Й учебный вопрос: Особенности распространения радиоволн КВ и УКВ диапазонов.
ФГОУ ВПО «АКАДЕМИЯ ГРАЖДАНСКОЙ ЗАЩИТЫ МЧС РОССИИ» В ФОРМЕ
ВОУ ВПО
Кафедра инфокоммуникационных технологий и систем связи
“УТВЕРЖДАЮ”
Заведующий кафедрой №35
С.В.Папков
Г.
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
На проведение лекционного занятия
по дисциплине: Системы связи и оповещения в РСЧС.
Тема № 2. Сети подвижной связи.
Занятие № 2. Системы радиосвязи.
Время: 2 часа.
Обсуждена
на заседании кафедры
“____” ________ 20___ г.
протокол № _______
ХИМКИ 2013
1. Учебные и воспитательные цели:
1. Изучить особенности распространения радиоволн КВ и УКВ диапазоновэ
2. Изучить системы коротковолновой и ультракоротковолновой радиосвязи.
3.Помочь студентам уяснить принципы построения радиосистем и общее устройство техники радиосвязи.
Место проведения: аудитория 3/703
Учебные вопросы и расчет времени
| Содержание занятия | Время, мин. |
| Вступительная часть | |
| Учебные вопросы: 1. Особенности распространения радиоволн КВ и УКВ диапазонов. 2. Основы построения систем радиосвязи. | |
| Заключительная часть. |
3. Литература для самостоятельной работы обучаемых:
1. Крухмалев В. И. и др. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. Учебник. Горячая линия-Телеком, М.: 2008. 2000у.
2. Моторкин В.А. и др. Практические основы радиосвязи. Учебное пособие. Химки, ФГОУ ВПО АГЗ МЧС России, 2011. 2476к.
3. Папков С.В. и др. Термины и определения связи в МЧС России. – Новогорск: АГЗ. 2011. 2871к.
4. Моторкин В.А. и др. Курс лекций по дисциплине (специальность – защита в ЧС) «Системы связи и оповещения» (учебное пособие) – Химки: АГЗ МЧС России - 2011. 2673к.
4. Учебно-материальное обеспечение:
1. Проектор.
2. Презентационный материал.
3. Наглядные пособия (учебные средства связи).
й учебный вопрос: Особенности распространения радиоволн КВ и УКВ диапазонов.
Передача радиосигналов между пунктами, расположенными на земной поверхности, осуществляется с применением разных видов распространения радиоволн, из которых наиболее характерны следующие:
вдоль земной поверхности;
с излучением в верхние слои атмосферы и из них обратно к поверхности Земли;
с приемом с Земли и обратной передачей на Землю посредством космических ретрансляторов.
Распространение радиоволн вдоль земной поверхности существенно зависит от её рельефа и физических свойств. Атмосфера также оказывает влияние на передачу и прием сигналов земными радиостанциями, зависящее от целого ряда природных явлений. Эти зависимости проявляются, в разной форме и степени при разных длинах волн.
В зависимости от особенностей распространенияв околоземном пространстве различают:
- прямые волны;
- земные (поверхностные) волны;
- тропосферные волны;
- ионосферные волны.
Поскольку радиоволны имеют ту же физическую природу, как и свет, распространение их подчинено общим для этих излучений закономерностям:
• в однородной среде волны распространяются прямолинейно;
• в средах с неоднородными свойствами происходит рефракция, т. е. отклонение траектории от прямой;
• на границах однородных сред с разными свойствами наблюдаются преломление и отражение волн;
• если на пути распространения встречаются препятствия, непроницаемые для волн, то наблюдается дифракция: огибание препятствий;
• в средах с пониженной прозрачностью, например из-за содержания в них частиц пыли или воды, происходит частичное поглощение волн.
От электропроводности почвы зависят потери в ней энергии волн. Если бы верхний слой её был идеально проводящим или был идеальным диэлектриком, то прохождение волн не было бы связано с потерями. В реальных условиях электромагнитные поля индуктируют в почве токи, и при их протекании выделяется тепло. Следовательно, электромагнитная энергия волн, падающих на землю или распространяющихся вдоль неё, частично поглощается.
Атмосферасостоит из трех основных областей, которые неодинаково пропускают электромагнитные волны. Эти области - тропосфера, стратосфера и ионосфера.
Тропосфера - приземный слой атмосферы, лежащий над экватором на высоте 16-18 км, в умеренных широтах на 10-12 км и в полярных областях – на 7-10 км. С высотой температура и давление воздуха, а также содержание водяных паров в тропосфере изменяются, но газовый состав ее практически постоянен: азот и кислород.
Стратосфера простирается до высот 50-60 км. Стратосфера отличается от тропосферы существенно меньшей плотностью воздуха и законом распределения температуры по высоте: до высоты 30-35 км температура постоянна, а далее до высоты 60 км резко повышается до +80°, далее же опять падает. На распространение радиоволн стратосфера оказывает то же влияние, что и тропосфера, но оно проявляется в меньшей степени из-за малой плотности воздуха.
Признаком перехода к стратосфере является прекращение понижения температуры, которая в верхней части тропосферы падает до -(50... 60)°С. Повышение температуры объясняется поглощением энергии ультрафиолетового излучения Солнца содержащимся в воздухе озоном.
Ионосферой называется область атмосферы на высоте 60-15000 км над земной поверхностью и представляет собой обширный слой разреженного газа. Падающее на ионосферу излучение Солнца вызывает ионизацию газа, т. е. отрыв электронов от атомов. Поскольку плотность газа на больших высотах мала, вероятность встречи свободного электрона с ионизированным атомом, которая приводит к их объединению (рекомбинации) невелика. По этой причине значительная часть газа остается ионизированной, т. е. представляет собой плазму. Ионизированный газ обладает электропроводностью. Концентрация свободных электронов определяется интенсивностью ионизирующего излучения Солнца и зависит от высоты, времени суток и сезона года.
По этой причине существенное влияние на распространение волн оказывает только часть ионосферы до высот около 400 км. Благодаря электропроводности ионосфера может служить космическим зеркалом, отражающим падающие на нее радиоволны. Хотя свойства ионосферы и подвержены суточным, сезонным и иным изменениям, относительная регулярность этих изменений делает возможным использование этого слоя в постоянно действующих системах радиосвязи. В атмосфере наблюдаются и иные неоднородности и, хотя они менее регулярны, они также учитываются в построении ряда систем радиосвязи.
Рис. 2. Строение атмосферы Земли.