Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Cywilna łączność radiowa

 Komentarze do artykułu

Używanie anten o zauważalnie niekołowej charakterystyce promieniowania zmniejszy zakłócenia powodowane przez nadajniki korzystające z tej samej częstotliwości, co radio, którego chcesz używać. Te same anteny pozwalają określić kierunek do stacji radiowej - znaleźć ją, co jest niezbędne do określenia swojej lokalizacji lub lokalizacji stacji radiowej.

W tym artykule omówiono, jak można to zrobić za pomocą anteny pętlowej.

Możesz określić kierunek nadejścia fal radiowych za pomocą namierzacza - odbiornika radiowego wyposażonego w antenę kierunkową. Radionawigacja pozwala rozwiązać szereg ważnych problemów praktycznych, głównie o charakterze nawigacyjnym. Na przykład, jeśli zainstalujesz odbiornik radiolokacyjny na jakimś poruszającym się obiekcie (samolocie, statku itp.), którego lokalizacja jest nieznana, to po określeniu za jego pomocą kierunku nadejścia fal radiowych z dwóch lub trzech znanych nadajników radiowych, możesz również dowiedzieć się, w którym miejscu aktualnie znajduje się interesujący Cię obiekt. Jak to się robi, pokazano na ryc. 1.

Najpierw wyznacz kąt f1 pomiędzy kierunkiem południka N a kierunkiem nadejścia sygnału radiowego z pierwszego nadajnika ("Mayak 1"). Następnie na mapie nawigacyjnej przez punkt, w którym znajduje się ten nadajnik, rysowana jest linia (namiar) pod kątem f1 do południka. Te same konstrukcje są przeprowadzane dla drugiego nadajnika („Mayak 2”). Punkt przecięcia łożysk będzie odpowiadał położeniu poruszającego się obiektu.

Często radionawigacja rozwiązuje inne problemy. Za pomocą namierzaczy rozmieszczonych w różnych miejscach określa się kierunek nadejścia sygnału radiowego z tego samego nadajnika i po naniesieniu uzyskanych w ten sposób namiarów na mapę lokalizuje się sam nadajnik w punkcie ich skrzyżowania (ryc. 2).

Aby określić kierunek nadejścia sygnału radiowego, zaproponowano wcześniej niż inne użycie anteny pętlowej. Aby zrozumieć jej właściwości kierunkowe, przypomnijmy sobie budowę fali elektromagnetycznej, którą ilustruje ryc. 3. Tę liczbę można znaleźć w dowolnym podręczniku inżynierii radiowej.

Fala elektromagnetyczna składa się z pól elektrycznych E i magnetycznych H oscylujących z częstotliwością nadajnika. Pola te są do siebie prostopadłe, a ponieważ sama fala jest poprzeczna, są również prostopadłe do kierunku jej propagacji C. Kierunek wektora pola elektrycznego E określa polaryzację fali, która może być pozioma, pionowa i arbitralny. Przy długich i średnich długościach fal ziemia, a zwłaszcza morze, mają dobrą przewodność elektryczną, więc fale o polaryzacji poziomej w pobliżu ich powierzchni (a tam zwykle znajduje się odbiornik) są znacznie tłumione. Z tego powodu wszystkie nadajniki pracujące w zakresie fal długich i średnich emitują fale spolaryzowane pionowo, których pole elektryczne jest zawsze prostopadłe do powierzchni przewodzącej.

Antena pętlowa to płaska cewka, której liczba zwojów zależy od zasięgu działania anteny. Przy krótszych falach może zawierać jeden lub więcej zwojów, a przy dłuższych falach jest znacznie większy. Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej fala radiowa docierająca do ramy indukuje w niej pole elektromagnetyczne, ale aby tak się stało, pole magnetyczne musi przeniknąć przez cewki ramy. Przejdźmy do rys. 4, która przedstawia widok z góry pionowej anteny pętlowej. Jeżeli fala radiowa przechodzi wzdłuż osi ramki (f=0° lub 180°), to jej pole magnetyczne nie przenika przez zwoje ramki i nie ma odbioru. Jeżeli fala jest prostopadła do osi ramy (f=90° lub 270°), to sygnał indukowany w jej zwojach jest maksymalny. SEM indukowane w ramce przez fale radiowe docierające pod innymi kątami f do jej osi jest proporcjonalne do sinusa tych kątów.

Wykres zależności pola elektromagnetycznego indukowanego w ramce od kąta nadejścia fali nazywany jest charakterystyką promieniowania. We współrzędnych biegunowych ma postać dwóch okręgów stykających się ze sobą w miejscu kadru (ryc. 4).

Wyszukiwanie kierunku za pomocą anteny pętlowej najlepiej wykonywać nie przy maksimum, ale przy minimalnym odbiorze, ponieważ ten drugi jest znacznie wyraźniejszy, a ustalanie kierunku jest dokładniejsze. Wzór promieniowania ma dwa minima, więc namiar jest określany niejednoznacznie. Najczęściej wiadomo, po której stronie znajduje się nadajnik, a jeśli ta informacja nie jest dostępna, wówczas można skorzystać z jednej z metod uzyskania jednokierunkowej charakterystyki promieniowania. Na przykład użyj ramki i dookólnej anteny biczowej do odbioru i dodając sygnały z dwóch anten o określonych amplitudach i fazach (amplituda musi być równa, a fazy są przesunięte o 90 °), zrekompensuj jedno z maksimów wzór promieniowania ramki, odpowiednio zwiększając drugi. W takim przypadku uzyskany zostanie tak zwany kardioidalny wzór promieniowania, który ma jedno „rozmyte” maksimum i jedno ostre minimum.

Wszystko byłoby dobrze, gdyby fale radiowe docierały do ​​odbiornika, rozchodząc się po powierzchni Ziemi. Ale w ten sposób nadchodzi fala powierzchniowa, otaczająca Ziemię z powodu dyfrakcji. Zasięg jego rozprzestrzeniania się z reguły wynosi kilkaset kilometrów. Ale w nocy, na falach średnich i długich, pojawia się kolejna fala przestrzenna, w wyniku odbicia od jonosfery i rozchodzenia się na tysiące kilometrów. Dzieje się tak, ponieważ górne warstwy atmosfery (jonosfera) są silnie zjonizowane przez promieniowanie słoneczne i kosmiczne, w wyniku czego przewodzą prąd elektryczny i odbijają fale radiowe. W ciągu dnia, w zakresach fal długich i średnich, fale jonosferyczne są silnie absorbowane. Przy krótkich długościach fal absorpcja jest mniejsza, a jonosferyczne fale nieba docierają o każdej porze dnia. Fala jonosferyczna dociera do kadru nieco z góry, pod kątem b do horyzontu (ryc. 5).

Polaryzacja fali na niebie jest nieprzewidywalna ze względu na obrót płaszczyzny polaryzacji w plazmie jonosferycznej namagnesowanej ziemskim polem magnetycznym.

Obecność fal nieba w punkcie odbioru prowadzi do błędu w ustalaniu kierunku, który otrzymał specjalną nazwę błędu „nocnego”. Aby zrozumieć, jak to powstaje, spróbujmy za pomocą ryc. 6 zbuduj wolumetryczną charakterystykę promieniowania anteny pętlowej. Jeśli fala 1 spolaryzowana pionowo pochodzi z kierunku poziomego pod kątem f=90° i b=0°, to odbiór jest maksymalny. Jeśli zwiększysz kąt b (fala 2 na ryc. 7), siła sygnału nie ulegnie zmianie, ponieważ wektor pola magnetycznego fali H nadal pozostanie równoległy do ​​​​osi ramki, a samo pole magnetyczne będzie przenikać przez jego cewki. Odbiór będzie maksymalny nawet wtedy, gdy fala opada pionowo w dół, pod warunkiem, że wektor H jest równoległy do ​​osi kadru. Rozważania te umożliwiają narysowanie trójwymiarowej charakterystyki promieniowania ramy w postaci toroidu („obączka”), umieszczonego na osi ramy. Oczywiście tylko połowa tego toroidu wzniesie się ponad powierzchnię Ziemi, jak pokazano na ryc. 6. Taki schemat jest podany w wielu podręcznikach dotyczących anten. Diagram ma poziomą oś minimalnego odbioru, pokrywającą się z osią pudełka.

Obraz zmienia się dla fali 3, której kierunek nadejścia pokrywa się z osią kadru. Taka fala nie zaindukuje w niej pola elektromagnetycznego, ponieważ wektor H jest prostopadły do ​​osi ramy, a pole magnetyczne nie przenika przez jej cewki. Wraz ze wzrostem kąta b, czyli kąta nadejścia fali, wektor H pozostanie w płaszczyźnie kadru i będzie prostopadły do ​​jego osi. Recepcja w tym przypadku nadal będzie nieobecna! Teraz okazuje się, że nie oś, ale pionowa płaszczyzna minimalnego odbioru, a oś kadru leży w tej płaszczyźnie. Objętościowy wzór promieniowania ma postać dwóch półkul leżących po obu stronach ramy. Ale co z gwałtownie spadającą falą – w końcu w poprzednim przykładzie to było akceptowane, a teraz już nie? zapyta czytelnik. Zgadza się, zwykła fala padająca jest akceptowana, jeśli jej wektor H jest równoległy do ​​osi ramy, a nie akceptowana, jeśli jest do niej prostopadła.

Zatem rama jest wrażliwa na polaryzację nadchodzących fal przestrzennych. Ich nieprzewidywalna polaryzacja prowadzi do „rozmycia” minimów charakterystyki kierunkowości i dość znacznych błędów namiaru.

Anteny pętlowe są małe, proste w konstrukcji i mają szereg innych zalet. Ponieważ impedancja cewki pętli jest indukcyjna, można ją dostroić tak, aby rezonowała z fluktuacjami odbieranego sygnału, po prostu dodając zmienny kondensator. Powstały obwód oscylacyjny po pierwsze zwiększa amplitudę odbieranego sygnału, a po drugie tłumi sygnały niepotrzebnych stacji pracujących na innych częstotliwościach, czyli zwiększa selektywność odbiornika. Kolejną zaletą ramki jest to, że reaguje ona na składową pola magnetycznego, podczas gdy bliskie pole zakłóceń z sieci o częstotliwości sieciowej zawiera najczęściej dominującą składową elektryczną. Zatem odbiór na antenie z pętlą magnetyczną w warunkach miejskich jest zwykle bardziej odporny na zakłócenia niż na antenach elektrycznych, dipolowych i drutowych. Na terenach wiejskich nie ma takiej różnicy. I jeszcze jedno: magnetyczna składowa fali radiowej wnika do wnętrza budynków przynajmniej trochę, o ułamki długości fali, ale i tak głębiej niż elektryczna. Dlatego lepiej jest, aby anteny wewnętrzne były magnetyczne.

Właściwości kierunkowe ramki pozwalają w wielu przypadkach na wyeliminowanie lub ograniczenie zakłóceń, jeśli źródło zakłóceń jest zlokalizowane, a fale radiowe interferencyjne pochodzą z jednego określonego kierunku. Oś minimalnego odbioru ramki w tym przypadku musi być skierowana na źródło zakłóceń. W takim przypadku użyteczny sygnał może być również osłabiony, ponieważ kierunek jego nadejścia nie będzie już odpowiadał maksimum charakterystyki promieniowania, jednak stosunek sygnału do szumu może ulec znacznej poprawie. Aby sprawdzić to w praktyce, włącz przenośny odbiornik z ferrytową anteną magnetyczną (jego właściwości są zbliżone do ramek). Następnie umieść odbiornik w pobliżu działającego telewizora lub komputera (źródła znacznych zakłóceń) i spróbuj obrócić odbiornik w dłoniach, aby zmienić orientację anteny magnetycznej. W niektórych jego pozycjach zakłócenia zostaną znacznie osłabione.

Autor: V.Polyakov, Moskwa

Zobacz inne artykuły Sekcja Cywilna łączność radiowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Zagrożenie śmieciami kosmicznymi dla ziemskiego pola magnetycznego 01.05.2024

Coraz częściej słyszymy o wzroście ilości śmieci kosmicznych otaczających naszą planetę. Jednak do tego problemu przyczyniają się nie tylko aktywne satelity i statki kosmiczne, ale także pozostałości po starych misjach. Rosnąca liczba satelitów wystrzeliwanych przez firmy takie jak SpaceX stwarza nie tylko szanse dla rozwoju Internetu, ale także poważne zagrożenia dla bezpieczeństwa kosmicznego. Eksperci zwracają obecnie uwagę na potencjalne konsekwencje dla ziemskiego pola magnetycznego. Dr Jonathan McDowell z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics podkreśla, że ​​firmy szybko wdrażają konstelacje satelitów, a liczba satelitów może wzrosnąć do 100 000 w następnej dekadzie. Szybki rozwój tych kosmicznych armad satelitów może prowadzić do skażenia środowiska plazmowego Ziemi niebezpiecznymi śmieciami i zagrożenia dla stabilności magnetosfery. Metalowe odłamki ze zużytych rakiet mogą zakłócać jonosferę i magnetosferę. Oba te systemy odgrywają kluczową rolę w ochronie i utrzymaniu atmosfery ... >>

Zestalanie substancji sypkich 30.04.2024

W świecie nauki istnieje wiele tajemnic, a jedną z nich jest dziwne zachowanie materiałów sypkich. Mogą zachowywać się jak ciało stałe, ale nagle zamieniają się w płynącą ciecz. Zjawisko to przyciągnęło uwagę wielu badaczy i być może w końcu jesteśmy coraz bliżej rozwiązania tej zagadki. Wyobraź sobie piasek w klepsydrze. Zwykle przepływa swobodnie, ale w niektórych przypadkach jego cząsteczki zaczynają się zatykać, zamieniając się z cieczy w ciało stałe. To przejście ma ważne implikacje dla wielu dziedzin, od produkcji leków po budownictwo. Naukowcy z USA podjęli próbę opisania tego zjawiska i zbliżenia się do jego zrozumienia. W badaniu naukowcy przeprowadzili symulacje w laboratorium, wykorzystując dane z worków z kulkami polistyrenowymi. Odkryli, że wibracje w tych zbiorach mają określone częstotliwości, co oznacza, że ​​tylko określone rodzaje wibracji mogą przemieszczać się przez materiał. Otrzymane ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Flash NAND tanieje 11.09.2013 Na rynku pamięci flash poczyniono znaczne postępy. Ceny kontraktowe ex-works na pamięć NAND-flash, które przez ostatni rok utrzymywały się na stałym poziomie, wykazywały stałą tendencję spadkową w drugiej połowie sierpnia. Koszt chipów od razu spadł o 5-10 proc., ale analitycy przewidują, że może to być sygnałem do większych zmian. Główną przyczyną spadku cen był wyraźny spadek popytu i na razie nie ma perspektyw na jego odbudowę. Jak wskazano w niedawnym raporcie analitycznym TrendForce, ceny kontraktowe pamięci NAND spadły pod wpływem zainteresowania chłodzeniem takimi chipami od producentów laptopów, tabletów i komunikatorów. W ostatnim czasie zgromadzili solidny zapas chipów, ale nic nie wskazuje na możliwy wzrost zużycia pamięci flash. Wręcz przeciwnie, spada sprzedaż laptopów z dyskami SSD, a nowe modele tabletów i smartfonów, które pojawią się tej jesieni, w większości nie będą oferować zwiększonej pojemności pamięci. Produkcja pamięci flash nie będzie opóźniona na dotychczasowych wskaźnikach - do końca roku podaż chipów NAND wzrośnie o co najmniej 10 proc. Podczas gdy główni gracze próbowali powstrzymać amortyzację swoich produktów poprzez wspólne wysiłki na rzecz sztucznego ograniczenia produkcji chipów NAND, środki te nie przyniosły oczekiwanego rezultatu, a przez resztę tego roku zatrzymane linie produkcyjne zostaną ponownie uruchomione, co będzie stymulować dalsze ceny spada. Przede wszystkim nabywcy dysków półprzewodnikowych, których koszt zależy od cen chipów NAND, będą mogli odczuć nadchodzące zmiany.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Eksperyment izolacyjny symulujący życie na Marsie

▪ Gmail Komórka

▪ Najpotężniejszy zbudowany superkomputer

▪ iPhone przewiduje pragnienia właściciela

▪ Recykling plastiku na paliwo

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część serwisu Transfer danych. Wybór artykułu

▪ artykuł Nowa receptura na paliwo. Wskazówki dla modelarza

▪ artykuł Po co nam szkielet? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Asparagus officinalis. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Nazewnictwo potężnych ogniw słonecznych. Panele fotowoltaiczne różnych producentów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Wskaźnik natężenia pola na chipie AD8307. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024