Аурика Луковкина - Радиотехника. Шпаргалка

В распространении радиоволн всех диапазонов (за исключением очень коротких, длиной λ < 10 м) важную роль играет ионосфера. Это верхние сильно разряженные слои атмосферы, находящиеся на высоте свыше 100 км над поверхностью Земли и в значительной степени ионизированные под действием солнечного и космического излучения. Особенности распространения радиоволн в ионосфере практически полностью определяются концентрацией в ней свободных электронов, подвижность которых на несколько порядков выше подвижности ионов Концентрация электронов в ионосфере зависит не только от высоты над поверхностью Земли, но также от времени года, времени суток, солнечной активности; кроме того, она подвержена быстрым изменениям случайного характера.

При взаимодействии электромагнитной волны со свободными электронами показатель преломления ионосферы зависит от концентрации N , а также от частоты колебаний ω :

, (11)

где ε и m – заряд и масса электрона;

ε 0– электрическая постоянная вакуума.

Распространение электромагнитных волн в ионосфере сопровождается поглощением энергии, обусловленным соударениями электронов с другими заряженными частицами.

Мощность, поглощаемая единицей объема среды электропроводностью s , определяется законом Джоуля – Ленца:

P = σЕ 2, (12)

где Е – эффективное значение напряженности электрического поля.

Электропроводность ионосферы при ωτ >> 1 равна:

, (13)

где электропроводность в постоянном ( ω = 0) электрическом поле,

τ – среднее время свободного пробега электрона.

С увеличением частоты электромагнитной волны уменьшается ее поглощение в ионосфере.

Мириаметровые волны.

при любом угле падения отражаются от нижней границы ионосферы, практически не проникая в ионизированный слой и мало поглощаясь им. Для длинных волн Земля является хорошим проводником, их отражение происходит практически без потерь энергии.

Возникает поверхностная волна, которая в силу большой длины волны огибает (дифрагирует) препятствия на своем пути (в том числе кривизну земной поверхности) и распространяется на несколько сотен километров.

Гектометровые волныраспространяются с образованием пространственной и поверхностной волн Интенсивность пространственной волны в этом диапазоне меньше, чем мириаметровых волн. В дневное время связь на гектометровых волнах осуществляется только посредством поверхностной волны.

Дальность связи при этом меньше, чем на мириаметровых волнах, при той же мощности передатчика, так как потери энергии поверхностной волны в толще Земли быстро растут с повышением частоты. В ночное время существенную роль при приеме на гектометровых волнах играют поверхностные и пространственные волны. Условия распространения пространственной волны в ионосфере меняются, что приводит к случайным изменениям интенсивности результирующей волны – замиранию радиоволн.

Декаметровые волны.

Отражение от ионосферы происходит если угол падения превышает предельное значение а пред. Главную роль в радиосвязи на декаметровых волнах играет пространственная волна. Особенностью приема в этом диапазоне является существование зон молчания.

Метровые волныне отражаются ионосферой, радиосвязь можно осуществлять только с помощью поверхностной волны, которая практически не дифрагирует и распространяется вдоль поверхности Земли прямолинейно.

Радиотехничесаяэлектрическая цепь, предназначенную для выполнения каких-либо операций с сигналом сообщения и радиосигналами. Радиотехнические цепи принято разделять на два класса – (линейные и нелинейные цепи), отличающиеся по своим свойствам и математическому описанию.

Цепь является линейной, если линейны составляющие ее элементы. Элемент, подчиняющийся закону Ома, называют линейным. Жестких границ в природе нет. Один и тот же элемент в одних условиях проявляет себя как линейный, в других – как нелинейный.

Типичными нелинейными элементами, часто используемыми в радиотехнических цепях и устройствах, являются электронные приборы (электронные лампы, полупроводниковые диоды, транзисторы).

Электрические свойства линейной радиотехнической цепи определяются индуктивностью L , емкостью C и сопротивлением R .

Если эти параметры не зависят от времени, радиотехническую цепь называют цепью с постоянными параметрами. Важную роль в радиотехнике играют цепи, параметры которых являются функцией времени.

Цепь с зависящими от времени параметрами называют параметрической. В реальной системе имеются как сосредоточенные, так и распределенные по ее длине параметры L, R, C (проводники, соединяющие элементы между собой и т. д.).

Системы с сосредоточенными параметрами называют квазистационарными. Напряжение на различных участках квазистационарнойсистемы и силы тока в них зависят только от времени и не зависят от координат.

В ряде случаев L, R, C – параметры системы – принципиально нельзя считать сосредоточенными, так как они равномерно распределены по всей длине системы (например, длинные линии и антенны). Размеры систем с распределенными параметрами сравнимы с длиной волны, поэтому сила тока в них и напряжение зависят не только от времени, но и от координат.

Линейные системы описываются линейными алгебраическими или дифференциальными уравнениями в полных производных по времени в случае квазистационарных систем или в частных производных по времени и координате в случае волновых систем.

Параметрические системы описываются линейными дифференциальными уравнениями с переменными (т. е. зависящими от времени) коэффициентами.

Важным свойством линейных систем как с постоянными, так и с переменными параметрами является справедливость для них принципа суперпозиции: отклик линейной системы на внешнее воздействие, являющееся суммой нескольких воздействий, может быть получен как сумма (суперпозиция) откликов на каждое воздействие в отдельности.