Журнал радіо 2 номер 1946 рік

Амбітна мета компанії MediaTek - сформувати співтовариство розробників гаджетів з фахівців по всьому світу і допомогти їм реалізувати свої ідеї в готові прототипи. Вже зараз для цього є всі можливості, від міні-спільнот, в яких можна подивитися чужі проекти до прямих контактів з справжніми виробниками електроніки. Почати проектувати гаджети може будь-який талановитий розробник - поріг входу дуже низький.

Журнал Радіо 2 номер 1946 рік. Дециметрові і сантиметрові хвилі

інж. А. І. Іоффе

Ще більші можливості відкриваються перед застосуванням цих хвиль для мирних цілей. В цьому відношенні представляє інтерес затверджене Американської федеральної комісією зв'язку розподіл частот. Розподілені і зафіксовані частоти до 30 000 Мс, т. Е. Застосування радіохвиль до 1 cm довжиною. З спектра частот від 5 000 до 30 000 Мс (довжина хвиль від 0 до 1 cm) радіоаматорам відводяться наступні діапазони: 5 220-5 650 Мс (λ = 5,72-5,31 cm), 10 000-10 500 Мс ( λ = 3-2,85 cm) і 21000 - 22 000 Мс (λ = 1,43-136 cm). Решта діапазони цього спектру частот закріплені за урядовими службами Америки. Вироблене розподіл, яке дуже широко обговорювалося в американської технічної і радіоаматорського друку, показує, що цим хвилям надають досить серйозне значення.

Тому вкрай важливим і цікавим є знайомство з властивостями хвиль дециметрового та сантиметрового діапазонів, зі способами їх отримання і використання. Це особливо важливо тому, що з'явилися нові методи порушення таких хвиль, нові лампи-клістрони (електронно-променеві генератори), дискові лампи (спеціальні трьохелектродні лампи), нові коливальні контури - ендовнбратори або порожнисті резонатори і ряд інших елементів, що раніше не застосовувалися. І навіть кристалічний детектор в оновленій конструкції починає все ширше застосовуватися в прийомних і нзмерітельно-індикаторних схемах.

З метою більшої простоти і зручностей всі електромагнітні хвилі, що застосовуються в радіотехніці, домовилися поділяти на наступні діапазони:

1) довгі хвилі - довжиною менше 3 000 т,

2) середні або радіомовні хвилі - від 3 000 до 200 т

3) проміжні хвилі - від 200 до 50 т,

4) короткі хвилі - від 50 до 10 т,

5) ультракороткі хвилі - від 10 до 0,01 т.

У свою чергу ультракороткі хвилі в залежності від довжини поділяються на такі діапазони:

метрові хвилі - від 10 до 1 т, дециметрові хвилі - від 1 m до 10 cm, сантиметрові хвилі - від 1С до 1 ст. Кожному діапазону волі відповідають свої частоти. Для будь-якої хвилі частота коливань може бути легко визначена, так як твір довжини хвилі (/) на частоту коливань (f) є величина постійна і рівна швидкості поширення радіохвиль (с) 299 820 000 т в секунду або, округляючи, 3. 10 8 т в секунду.

λ f = c = 3.10 8.

де λ - довжина хвилі в метрах, а f - частота в періодах в секунду.

Мал. 1. Вплив крівизни
земної поверхні на
дальність чутності
станції

Таким чином, нас будуть цікавити, дециметрові і сантиметрові хвилі, що мають частоту коливань від 300 до 30 000 Мс [де Мс - мегациклів - один мільйон циклів (періодів) в секунду].

У чому особливості цих хвиль в порівнянні з радіохвилями іншихдіапазонів? Чи мають цікавлять нас хвилі будь-які спеціальні, і тільки їм притаманні властивості?

Основна відмінність дециметрових і сантиметрових хвиль від електромагнітних хвиль інших діапазонів полягає в характері їх поширення. Довгі, середні, короткі і навіть найбільш довгі хвилі метрового діапазону мають здатність зустрічаються на їх шляху препяствія, огинаючи їх так як величина препятсвій порівнянна з довжиною хвилі або менше її. огибания
е вельми великих перешкод або кривизни земної поверхні пояснюється відбитому радіохвиль від верхніх іонізації шарів атмосфери, що оточує землю, так званої іоносфери. Дециметрові і саітіметровие хвилі цієї властивості не мають. Вони поширюються строго прямолінійно, як промені соета, і вимагають прямої (геометричній) видимості між передавачем і приймачем. За характером сарего поширення дециметрові і сантиметрові хвилі повністю підкоряються законам геометричній оптики.

При наявності на шляху поширення гір »будівель, дерев і т. П. Дециметрові хвилі, дійшовши до такого перешкоди, відбиваються від нього, не проходячи далі. При цьому характер отражеяія залежить від провідності, яку має перешкоду. Чим вище провідність, тим краще відображення і менше поглинання. Залежно від величини відображення і поглинання можна визначити, що являє собою відбиває поверхня, т. Е. Гора чи це, дерева або кам'яна будівля. Ця обставина дуже важливо, так як дає можливість на порівняно далекій відстані, не бачачи предметів, визначити не тільки їх наявність на шляху поширення, але і їх характер. Цікаво з'ясувати, якої величини повинні бути предмети, щоб отримати від них відображення і, отже, мати можливість виявити їх.

Розміри предметів, які можна виявити, порівняно невеликі. Якщо лінійні розміри предмета перевищують у кілька разів довжину хвилі, то такий зраджує дає достатнє відображення і може бути виявлений. Заколисати обставина має важливе значення і використано в радіолокаційної апаратури, приладах виявлення і інших подібних приладах.

Прямолінійний характер поширення дециметрових і сантиметрових хвиль для цілей зв'язку має певні переваги. Ці переваги полягають в тому. що якщо не вжити заходів до збільшення дальності (як це зробити - ми розберемо в подальшому), то хвилі цих діапазонів мають обмежений радіус дії. Це дає можливість на порівняно невеликій площі використовувати велику кількість радіостанцій без- взаємних перешкод. При необхідності збільшити дальність дії треба врахувати вплив кривизни земної поверхні, яка може екранувати передавальну станцію від приймальні. Тому що передають і прийомні антени треба піднімати високо. Чим більше повинна бути дальність зв'язку, тим вище повинні бути підняті антени.

Вплив кривизни земної поверхні на дальність зв'язку ілюструє рис. 1. Дійсно, зв'язок між пунктами А і Б на дециметрових н сантиметрових хвилях неможлива, так як між цими пунктами відсутня пряма геометрична видимість. І в той же час радіозв'язок між пунктами В і Г не дивлячись на велику дальність, може бути здійснена за рахунок підйому антен і отримання таким чином прямої видимості. Дальності дії радіозв'язку на хвилях цього діапазону в залежності: від висоти підйому передавальної і, прийомних антен і може бути легко определана по такому співвідношенню

Таким чином, незалежно від потужності передавача і чутливості приймача радіозв'язок не може бути здійснена, якщо відсутня пряма видимість між станціями. Необхідність прямої видимості для радіозв'язку на дециметрових і сантиметрових хвилях змушує відповідно розташовувати станції. Їх прагнуть помістити на високих будівлях, вежах, горах або інших піднесених пунктах, з тим щоб величина відстані r ло формулою була більше, ніж необхідна дальність при обраних висотах Н1 Н2. При цьому величини H1 і Н2 визначаються від вершини антени до основи будівлі, гори і т. Д.

Мал. 2. Збільшення
дальності передачі при
застосуванні
параболліческіх
відбивачів

Деякі вважають, що дециметрові і сантиметрові хвилі мають спрямованими властивостями вже самі по собі, т. Е. В силу притаманних їм особливостей. Таке уявлення є глибоко помилковим і засноване на непорозуміння. Всі електромагнітні хвилі не мають спрямованості, і в цьому відношенні дециметрові і сантиметрові хвилі не уявляють виключення. Відносно спрямованості всі електромагнітні хвилі можуть бути порівняні зі звичайною електричною лампою. Дійсно, якщо електричну Ламлі не поміститься в відбивач або рефлектор, то світло її видно з усіх боків. Для того щоб світловий потік направити в якомусь одному напрямку, лампу треба забезпечити відбивачем або помістити її в рефлектор. Тоді світловий ноток лампи вийде спрямованим, як це, наприклад, має місце в автомобільній фарі. Помістивши лампу в прожектор, що дає вузький спрямований промінь і посилює оптику, отримують велику освітленість в одному тільки напрямку, при цьому яскравість променя в багато разів перевершує яскравість самої лампи.

Подібне явище спостерігається і щодо радіохвиль. Для отримання спрямованості радіохвиль необхідно застосовувати електричні рефлектори або прожектори. Такі електричні рефлектори або прожектори в дійсності і створюються системами спрямованих антен. Тому тільки антени і визначають спрямовані властивості, і це в рівній мірі відноситься як до передавальних, так і до прийомних антен.

Чому ж, якщо самі по собі радіохвилі не мають спрямованості, на дециметрових і сантиметрових хвилях легко отримати гостру спрямованість і важко її отримати, наприклад, на середніх хвилях? Ніякого протиріччя в цьому немає. Майже всі спрямовані антени представляють собою систему напівхвильових випромінювачів (диполів), розташованих один від одного на певній відстані, що вимірюється частками довжини хвилі, наприклад, на відстані напівхвилі. Таке взаємне розташування елементів антени для отримання спрямованості визначає її розміри і можливість її здійснення. Взявши навіть коротку хвилю, наприклад 20 метрову, отримаємо, що спрямована антена буде досить великий і громіздкою. Її довжина, рівна декільком довжинах хвиль, доходить до 50 - 80 m, а висота до 20-30 т. Така ж антена для хвилі в 20 сантиметрів матиме всі лінійні розміри в 100 разів менші і представлятиме маленьке і легко здійсненне спорудження.

Мал. 3. Приймальна і передають
антени радолокаціонной
станції, що працює на
сантиметрових хвилях

Оскільки розміри спрямованих антен залежать від довжини хвилі, абсолютно ясно, що створення спрямованої антени для середніх хвиль є справою виключно важким, в той час як побудувати таку антену для дециметрових або сантиметрових хвиль в технічному відношенні просто. При такому порівняльному визначенні розмірів спрямованих антен ми умовно прийняли, що антени для середніх, коротких і дециметрових хвиль однакові. Насправді для дециметрових і сантиметрових хвиль антени з гострою спрямованістю (т. Е. При вузькому пучку поширення) виконуються інакше. Для хвиль цього діапазону застосовні спрямовані отражателн оптичного, типу, подібні відбивачам світлових прожекторів. При цьому відбивач може бути виконаний або з суцільних металевих листів, або з окремих проводів. Істотним є лише певне дотримання геометричної форми, наприклад півсфери, параболоїда або інших фігур обертання. Такий відбивач великою мірою подібний до відбивачу світлового прожектора. Відбивач дає не тільки спрямований пучок, а й посилення енергії в напрямку поширення, як це відбувається в звичайному прожекторе.

Вплив посилення, що дається спрямованим відбивачем типу параболоїда, показано на рис. 2.

На цьому малюнку приведені теоретичні розрахункові відстані, які виходять при різних передавальних і прийомних антенах і потужності випромінювання передавача в 0,1 W, довжині хвилі λ = 10 cm і рівні шумів приймача в 15 db.

З цього теоретичного розрахунку видно, що застосування параболічного відбивача різко збільшує розрахункову дальність, що перевищує в багато разів практично досяжні межі. Хоча насправді такі відстані не вдаються і не можуть бути отримані, так як в цьому розрахунку не враховані кривизна земної поверхні, поглинання хвилі і вплив шляху поширення, все ж дається досить наочний приклад, якими невеликими потужностями можна обмежитися при застосуванні гостронаправлених антен.

Потужності, які потрібні для зв'язку на дециметрових і сантиметрових хвилях, невеликі. Це пояснюється тим, що, по-перше, застосовуються антени з великою спрямованістю, а, по-друге, відсутністю індустріальних і атмосферних перешкод на цих частотах.

Зроблені спостереження і вимірювання перешкод показують, що частота індустріальних і атмосферних перешкод збігається головним чином з частотами радіомовного діапазону. У міру вкороченні хвилі л, отже, збільшення частоти коливань заважає вплив перешкод зменшується. Практично на частотах дециметрових і сантиметрових хвиль перешкоди абсолютно не позначаються. Це має дуже важливе значення для високоякісної передачі і здійснення надійно діючих ліній зв'язку в умовах, де радіозв'язок на більш довгих хвилях неможлива, наприклад, в місцях з частими грозами або сильними індустріальними перешкодами.

Неухильне збільшення числа діючих радіостанцій, впровадження нових ліній зв'язку та радіослужб створюють «тісноту в ефірі». Станції починають заважати один одному і поява нової, загрожує роботі сусідніх з нею по частоті. В цьому відношенні зв'язок на дециметрових і сантиметрових хвилях дозволяє одночасну роботу більшої кількості радіопередавачів без взаємних перешкод. Ширина смуги частот, яка забезпечує відсутність взаємних перешкод, для двох працюючих станцій при амплітудної модуляції приймається рівною 10 кс. Можливе число одночасно працюючих станцій з точки зору розносу частот наведено в таблиці 1.

Дані таблиці 2 показують, що навіть при частотної модуляції дециметрові і сантиметрові хвилі дають можливість розмістити досить велику кількість станцій. Ця обставина є вже в даний час вельми важливим і в недалекому майбутньому придбає ще більшого значення, так як «заповнення ефіру» відбувається вкрай швидко.

Цим ми закінчуємо розгляд основних загальних питань, що характеризують властивості дециметрових і сантиметрових хвиль і відмінність їх від більш довгих радіохвиль.