Особенности распространения электромагнитных волн

Теоретическое предсказание Максвелла (1961 г.) о существовании электромагнитных волн было экспериментально подтверждено Г. Герцем в 1895 г. В настоящее время электромагнитные волны получили широкое практическое применение для передачи информации (радиовещание, телевидение и др.).

Рассмотрим кратко общие принципы передачи информации с помощью электромагнитных волн и некоторые особенности, возникающие при распространении электромагнитных волн различного диапазона.

Для передачи информации с помощью электромагнитной волны необходимо изменять по некоторому, заранее согласованному закону ее параметры (амплитуду, частоту или начальную фазу), т.е. модулировать эти параметры, причем частота модуляции W должна быть значительно меньше частоты основной (несущей) волны. В соответствии с этим различают 1) амплитудную модуляцию, когда значение амплитуды изменяется со временем по закону E=E0(1+mcosWt), где называется глубиной модуляции; 2) частотную модуляцию: w=w0(1+mcosWt); 3) фазовую модуляцию j=j0(1+mcosWt). Каждый из видов модуляции имеет определенные преимущества и соответственно область использования, однако рассматривать это в данном пособии не будем.

В технике связи используются электромагнитные волны, длина волны которых лежит в диапазоне 10⁴-10^{-2 м. Этот диапазон обычно разбивается на ряд более узких интервалов, каждый из которых связан с особенностями распространения электромагнитных волн с различной длиной волны в земных условиях, имеет свою область применения.}

Длинные электромагнитные волны (l=10⁴...10³ м) распространяются в пределах всей поверхности Земли, огибая ее вследствие дифракции, и пригодны для дальнейшей радиосвязи. Однако длинные волны требуют значительной мощности в излучателях (~10²...10³ кВт), что является их недостатком.

Примерно такими же характеристиками обладают и электромагнитные волны средневолнового диапазона (l»10³...10² м), однако их дальнейший прием не всегда надежен.

Короткие волны (l=10²...10¹ м) не могут огибать земную поверхность и распространяются за счет отражения от верхних, ионизированных слоев атмосферы (ионосферы) — рис. 24.2. Короткие волны позволяют осуществлять дальнюю радиосвязь при малых мощностях излучателя (~1...10 Вт), однако условия отражения от ионосферы не являются стабильными и поэтому такая связь менее надежна.

Рис. 24.2

Ультракороткие волны (l=10¹...10⁰ м) распространяются подобно световым волнам на дистанцию прямой видимости и применяются для оперативной радиосвязи на малых расстояниях. Однако высокая частота ультразвуковых волн позволяет передавать с их помощью значительные объемы информации, что используется в телевидении.

Для дециметровых волн (l=10⁰...10^{-1 м) ионосфера прозрачна, что позволяет использовать их для космической и спутниковой связи.}

Сантиметровые волны используются в радиолокации.

Дата добавления: 2015-06-04