Использование радиочастотного диапазона

Беспроводная связь

Движения электронов порождает электромагнитную волну, которая распространяется в пространстве. Число ЭМ колебаний в секунду f — частота ЭМ. Расстояние между соседними максимумами — длинной волны лямбда. ЭМ волны в вакууме расспространяются со скоростью света. В общем случае, весь ЭМ спектр разделяется на след диапазоны частот.

f Герц 10^0

10^4

10^8

10^12

10^14

10^16

10^22

10^24

10^4

10^5

10^6

10^7

10^8

10^9

10^10

10^11

10^12

10^13

10^14

10^15

10^16

<----     <-----

------- <------ <--- -->3'

-->1 ------- ---->3

------- <------ <------

------- ------- ------ <--

---->2 -->4 --->5 -------

------- 7<---

--->6 ----->

<--->8

LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF

Рассмотрим беспроводную связь по областям:

1 — Радиодиапазон.

2 — Микроволновый диапазон.

3 — Ифракрасное излучение.

«Видимый свет»

4 — Ультрафиолетовое излучение.

5 — Рентгеновское излучение.

6 — Гамма-излучение.

Второй рисунок «Использование частот в системах связи».

1 - Витая пара.

2 — Коаксиальный кабель.

3 — АМ-радио.

3' — Морская связь.

4 — FM-радио (УКВ).

5 — TV.

6 — Спутниковая связь.

7 — Наземные микроволновые трансляторы.

8 — Оптоволокно.

Радиоволны, микроволны, ИК и видимый свет могут использоваться для передачи информации. Для этого используется амплитудная, частотная, фазовая и другие модуляции сигналов. Ультрафиолет, Рентгеновское, Гамма-изулчение сложно генерировать и модулировать + опасно для здоровья. Длинна волны [м] = скорость света * частоту волны [мегагерцы]. Длинна волны ~= размеру антенны. Если продиффиренцировать, то получается выражение. df = c*lambda^2 dlambda. Зная ширину диапазона длинн волн dlambda, можно узнать диапазон частот df и скорость, которую может обеспечить данных диапазон.

Достоинства: просто сгенироровать, может преодолевать большие расстояния, проходить сквозь стены и огибать здания, расспространятся во всех направлениях. Свойство радиоволн: на низких частотах (>= 10^4, АМ) мощность сигнала резко падает по мере удаления от передатчика, но проходит сквозь препятствия. Соотношения мощности сигнала и удаленности от передатчика ~ 1/r^2. На высоких частотах (>=10^8, УКВ) расспространятся по прямой линии и отражается от препятствий. Частоты (10^6 — 10^8, КВ) поглащаются землей, но в эносфере существует слой, от которого они отражаются. Расстояние для связи практически неограниченно. Используется для дальней связи. Особенности, слой от которого отражаются данные радиоволны существует только ночью.

Использование микроволнового диапазона: распространяется по прямой с расстоянием пучок в диаметре растет. Поэтому должен быть сфокусирован с помощью параболических антенн. У приемника и передатчика антенны должны быть настроены друг на друга. Используются для передачи каналов в междугородних АТС. Расстояние между антенами — десятки км. (На смену им идет оптоволокно). Расстояние между приемником и передатчиком можно грубо оценить L = sqrt (h), где h — высота антенны. Обычно антенны-ретрансляторы устанавливаются через 50-70 км. Недостаток, при отражении могут менять фазу сигнала, могут поглащаться атмосферными осадками (ослабляться).

Использование инфракрасных волн (ИК). Использование для связи на небольших расстояниях (пульт управления TV). ИК ведут себя почти как видимый свет. ИК волны не проходят твердые объекты.

Использование ЭМ волн видимого диапазона. В современных приложениях — связь с использованием лазеров. Связь осуществляется по 2 каналам (принимающий, передающий). Проблема настроить узкий пучок лазера на точечный приемник. Выход — использование линз для расфокусировки луча входного сигнала. Особенность, луч лазера не проходит через туман \ дождь.

Дата добавления: 2015-01-03