscylacji elektrycznych wynosi 10 -6 s.
4. 
   Ile stacji radiowych może działać bez zakłóceń w zakresie długości fal 200-600 m, jeśli każda stacja ma przydzielone pasmo częstotliwości 4 kHz?

V. Podsumowanie lekcji.

VI. Zadanie domowe: § 55 - 57.

1.Informacje ogólne o systemach radarowych

2. Klasyfikacja systemów radarowych

3. Sygnały i cele w radarze

4. Metody pomiaru współrzędnych celu

5. Śledzenie stacji radarowych

6. Detektor fazy

7. Mikser

8. Cechy rozwoju i przykłady współczesnych radarów

Bibliografia

1. Ogólne informacje o systemach radarowych

Cel i zakres.

Radar to zestaw metod i środków technicznych służących do wykrywania różnych obiektów w przestrzeni, pomiaru ich współrzędnych i parametrów ruchu poprzez odbiór i analizę fal elektromagnetycznych emitowanych lub ponownie wypromieniowanych przez obiekty.

Radar jako kierunek naukowo-techniczny w radiotechnice powstał w latach 30-tych. Osiągnięcia w technologii lotniczej wymusiły opracowanie nowych sposobów wykrywania samolotów o wysokich parametrach (zasięg, dokładność). Takimi środkami okazały się systemy radarowe.

Wybitny wkład w rozwój radaru wnieśli radzieccy naukowcy i inżynierowie P. K. Oshchepkov, M. M. Lobanov, Yu. K. Korovin i B. K. Shembel. W Związku Radzieckim pierwsze udane eksperymenty w wykrywaniu samolotów za pomocą urządzeń radarowych przeprowadzono już w latach 1934/36. W 1939 roku pierwsze seryjne radary krajowe weszły na uzbrojenie sił obrony powietrznej. Znaczącym krokiem w rozwoju radaru było stworzenie w latach 1940/41. pod kierunkiem radaru impulsowego Yu B. Kobzareva. Obecnie radar jest jednym z najbardziej postępowych obszarów inżynierii radiowej.

Pozyskiwanie informacji w radarze wiąże się z obserwacją określonego obszaru kosmosu. Środki techniczne, za pomocą których prowadzony jest nadzór radarowy, nazywane są stacjami radarowymi (RLS) lub radarami; a obserwowane obiekty są celami radarowymi. Typowymi celami są samoloty, pociski, statki, konstrukcje naziemne itp.

W radarze najczęściej mierzony zasięg między celem a radarem, współrzędne kątowe (azymut, elewacja) i składowa promieniowa prędkości względem radaru. (Azymut to kąt między kierunkiem do celu a kierunkiem północnym, mierzony w płaszczyźnie poziomej. Kąt elewacji jest mierzony między wektorem zasięgu skosu a jego rzutem na płaszczyznę poziomą.) W niektórych przypadkach zadaniem nadzoru radarowego obejmuje również identyfikację (rozpoznawanie) celów.

Termin „system radarowy” łączy w sobie radar i inne pokrewne środki techniczne, operatorów, obserwowanych celów oraz przestrzeni, w której prowadzona jest obserwacja.

Systemy radarowe są prawie zawsze częścią bardziej złożonych supersystemów. Te supersystemy mają ogromne znaczenie militarne i gospodarcze oraz znajdują różnorodne zastosowania: w kontroli ruchu lotniczego, w nawigacji lotniczej i okrętowej, w badaniach geofizycznych i astrofizycznych itp.

Systemy radarowe stanowią część informacyjną takich supersystemów i funkcjonują wspólnie i we wzajemnym połączeniu z innymi podsystemami supersystemu (radionawigacja, sterowanie radiowe, transmisja informacji).

Metody radarowe.

Nośnikiem informacji w radarze jest sygnał radarowy - fala elektromagnetyczna emitowana przez cel. Promieniowanie to może mieć różny charakter; promieniowanie wtórne (odbicie) lub promieniowanie własne fal radiowych. W zależności od sposobu tworzenia sygnału radarowego rozróżnia się metody radarowe aktywne, aktywne z aktywną „odpowiedzią” oraz pasywne.

W radarze aktywnym nadajnik radarowy emituje silny sygnał sondujący w kierunku celu. Kiedy cel zostaje napromieniowany falą elektromagnetyczną, część energii fali jest pochłaniana, a reszta jest odbijana. Odbiornik radarowy odbiera słaby sygnał odbity. Wykrycie odbitego sygnału wskazuje na obecność celu. Analiza odebranego sygnału i porównanie go z emitowanym pozwala na uzyskanie informacji o przestrzennym położeniu i ruchu celu względem radaru.

W radarze aktywnym z aktywną reakcją sygnał radarowy powstaje w wyniku reemisji sygnału sondującego przez specjalny transponder zamontowany na celu. Systemy wykorzystujące tę metodę służą do monitorowania samolotów, statków kosmicznych z wzmacniakiem sygnału na pokładzie.

Aktywne systemy radarowe można łączyć i rozdzielać. W pierwszym przypadku części odbiorcze i nadawcze radaru są połączone w jednym urządzeniu; w drugim - urządzenia odbiorcze i nadawcze są umieszczone w różne punkty odległość od siebie.

W radarze pasywnym jako sygnały wykorzystywane są sygnały spontaniczne. promieniowanie elektromagnetyczne cele: własna termiczna emisja radiowa ciał fizycznych lub promieniowanie urządzeń radiotechnicznych zainstalowanych na celu. Radar pasywny ma tylko urządzenie odbiorcze, które służy do wykrywania celów i pomiaru ich współrzędnych kątowych.

Na obecnym etapie rozwoju technologii często trudno jest zbudować radary pasywne o wysokiej Specyfikacja techniczna wykorzystanie termicznej emisji radiowej ze względu na jej małą intensywność. Dlatego takie radary znalazły ograniczone zastosowanie. Bardzo ważne posiadają specjalne radary pasywne przeznaczone do rozpoznania radiowego.

2. Klasyfikacja systemów radarowych

Klasyfikacja systemów radarowych może opierać się na różnych cechach. W przypadku systemów radarowych, które wydobywają, przetwarzają i gromadzą informacje o celach radarowych, najważniejsze są cechy informacji, a mianowicie: cel i charakter otrzymywanych informacji. Jednak w praktyce taka klasyfikacja jest często niewystarczająca. W związku z tym wprowadza się dodatkową klasyfikację według metody generowania i przetwarzania sygnałów, według lokalizacji (obiektu) sprzętu, według zasięgu stosowanych fal radiowych.

Element systemu radarowego określający jego przeznaczenie, podstawowe właściwości, możliwości praktyczne użycie, są radary. W zależności od celu i charakteru otrzymywanych informacji można wyróżnić trzy klasy radarów.

1. Radar typu inwigilacyjnego. Celem tych radarów jest wyszukiwanie, wykrywanie celów i stosunkowo przybliżony pomiar ich współrzędnych. Takie radary dostarczają informacji o wielu celach jednocześnie. piętno te radary - pracują w trybie okresowego przeglądu określonej strefy kosmosu. Radary dozorowania służą do monitorowania przestrzeni powietrznej, lądu lub powierzchni wody.

2. Radar śledzący. Zadaniem takich radarów jest dokładne mierzenie i ciągłe dostarczanie informacji o wartościach współrzędnych celu. Radary śledzące śledzą jeden lub więcej celów. W szczególności radary śledzące są wykorzystywane do kontroli broni i śledzenia statków powietrznych w systemach ATC.

3. Mierniki specjalistyczne i radary bliskiego zasięgu. Ten typ obejmuje urządzenia, które wykonują określone zadanie. Z reguły takie urządzenia mierzą jeden parametr położenia lub ruchu celu (obiektu) i pracują na znanym celu. Po uzgodnieniu, rozważane urządzenia mają szeroką gamę. Jako przykład wskażmy radary wykorzystywane jako mierniki nawigacyjne – wysokościomierz radiowy samolotu, miernik Dopplera dla wektora prędkości samolotu.

Istnieją również radary kombinowane i wielofunkcyjne. Połączony system łączy w sobie radar obserwacyjny i śledzący. Najbardziej zaawansowane są radary wielofunkcyjne. Takie radary mogą jednocześnie badać przestrzeń kosmiczną i śledzić cele.

Konstrukcja obwodowa i techniczna oraz konstrukcja radaru w dużej mierze zależą od miejsca (obiektu) posadowienia, sposobu generowania i przetwarzania sygnałów. W zależności od miejsca instalacji radary dzielą się na naziemne (stacjonarne i mobilne) i powietrzne: samolotowe, kosmiczne, okrętowe.

Zgodnie z metodą generowania i przetwarzania sygnałów, radary są impulsowe i o ciągłym promieniowaniu, koherentne i niespójne, jednokanałowe i wielokanałowe.

Charakterystyki i parametry systemów radarowych dzieli się zwykle na taktyczne i techniczne. Pierwsze z nich określają możliwości praktycznego wykorzystania systemu.

Wymieniamy główne cechy i parametry taktyczne.

1. Obszar pokrycia (obszar roboczy) - obszar przestrzeni, w którym radar wykonuje swoje funkcje określone przez jego przeznaczenie.

2. Mierzone współrzędne i dokładność ich pomiaru. Mierzone współrzędne są określane przez cel radaru. Istnieją radary jedno-, dwu- i trzy-współrzędne. Pomiarowi współrzędnych towarzyszą błędy, które ograniczają możliwość taktycznego wykorzystania radaru. Nadmierny wzrost dokładności prowadzi do komplikacji projektu i nieuzasadnionego wzrostu kosztów systemu.

3. Rozdzielczość radaru charakteryzuje możliwość oddzielnej obserwacji celów i pomiaru ich parametrów z niewielką różnicą tych parametrów. Rozróżnij rozdzielczość w zakresie, kierunku i prędkości. Cele, których nie można rozpoznać ani w zakresie, ani w kierunku, ani z prędkością, są postrzegane przez radar jako jeden cel. W wielu przypadkach taktycznego wykorzystania radaru rozdzielczość jest cechą o pierwszorzędnym znaczeniu, która decyduje o możliwości praktycznego wykorzystania radaru.

4. Odporność na zakłócenia charakteryzuje zdolność radaru do wykonywania swoich funkcji pod wpływem różnego rodzaju zakłóceń, naturalnych i zorganizowanych.

5. Pasmo jest określany przez gęstość losowego strumienia celów, o których informacja jest przetwarzana przez radar i wydawana z określoną dokładnością.

6. Czas wdrożenia (doprowadzenie do warunki pracy). Ten parametr charakteryzuje możliwość zastosowania radar w w szybko zmieniającym się środowisku.

Wprowadzenie do radaru.

Wstęp

Rozwiązanie ogromnej liczby problemów z określoną wydajnością jest niemożliwe bez zastosowania technologii radarowej, której zasady fizyczne opierają się na rozpraszaniu fal radiowych przez obiekty, formacje meteorologiczne i inne niejednorodności (zwane dalej obiektami) różniące się charakterystyką elektryczną (przenikalność elektryczna ε, stała dielektryczna μ i przewodność elektryczna σ).

Intensywność i inne nieenergetyczne właściwości rozpraszania lub odbijania fal radiowych (intensywność pola wtórnego) zależeć:

Ze stopnia różnicy między charakterystyką napromieniowanych obiektów a ośrodkiem propagacji fal radiowych (RRW),

Z kształtu przedmiotów

Stosunek ich rozmiarów ja i długość fali λ

Od polaryzacji fal radiowych.

To właśnie te cechy są interesujące z zastosowanego punktu widzenia.

Dlatego bardzo istotne jest rozważenie podstawowych pojęć stosowanych w radarach.

Aby osiągnąć nasze cele, zastanów się nad następującymi pytaniami:

1. Podstawy fizyczne radaru.

2. Układy współrzędnych stosowane w radarach.

3. Podstawowe metody radarowe.

Ten materiał szkoleniowy można znaleźć w następujących źródłach:

1. Bakulev P.A. Systemy radarowe: Podręcznik dla uczelni. - M.:

Inżynieria radiowa, 2004.

2. Belotserkovsky G.B. Podstawy radaru i radaru

urządzenia. - M.: Radio sowieckie, 1975 r.

1. Podstawy fizyczne radaru.

Radar - To dziedzina elektroniki radiowej zajmująca się wykrywaniem obiektów (celów), określaniem ich współrzędnych przestrzennych, parametrów ruchu oraz wymiarów fizycznych za pomocą środków i metod radiotechnicznych.

Wymienione zadania są rozwiązywane w procesie nadzoru radarowego, a przeznaczone do tego urządzenia nazywane są stacje radarowe(radar) lub radar.

W celu cele radarowe (lub po prostu cele) obejmują: załogowe i bezzałogowe statki powietrzne (LA), naturalne i sztuczne ciała kosmiczne, formacje atmosferyczne, statki morskie i rzeczne, różne obiekty naziemne i podziemne, powierzchniowe i podwodne itp.

Informacje o celu są zawarte w sygnałach radarowych.

W przypadku sondowania radarów statków powietrznych przede wszystkim konieczne jest uzyskanie informacji o ich współrzędnych przestrzennych (zasięg do celu i jego współrzędne kątowe).

Pomiary zasięgu radiotechnicznego nazywane są zasięg radiowy, oraz współrzędne kątowe - wyszukiwanie kierunku radiowego.

Pomiar współrzędnych i prędkości celów poprzedzony jest ich wykryciem, rozdzielczością i identyfikacją.

Pod rezolucja bramki rozumieją definicję liczby bramek w grupie, ich długości, klasy itp.

Uznanie cel oznacza ustalenie jego podstawowych cech, w szczególności obywatelstwa.

Definicja typu(klasa) celu powstaje w procesie jego rozpoznania, który polega na złożonym przetwarzaniu sygnałów radarowych.

Całość informacji otrzymywanych przez radary nazywa się informacje radarowe . Te ostatnie przekazywane są do stanowisk dowodzenia, komputerów i urządzeń wykonawczych.

Spośród wszystkich wymienionych funkcji radaru, główną jest: nadzór radarowy(wykrywanie celów, pomiar współrzędnych i parametrów ruchu) oraz dyskryminacja obiektów, identyfikacja i przesyłanie odebranych informacji radarowych do celu to dodatkowe funkcje PJIC.

Pozyskiwanie informacji radarowych opiera się na właściwościach fizycznych fal elektromagnetycznych (EMW) wykorzystywanych jako nośniki sygnału radarowego. Jak wiadomo, EMW rozchodzą się w jednorodnym ośrodku w linii prostej ze stałą prędkością

gdzie , są bezwzględną przepuszczalnością dielektryczną i magnetyczną ośrodka RRW.

Za wolną przestrzeń f/m; g/m i odpowiedni/s.

Stałość wektora prędkości propagacji EMW w ośrodku jednorodnym tj. jego moduł i kierunek, służy podstawa fizyczna pomiary radarowe.

Rzeczywiście, z tego powodu zasięg i czas propagacji fali radiowej (RV) są wprost proporcjonalne, a jeśli zmierzy się czas przejścia fali między celem a radarem, wówczas odległość między nimi staje się znana:

Tarcza wprowadza niejednorodność do wolnej przestrzeni, ponieważ jej parametry i różnią się odpowiednio od tych, które naruszają stałość wektora prędkości RRW.

W efekcie obiekt przekształca emisję radiową: część energii jest odbijana ponownie, część jest pochłaniana przez obiekt, zamieniając się w ciepło, a druga część, gdy obiekt jest radioprzezroczysty, ulega załamaniu, zmieniając kierunek RRT. Z punktu widzenia radaru interesujący jest pierwszy przypadek, gdy cel staje się źródłem promieniowania wtórnego.

Za pomocą Czas zwłoki sygnał odbity w stosunku do promieniowanego

określać Zakres nachylenia cele

Takie rozwiązanie jest również możliwe: na celu, jeśli jest on „swój”, a nie przeciwnik, instalowany jest nadajnik-odbiornik, zwany pozwanym, lub repeater, który odbiera sygnał sondujący z radaru i wzmacnia go do wystrzelenia. nadajnik. Sygnał odpowiedzi jest odbierany na radarze, a zasięg docelowy określa wzór

, (1.5)

gdzie jest opóźnienie sygnału odpowiedzi w stosunku do sygnału sondującego, jest znanym czasem opóźnienia sygnału w obwodach transpondera.

Wartość należy mierzyć bezwładnościowym zegarem elektronicznym, ponieważ czas opóźnienia sygnałów radarowych jest bardzo mały (od mikro do milisekund).

Na przykład EMW odbity od celu znajdującego się w pewnej odległości D= 150 m od radaru, są opóźnione o 1 µs, a każdy kilometr odległości od celu odpowiada opóźnieniu EMW 1000/150 = 6,7 µs.

Załóżmy, że antena radarowa ma postać prostoliniowego układu R wibratory oddalone od siebie na odległość d(ryc. 1.1, a). Znaczne oddalenie celu od radaru pozwala przyjąć, że wiązki dochodzące z celu do wibratorów są skierowane równolegle pod kątem φ do anteny, a amplitudy elektrycznych sił napędowych (SEM) indukowanych w poszczególnych wibratorach są sobie równe: .

W tych warunkach siły emf sąsiednich wibratorów różnią się jedynie przesunięciem fazowym ψ spowodowanym różnicą toru fal. Ponieważ dla każdej jednostki długości ta biegnąca fala jest opóźniona w fazie o kąt, to

. (1.6)

Dodanie wektorów pola elektromagnetycznego wibratorów pod różnymi kątami ψ \u003d ψ „(ryc. 1.1, b) i ψ \u003d ψ” (ryc. 1.1, c) daje inny wynikowy EMF. Jak widać na rysunku 1.1 i wzorze (1.6), wraz ze zmianą φ zmienia się faza ψ, a w konsekwencji amplituda wynikowego pola elektromagnetycznego w antenie odbiorczej. Oznacza to możliwość znalezienia kierunku celu na podstawie charakterystyk amplitudowych i fazowych kierunkowości anteny.

Ryż. 1.1. Odbiór EMW przez szyk antenowy wibratora liniowego (a) i wykresy wektorowe EMW szyku dla różnych kierunków napromieniowania (b, c)

Jak już wspomniano, głównym powodem powstawania takich charakterystyk była różnica w opóźnieniu fal odbieranych przez poszczególne elementy szyku antenowego. Dlatego też nie tylko radiolokacja, ale także namierzanie radiolinii opiera się na stałości prędkości i kierunku RRW.

Prędkości promieniowe i kątowe celu można znaleźć, obliczając tempo wzrostu zasięgu i kątów w czasie. Preferowana jest zwykle prostsza i dokładniejsza operacja - bezpośredni pomiar tzw. przesunięcia Dopplera częstotliwości nośnej sygnału, spowodowanego ruchem celu.

Przesunięcie częstotliwości Dopplera jest związane z promieniową prędkością ruchu

stosunek obiektów

, (1.7)

gdzie jest długością fali emitowanego sygnału, jest prędkością promieniową względnego ruchu celu.

Jeśli cel zbliży się do radaru lub oddali się od niego, to odbity sygnał pojawi się na radarze odpowiednio wcześniej lub później niż wtedy, gdy cel jest nieruchomy. Z tego powodu faza odbieranej fali ma inne wartości, co jest równoznaczne ze wzrostem częstotliwości sygnału radiowego. Mierząc odebrany (dopplerowski) przyrost częstotliwości, możliwe jest (ponownie ze względu na stałą prędkość RRR) wyznaczenie prędkości promieniowej celu.

Tak jak różnica w czasie opóźnienia sygnału w elementach anteny jest określona przez współrzędne kątowe celu, tak różnica w przesunięciach częstotliwości Dopplera w tych samych (zwykle skrajnych) elementach szyku antenowego jest określona przez szybkość zmian kątowe położenie celu.

Inne właściwości fizyczne EMW to:

Prostoliniowość propagacji w ośrodku jednorodnym, co ma znaczenie przy pomiarze zasilania współrzędnych kątowych i parametrów ruchu;

Możliwość formowania się w wąską wiązkę, zwiększając w ten sposób dokładność, rozdzielczość i odporność na zakłócenia radaru;

Zdolność do odbijania się od przedmiotów;

Możliwość zmiany jego częstotliwości w obecności względnego ruchu celu i radaru.

Tak więc sygnały radarowe odbite od celów zawierają wszystkie informacje o nich, ponieważ wszystkie parametry sygnału (amplituda, częstotliwość, faza początkowa, czas trwania, widmo, polaryzacja itp.) zmieniają się podczas odbicia.

Gdyby Maxwell nie przewidział istnienia fal radiowych, a Hertz nie odkrył ich w praktyce, nasza rzeczywistość byłaby zupełnie inna. Nie mogliśmy szybko wymieniać informacji przez radio i telefony komórkowe eksploruj odległe planety i gwiazdy za pomocą radioteleskopów, obserwuj samoloty, statki i inne obiekty za pomocą radarów.

Jak fale radiowe nam w tym pomagają?

Źródła fal radiowych

Źródłem fal radiowych w przyrodzie są błyskawice - gigantyczne wyładowania elektryczne w atmosferze, których natężenie prądu może sięgać 300 tysięcy amperów, a napięcie - miliard woltów. Podczas burzy widzimy błyskawice. Nawiasem mówiąc, występują nie tylko na Ziemi. Błyskawice wykryto na Wenus, Saturnie, Jowiszu, Uranie i innych planetach.

Prawie wszystkie ciała kosmiczne (gwiazdy, planety, asteroidy, komety itp.) są również naturalnymi źródłami fal radiowych.

w radiofonii, radarze, satelitach komunikacyjnych, łączności stacjonarnej i ruchomej, różne systemy nawigacja wykorzystuje sztuczne fale radiowe. Źródłem takich fal są generatory wysokiej częstotliwości oscylacje elektromagnetyczne, którego energia jest przesyłana w kosmos za pomocą anten nadawczych.

Właściwości fal radiowych

Fale radiowe to fale elektromagnetyczne o częstotliwości w zakresie od 3 kHz do 300 GHz i długości odpowiednio od 100 km do 1 mm. Rozprzestrzeniając się w środowisku, przestrzegają pewnych praw. Podczas przechodzenia z jednego ośrodka do drugiego obserwuje się ich odbicie i załamanie. Nieodłącznie związane są z nimi również zjawiska dyfrakcji i interferencji.

Dyfrakcja lub zginanie występuje, gdy na drodze fal radiowych znajdują się przeszkody, które są mniejsze niż długość fali radiowej. Jeśli ich rozmiary okażą się większe, odbijają się od nich fale radiowe. Przeszkody mogą być pochodzenia sztucznego (konstrukcje) lub naturalnego (drzewa, chmury).

Fale radiowe odbijają się również od powierzchni ziemi. Co więcej, powierzchnia oceanu odbija je o około 50% silniej niż ląd.

Jeśli przeszkodą jest przewodnik prądu elektrycznego, to fale radiowe oddają mu część swojej energii i w przewodniku powstaje prąd elektryczny. Część energii zużywana jest na wzbudzenie prądów elektrycznych na powierzchni Ziemi. Ponadto fale radiowe rozchodzą się od anteny w kółko w różnych kierunkach, jak fale z kamyka wrzuconego do wody. Z tego powodu fale radiowe z czasem tracą energię i zanikają. A im dalej od źródła znajduje się odbiornik fal radiowych, tym słabszy sygnał, który do niego dotarł.

Interferencja lub superpozycja powoduje wzajemne wzmocnienie lub tłumienie fal radiowych.

Fale radiowe rozchodzą się w przestrzeni z prędkością równą prędkości światła (nawiasem mówiąc, światło jest również falą elektromagnetyczną).

Jak wszystkie fale elektromagnetyczne, fale radiowe charakteryzują się długością fali i częstotliwością. Częstotliwość jest związana z długością fali zależnością:

f= c/ λ ,

gdzie f jest częstotliwością fali;

λ - długość fali;

c to prędkość światła.

Jak widać, im dłuższa długość fali, tym niższa jej częstotliwość.

Fale radiowe dzielą się na następujące zakresy: bardzo długie, długie, średnie, krótkie, ultrakrótkie, fale milimetrowe i decymilimetrowe.

Propagacja fal radiowych

Fale radiowe o różnych długościach nie rozchodzą się równomiernie w przestrzeni.

Ultra długie fale(długość fali 10 km lub więcej) z łatwością omijają duże przeszkody w pobliżu powierzchni Ziemi i są przez nią bardzo słabo pochłaniane, przez co tracą mniej energii niż inne fale radiowe. W konsekwencji rozkładają się również znacznie wolniej. Dlatego w kosmosie takie fale rozchodzą się na odległości do kilku tysięcy kilometrów. Głębokość ich penetracji do środowiska jest bardzo duża i służą do komunikacji z okrętami podwodnymi znajdującymi się na dużych głębokościach, a także do różnych badań z zakresu geologii, archeologii i inżynierii. Zdolność ultradługich fal do łatwego zaginania się wokół Ziemi umożliwia badanie za ich pomocą ziemskiej atmosfery.

Długi, lub kilometr, fale(od 1 km do 10 km, częstotliwość 300 kHz - 30 kHz) również ulegają dyfrakcji, dzięki czemu są w stanie rozchodzić się na odległości do 2000 km.

Średni, lub hektometryczna, fale(od 100 m do 1 km, częstotliwość 3000 kHz - 300 kHz) gorzej omijają przeszkody na powierzchni Ziemi, są silniej pochłaniane, dlatego znacznie szybciej ulegają rozpadowi. Rozciągają się na dystansach do 1000 km.

krótkie fale zachowywać się inaczej. Jeśli nastroimy radio samochodowe w mieście na krótką falę radiową i zaczniemy się ruszać, to w miarę oddalania się od miasta odbiór sygnału radiowego pogorszy się, a w odległości około 250 km całkowicie się zatrzyma. Jednak po pewnym czasie nadawanie radiowe zostanie wznowione. Dlaczego to się dzieje?

Rzecz w tym, że fale radiowe krótkiego zasięgu (od 10 m do 100 m, częstotliwość 30 MHz - 3 MHz) na powierzchni Ziemi bardzo szybko zanikają. Jednak fale opuszczające się pod dużym kątem do horyzontu odbijają się od górnej warstwy atmosfery - jonosfery i wracają z powrotem, pozostawiając za sobą setki kilometrów „martwej strefy”. Co więcej, fale te są już odbijane od powierzchni Ziemi i ponownie kierowane do jonosfery. Wielokrotnie odbite, są w stanie obejść się kilka razy Ziemia. Im krótsza fala, tym większy kąt odbicia od jonosfery. Ale w nocy jonosfera traci zdolność odbijania światła, więc komunikacja na falach krótkich jest gorsza w nocy.

ALE fale ultrakrótkie(metr, decymetr, centymetr przy długości fali mniejszej niż 10 m) nie mogą być odbite od jonosfery. Rozpościerają się w linii prostej, penetrują ją i wznoszą się wyżej. Ta właściwość służy do określania współrzędnych obiektów powietrznych: samolotów, stad ptaków, poziomu i gęstości chmur itp. Ale fale ultrakrótkie nie mogą również omijać powierzchni ziemi. Ze względu na to, że rozchodzą się w zasięgu wzroku, służą do komunikacji radiowej na odległość 150 - 300 km.

Fale ultrakrótkie w swoich właściwościach są zbliżone do fal świetlnych. Ale fale świetlne można zebrać w wiązkę i wysłać do Właściwe miejsce. Tak układa się szperacz i latarka. To samo dzieje się z falami ultrakrótkimi. Są one montowane ze specjalnymi lustrami antenowymi, a wąska wiązka jest wysyłana do właściwy kierunek, co jest szczególnie ważne na przykład w komunikacji radarowej lub satelitarnej.

fale milimetrowe(od 1 cm do 1 mm), najkrótsze fale zasięgu radiowego, są podobne do fal ultrakrótkich. Propagują się również w linii prostej. Ale poważną przeszkodą są dla nich opady, mgła, chmury. Oprócz radioastronomii, szybkiej komunikacji radiowej, znalazły zastosowanie w technologii mikrofalowej wykorzystywanej w medycynie i życiu codziennym.

Submilimetr, czyli decymilimetrowe, fale (od 1 mm do 0,1 mm) zgodnie z klasyfikacją międzynarodową również należą do fal radiowych. W warunkach naturalnych prawie nie istnieją. W widmie energetycznym Słońca zajmują znikomy ułamek. Nie docierają do powierzchni Ziemi, ponieważ są pochłaniane przez parę wodną i cząsteczki tlenu w atmosferze. Tworzone przez sztuczne źródła są wykorzystywane w komunikacji kosmicznej, do badania atmosfer Ziemi i innych planet. Wysoki stopień bezpieczeństwa tych fal dla ludzkiego ciała pozwala na ich zastosowanie w medycynie do skanowania narządów.

Fale submilimetrowe nazywane są „falami przyszłości”. Całkiem możliwe, że dadzą naukowcom możliwość badania struktury molekuł substancji w zupełnie nowy sposób, a w przyszłości być może nawet pozwolą im sterować procesami molekularnymi.

Jak widać, każdy zakres fal radiowych jest wykorzystywany tam, gdzie cechy jego propagacji są wykorzystywane z maksymalną korzyścią.

Ponieważ podczas przesyłania fal elektromagnetycznych odbiornik i nadajnik często znajdują się w pobliżu powierzchni Ziemi, kształt i właściwości fizyczne powierzchni Ziemi znacząco wpłyną na propagację fal radiowych. Ponadto na propagację fal radiowych wpłynie również stan atmosfery.

W górne warstwy atmosfera to jonosfera. Jonosfera odbija fale o długości fali λ>10 m. Rozważmy każdy rodzaj fal osobno.

fale ultrakrótkie

Fale ultrakrótkie - (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.

Ponadto, ponieważ penetrują jonosferę, mogą służyć do przesyłania sygnału do przestrzeń kosmiczna, aby komunikować się ze statkiem kosmicznym. W ostatnim czasie coraz częstsze stają się próby wykrywania innych cywilizacji i przekazywania im różnych sygnałów. Wysyłane są różne komunikaty, wzory matematyczne, informacje o osobie itp.

krótkie fale

Zasięg fal krótkich wynosi od 10 m do 100 m. Fale te będą odbijane od jonosfery. Rozprzestrzeniają się na duże odległości tylko dzięki temu, że będą wielokrotnie odbijane z jonosfery na Ziemię i od Ziemi do jonosfery. Fale te nie mogą przejść przez jonosferę.

Możemy wyemitować sygnał o Ameryka Południowa, ale weźmy to na przykład w centrum Azji. Ten zakres fal jest niejako ściśnięty między Ziemią a jonosferą.

Fale średnie i długie

Fale średnie i długie - (λ to znacznie więcej niż 100 m). Ten zakres fal jest odbijany przez jonosferę. Ponadto fale te dobrze zaginają się wokół powierzchni ziemi. Wynika to ze zjawiska dyfrakcji. Co więcej, im dłuższa długość fali, tym wyraźniejsza będzie ta otoczka. Fale te służą do przesyłania sygnałów na duże odległości.

Radar

Radar polega na wykrywaniu i identyfikowaniu dokładne położenie jakiś obiekt wykorzystujący fale radiowe. Instalacja radarowa nazywana jest radarem lub radarem. Radar składa się z części odbiorczych i nadawczych. Z anteny nadawane są silnie skierowane fale.

Fale odbite są odbierane przez tę samą lub inną antenę. Ponieważ fala jest silnie ukierunkowana, możemy mówić o wiązce radarowej. Kierunek do obiektu jest zdefiniowany jako kierunek wiązki w momencie, gdy odbita wiązka weszła w antenę odbiorczą.

Promieniowanie impulsowe służy do określania odległości od obiektu. Antena nadawcza emituje fale w bardzo krótkich impulsach, a przez resztę czasu odbiera fale odbite.

Odległość jest określana poprzez pomiar czasu przemieszczania się fali do obiektu iz powrotem. A ponieważ prędkość propagacji fal elektromagnetycznych jest równa prędkości światła, obowiązywać będzie następujący wzór.