Принципы радиосвязи и телевидения. Радиолокация.

Принципы радиосвязи и телевидения. Радиолокация

1. Что такое электромагнитное поле?

2. Что называется электромагнитной волной?

3. Каковы основные характеристики электромагнитной волны?

4. Каково устройство и принцип действия вибратора Герца?

5. В чём состоит научное и практическое значение опыта Герца?

6. Рассказать о истории развития радио в Росс

7. В чём значение опытов А.С. Попова?

8. Какова роль Г.Маркони в развитии радиосвязи?

История появления радиосвязи

В истории человечества одним из первых средств связи были сигнальные костры, В Древней Греции уже применялся простейший код - костровый дым трех цветов. С помощью цветовых сочетаний можно было передавать информацию. Во времена Ньютона появились подзорные трубы, что позволило создать систему костровой связи с ретрансляторами, находящимися на расстоянии, большем 10 км.

Первым устройством оптической связи считается семафорный телеграф Шаппа, появившийся в 1791г. Ретрансляторная станция представляла собой сооружение, похожее на замок. Наверху располагался огромный Н-образный шарнирный механизм, длина одного плеча которого была 5 м. Оператор, находившийся внутри башни, с помощью веревочных тяг приводил в движение Н-образное соединение, которое меняло свою конфигурацию, образуя около 40 различных фигур - 26 букв латинского алфавита, цифры, точку и запятую.

Расстояние между станциями достигало нескольких километров. Имеются сведения, что в течение 20 мин можно было телеграфировать сообщение на расстояние в несколько сотен километров.

К 1840 г., в период наивысшего расцвета семафорного телеграфа, общая протяженность его сети составляла примерно 5000 км. Она охватывала всю Европу. Самая длинная линия такого "оптического"-телеграфа протяженностью 1200 км была построена в 1839 г. между Петербургом и Варшавой.

Начало развитию электросвязи было положено в 1837 г., когда американским художником и изобретателем С.Морзе был создан телеграфный аппарат. По-видимому, особое графическое видение предметов помогло этому художнику создать сохранившую свое значение до наших дней азбуку, в которой каждая буква алфавита зашифрована сочетанием точек и тире. Телеграф получил образное название "говорящая молния". Телеграфные провода, подвешенные на столбах, простирались на многие километры.

В 1876 г. американским инженером А.Г.Беллом был изобретен телефон.

Опыты Герца открыли перед человечеством возможность применения радиоволн для осуществления связи.

7 мая 1895 г. А.С.Попов публично демонстрировал радиоприемник, а в сентябре того же года, присоединив к схеме телеграфный аппарат Морзе, вел запись принимаемых сигналов на ленту.

Схема радиосвязи

Принцип работы радиосвязи (для того, чтобы осуществить радиосвязь)

1) Задающий генератор вырабатывает гармонические колебания высокой частоты (несущая частота более 100 тыс. Гц).

2) Микрофон преобразует механические звуковые колебания в электрические той же частоты.

3) Модулятор изменяет по частоте или амплитуде высокочастотные колебания с помощью электрических колебаний низкой частоты.

4) Усилители высокой и низкой частоты усиливают по мощности высокочастотные и звуковые (низкочастотные) электрические колебания.

5) Передающая антенна излучает модулированные электромагнитные волны.

6) Приемная антенна принимает электромагнитные волны.

Электромагнитная волна, достигшая приемной антенны, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.

7) УВЧ.

8) Детектор выделяет из модулированных высокочастотных колебаний низкочастотные колебания.

9) УНЧ.

10) Динамик преобразует электромагнитные колебания в механические звуковые колебания.

Для передачи звукового сигнала используют электромагнитные волны, амплитуду которых меняют в соответствии со звуковой частотой.

1. Амплитудная модуляция - изменение амплитуды колебаний высокой (несущей) частоты колебаниями низкой (звуковой) частоты.

В радиотехнике применяется несколько видов модуляций: амплитудная, частотная, фазовая и другие.

2. Детектирование (демодуляция) - выделение из модулированных колебаний высокой частоты звукового сигнала, т. е. колебания низкой частоты.

Детектирование осуществляется устройством, содержащим элемент с односторонней проводимостью: вакуумный или полупроводниковый диод-детектор.

Схема простейшего радиоприёмника

Детекторный радиоприемник состоит из колебательного контура, антенны, детектора (диода), конденсатора постоянной емкости, телефона. В контуре принятая радиоволна возбуждает модулированные колебания. Конденсатор переменной емкости настраивает контур в резонанс с принятой радиоволной. Модулированные колебания ВЧ подаются на детекторный каскад. После прохождения детектора составляющая тока ВЧ идет через конденсатор постоянной емкости, а составляющая тока НЧ идет на обмотки катушки телефона.

Радиолокация - обнаружение и точное определение местонахождения объектов с помощью радиоволн.  R=c · t/2

Устройство детекторного радиоприемника

Рис. 6. Детекторный радиоприемник

В основе принципа лежит свойство отражения электромагнитных волн.

Наиболее широко применяют радиолокацию в авиации, на флоте и в космонавтике. Очень большое значение имеет она в военном деле. Радиолокационным методом измерили расстояние от Земли до Луны и планет Солнечной системы.

Виды радиосвязи

1. телевидение

2. радиорелейные линии связи

3. космическая связь

4. развитие радиоэлектроники

5. глобальная система связи

Экологическая безопасность электромагнитных излучений (ответить на вопросы)

·                     Что называется радиосвязью?

·                     Какой процесс называется модуляцией?

·                     Что называется детектированием?

·                     Что представляет собой ионосфера?

·                     Что такое радиолокация и где она применяется?

Решение задач (решить)

1.       На какой частоте корабли передают сигналы бедствий SOS если по Международному соглашению длина волны равна 600 м?

2.       Определить период колебаний в колебательном в колебательном контуре, излучающем электромагнитные волны длиной 450 м.

3.       Радиосигнал, посланный на Луну, отразился и был принят на Земле через 2,5с после посылки. Определить расстояние от Земли до Луны.

Радиолокация

Кроме телевидения и радиовещания, очень важное значение в нашей жизни имеет радиолокация. Радиолокация – это определение и обнаружение местоположения различных объектов при помощи радиоволн.

Радиолокация широко распространена в радиосвязи. Радиолокация осуществляется при помощи прибора – радиолокатора.

 Рис. 8. Радар

В радарах антенны передающая и приемная соединены вместе, радиолокатор – это комбинация приемника и передающего устройства. Работает радиолокатор в импульсном режиме

Рис. 9. Принцип работы радиолокатора

Импульсный режим составляет одну миллионную секунды. Посылается сигнал – и радар автоматически переключается на прием этого сигнала, свойства работы радара основаны на том, что электромагнитная волна способна отражаться от поверхности. Вот этот отраженный сигнал радар и принимает в тот момент времени, когда он работает на прием. Расстояние до цели при помощи радара определяются по формуле, которую используют при расчетах: S = с · Δt / 2

В этой формуле представлено расстояние до цели (S), скорость электромагнитной волны (с) – величина постоянная и соответствует скорости в 300 000 км/с, время от момента подачи сигнала до момента приема сигнала, деленное пополам, так как сигнал идет до цели и обратно. Радиолокация используется не только на земле, но и в астрономии для обеспечения взаимосвязи между различными космическими телами и Землей. Определение расстояния до Луны было осуществлено с помощью радиолокатора. Был послан сигнал, получен отраженный сигнал, в результате чего уточнили расстояние от Земли до Луны.

Сегодня в астрономии радиолокация занимает свое особое место, радиоастрономия – это один из видов очень серьезных, быстроразвивающихся частей науки.

Скачано с www.znanio.ru