Основы радиосвязи презентация

Распространение радиоволн различных диапазонов.

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.
Головин О.В. и др. Радиосвязь – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. С. 47-60.
Носов М.В. Системы радиосвязи – Н.: АГЗ, 1997.
Папков С.В., Алексеенко М.В. Основы организации радиосвязи в РСЧС – Н.: АГЗ, 2003. С. 3-10.

атмосферы и из них обратно к поверхности Земли;
с приемом с Земли и обратной передачей на Землю посредством космических ретрансляторов.

Рис. Идеальное распространение радиоволны

1 до 10 км, диапазон НЧ, и ещё более длинные, превышают размеры неровностей почвы и препятствий, и при их распространении заметно проявляется дифракция (огибание земной поверхности, и тд).
Волны далее распространяются в свободном пространстве прямолинейно, возможно образование «мертвой зоны». При понижении частоты потери энергии волн при поглощении почвой уменьшаются. По этому НЧ и ОНЧ при одинаковой мощности излучения распространяются на большие расстояния, чем короткие. При мощности в десятки кВт напряжённость поля поверхностных волн достаточна для приема сигналов на расстояниях в тысячи километров.
Пространственные волны этих диапазонов, при распространении в направлении ионосферы, отражаются и возвращаются к Земле. Здесь происходит отражение от земной поверхности и тд. Такое распространение называется многоскачковым.
Дальнее ионосферное распространение волн имет для радиосвязи негативные последствия, если в зону приема одновременно приходят поверхностные и пространственные волны - многолучевость. В пункте В происходит сложение волн – интерференция.
Волны диапазона ОНЧ обладают способностью проникать на большую глубину в поверхностный слой земли и даже в морскую воду. Это делает возможной связь в диапазоне ОНЧ с подземными и подводными объектами.

поверхностных волн в СЧ меньше, чем на НЧ (1500 км). Пространственные волны днем сильно поглощаются в ионосфере, Ночью радиоприем на расстояниях 2-3 тыс. км. Между зоной радиоприема поверхностных волн, и более отдаленной зоной приема пространственных волн располагается территория, на которой интенсивность тех и других волн имеют одинаковый порядок величины. Поэтому возможны глубокие интерференционные замирания и радиосвязь оказывается неустойчивой.
Распространение волн диапазона ВЧ
Из-за значительных потерь энергии в почве дальняя связь поверхностными волнами в диапазоне ВЧ редко превышает 100 км. Ионосферное распространение волн, с повышением частоты улучшается благодаря уменьшению потерь.
Отражение волн от гладкой поверхности получается зеркальным: угол падения равен углу отражения. Ионосфера неоднородна и неровна, поэтому волны отражаются в разных направлениях, т.е. имеет место рассеянное отражение. На Рис. показано это свойство отраженных волн, образующих сравнительно широкий луч 1. Между зоной распространения поверхностной волны и территорией, в которую приходят пространственные волны, образуется «мертвая зона» Часть энергии волн может вообще не отразиться к Земле, а распространяется в слое как в проводнике (траектория обозначена 2). Если волны испытывают в ионизированном слое недостаточное преломление, то они уходят в заатмосферное пространство; этому случаю соответствует траектория 3.

свету прямолинейно. Дифракция в этих диапазонах слаба. Волны, излученные под углом к земной поверхности, уходят в заатмосферное пространство практически без изменения траектории, это свойство позволило успешно применить микроволны для спутниковой связи.
Неспособность волн этих диапазонов огибать поверхность требует для радиосвязи обеспечения геометрической видимости между передающей и приемной антеннами (Рис. а, б).
Поскольку волны отражаются от земной поверхности, в месте приема возможна интерференция лучей (Рис. в); и возникают интерференционные замирания и искажения передаваемых сообщений.
При сравнительно высокой мощности дальность связи значительно превышает обычную. Неровности земной поверхности и различие почв, растительного покрова, наличие рек и водоемов, поселков, инженерных сооружений и пр. влияют на нижние слои воздуха, ведут к образованию в атмосфере зон с различной температурой и влажностью, локальных потоков воздуха и т.п. В этих зонах, на высотах до нескольких километров, происходит рассеяние волн, как это схематически показано на Рис. г. В этом случае часть энергии волн достигает пунктов, отстоящих от передающей антенны на расстояние, в 5-10 раз превосходящее дальность геометрической видимости.

волновода»

происходит ионосферное рассеяние волн. При большой мощности рассеяние обеспечивает связь на расстояниях 1-2 тыс. км.
Другие виды дальнего распространения УВЧ и СВЧ проявляются при образовании в атмосфере протяженных и четко выраженных неоднородностей в виде слоя. Волны распространяются внутри слоя, отражаясь от его границ, либо между поверхностью земли и нижней границей слоя. Эти два случая схематически изображены на Рис. д. Еще один вид дальнего распространения - отражение от следов метеоров. По причине изменчивости процесса метеорное распространение применяется только в специальных системах радиосвязи.
Помимо принимаемого радиосигнала на приемник действуют посторонние колебания различного происхождения – радиопомехи, могут вызвать искажения принимаемых сообщений: при радиотелефонной связи (в виде щелчков, треска и шума, ухудшающих разборчивость речевых сообщений); телеграфный аппарат печатает неверные знаки; на бланке факсимильного аппарата получаются лишние линии, портящие изображение:
Посторонние радиосигналы.
Побочные излучения радиопередающих устройств.
Атмосферные помехи.
Индустриальные помехи.
Внутренние шумы радиоприемника (флуктуационные шумы).
Космические шумы.

звука (радиоволн) и изображения (телевидение).
Условие возникновения электромагнитной волны это наличие ускорения у движущихся зарядов!
Радиосвязь - это передача информации с помощью электромагнитных волн.

в пространстве.
И несет в себе информацию звуковой частоты.

т.е. провести детектирование

существование электромагнитных волн.

Джеймс Максвелл

исследовал их свойства. Он измерил длины этих волн и определил скорость их распространения.

Герца. Это устройство представляет собой открытый колебательный контур.

тока.

Попову.
Изобретенное им беспроводное средство связи было логическим продолжением и развитием учения об электричестве, история которого уходит в глубину веков.
XIX век был веком чудесных открытий:
Первые паровозы
Первые фотоаппараты
Первые летательные аппараты

На переломе веков люди стали свидетелями еще одного чуда.
Появилось оно не само собой, а в результате упорного труда изобретателей, исследователей, ученых, представителей разных национальностей.

создал прибор для обнаружения и регистрации электрических колебаний - радиоприемник.

Александр Степанович Попов

созданный в передающей антенне, вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитной волны.

Колебания высокой частоты - НЕСУЩАЯ частота

График колебаний звуковой частоты, т.е. МОДУЛИРУЮЩИХ колебаний

График МОДУЛИРОВАННЫХ по амплитуде колебаний

высокой частоты, который вызывает в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле, распространяющееся в виде электромагнитной волны.
Достигая приемной антенны, электромагнитная волна вызывает в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.

интенсивно излучаемые антенной (вырабатываются генератором). Для передачи звука эти высокочастотные колебания изменяют – модулируют с помощью электрических колебаний низкой частоты.

МОДУЛЯЦИЯ – изменение амплитуды высокочастотных колебаний в соответствии со звуковой частотой.

колебания. Такой процесс называется детектированием.
ДЕТЕКТИРОВАНИЕ – процесс преобразования высокочастотного сигнала в сигнал низкой частоты.

Полученный после детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика. После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены в звук.

и металлическими опилками.
Изобрёл Эдуард Бранли в 1891г.

в Петербурге Попов продемонстрировал
действие своего
прибора, явившегося
первым в мире радиоприемником

-излучаю и «lokatio» – расположение)

Радиолокация – обнаружение и точное определение положения объектов с помощью радиоволн.

Л. Янг проводили опыты по радиосвязи на декаметровых волнах (3-30 МГц) через реку Потомак. В это время по реке прошел корабль, и связь прервалась - что натолкнуло их тоже на мысль о применении радиоволн для обнаружения движущихся объектов.
В 1930 году Янг и его коллега Хайленд обнаружили отражение радиоволн от самолета. Вскоре после этих наблюдений они разработали метод использования радиоэха для обнаружения самолета.

История развития радиолокации

А. С. Попов в 1897 году во время опытов по радиосвязи между кораблями обнаружил явление отражения радиоволн от борта корабля. Радиопередатчик был установлен на верхнем мостике транспорта «Европа», стоявшем на якоре, а радиоприемник — на крейсере «Африка». Во время опытов, когда между кораблями попадал крейсер «Лейтенант Ильин», взаимодействие приборов прекращалось, пока суда не сходили с одной прямой линии

радарную установку, способную обнаружить самолеты на расстоянии 64 км. Эта система сыграла огромную роль в защите Англиии от налетов немецкой авиации во время второй мировой войны. В СССР первые опыты по радиообнаружению самолётов были проведены в 1934. Промышленный выпуск первых РЛС, принятых на вооружение, был начат в 1939г. (Ю.Б.Кобзарев).

Роберт Уотсон-Уатт (1892 - 1973гг.)

История создания радара (RADAR — аббревиатура Radio Detection And Ranging, т.е. радиообнаружение и измерение дальности)

Заметное отражение возможно от объектов в том случае, если их линейные размеры превышают длину электромагнитной волны. Поэтому радары работают в диапазоне СВЧ (108-1011 Гц). А так же мощность излучаемого сигнала ~ω4.

зеркал, в фокусе которых расположен излучающий диполь. За счет интерференции волн получается остронаправленное излучение. Она может вращаться и изменять угол наклона, посылая радиоволны в различных направлениях. Одна и та же антенна попеременно автоматически с частотой импульсов подключается то к передатчику, то к приёмнику.

10-6 с, промежуток между ними в 1000 раз больше), которые через антенный переключатель поступают на антенну и излучаются.
В промежутках между излучениями антенна принимает отраженный от объекта сигнал, подключаясь при этом ко входу приемника. Приёмник выполняет усиление и обработку принятого сигнала. В самом простом случае результирующий сигнал подаётся на лучевую трубку (экран), которая показывает изображение, синхронизированное с движением антенны. Современный радар включает в себя компьютер, который обрабатывает принятые антенной сигналы и отображает их на экране в виде цифровой и текстовой информации.

к объекту и обратно

Определение расстояния до объекта

Зная ориентацию антенны во время обнаружения цели, определяют её координаты. По изменению этих координат с течением времени определяют скорость цели и рассчитывают её траекторию.

распространения сигнала туда и обратно должно
быть больше или равно длительности импульса)

Максимальное расстояние, на котором можно обнаружить цель
( время распространения сигнала туда и обратно не
должно быть больше периода следования импульсов)

-длительность импульса

Т-период следования импульсов

воздушным трассам, а пилоты точно определяют высоту полёта и очертания местности, могут ориентироваться ночью и в сложных метеоусловиях.

Авиация

Применение радиолокации

цель, в случае необходимости навести на нее ПВО и авиацию.

Основное применение радиолокации – это ПВО.

автономное. Принцип работы её системы навигации основан на сопоставлении рельефа местности конкретного района нахождения ракеты с эталонными картами рельефа местности по маршруту ее полета, предварительно заложенными в память бортовой системы управления.
Радиовысотомер обеспечивает полет по заранее заложенному маршруту в режиме огибания рельефа за счет точного выдерживания высоты полета: над морем - не более 20 м, над сушей - от 50 до 150 м (при подходе к цели - снижение до 20 м). Коррекция траектории полета ракеты на маршевом участке осуществляется по данным подсистемы спутниковой навигации и подсистемы коррекции по рельефу местности.

Поверхность самолёта собрана из нескольких тысяч плоских треугольников, выполненных из материала, хорошо поглощающего радиоволны. Луч локатора, падающий на нее, рассеивается, т.е. отражённый сигнал не везвращается в точку, откуда он пришёл (к радиолокационной станции противника).

Самолёт - невидимка

режима движения автотранспорта на дорогах. Первыми гражданскими радарами для измерения скорости движения транспорта американские полицейские пользовались уже в конце Второй мировой войны. Сейчас они применяются во всех развитых станах.

Радар для измерения скорости движения транспорта

облака, осадки, грозовые очаги. Можно прогнозировать град, ливни, шквал.

управления полётом и слежения за спутниками, межпланетными станциями, при стыковке кораблей. Радиолокация планет позволила уточнить их параметры (например расстояние от Земли и скорость вращения), состояние атмосферы, осуществить картографирование поверхности.