Принцип работы радиоканалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принцип работы

Передача происходит следующим образом: на передающей стороне (в радиопередатчике) формируются высокочастотные колебания (несущий сигнал) определенной частоты. На него накладывается сигнал, который нужно передать (звука, изображения и т. д.) — происходит модуляция несущей полезным сигналом. Сформированный таким образом высокочастотный сигнал излучается антенной в пространство в виде радиоволн. На приёмной стороне радиоволны наводят модулированный сигнал в приемной антенне, он поступает в радиоприёмник. Здесь система фильтров выделяет из множества наведенных в антенне токов от разных передатчиков сигнал с нужной несущей частотой, а детектор выделяет из него модулирующий полезный сигнал. Получаемый сигнал может несколько отличаться от передаваемого передатчиком вследствие влияния разнообразных помех.

Частотные диапазоны[править | править исходный текст]

Основная статья: Диапазон частот

• Низкие частоты (километровые волны) — f = 30—300 кГц (λ = 1-10 км)

В практике радиовещания и телевидения используется упрощённая классификация радиодиапазонов:

• Сверхдлинные волны (СДВ) — мириаметровые волны

• Длинные волны (ДВ) — километровые волны

• Средние волны (СВ) — гектометровые волны

• Короткие волны (КВ) — декаметровые волны

• Ультракороткие волны (УКВ) — высокочастотные волны, длина волны которых меньше 10 м.

В зависимости от диапазона радиоволны имеют свои особенности и законы распространения:

• ДВ сильно поглощаются ионосферой, основное значение имеют приземные волны, которые распространяются, огибая землю. Их интенсивность по мере удаления от передатчика уменьшается сравнительно быстро.

• СВ сильно поглощаются ионосферой днём, и район действия определяется приземной волной, вечером хорошо отражаются от ионосферы и район действия определяется отражённой волной.

• КВ распространяются исключительно посредством отражения ионосферой, поэтому вокруг передатчика существует т. н. зона радиомолчания. Днём лучше распространяются более короткие волны (30 МГц), ночью — более длинные (3 МГц). Короткие волны могут распространяться на больши́е расстояния при малой мощности передатчика.

• УКВ распространяются прямолинейно и, как правило, не отражаются ионосферой, однако при определённых условиях способны огибать земной шар из-за разности плотностей воздуха в разных слоях атмосферы. Легко огибают препятствия и имеют высокую проникающую способность.

• СВЧ не огибают препятствия, распространяются в пределах прямой видимости. Используются в WiFi, сотовой связи и т. д.

• КВЧ не огибают препятствия, отражаются большинством препятствий, распространяются в пределах прямой видимости. Используются для спутниковой связи.

• Гипервысокие частоты не огибают препятствия, отражаются подобно свету, распространяются в пределах прямой видимости. Использование ограничено.

Распространение радиоволн[править | править исходный текст]

Радиоволны распространяются в пустоте и в атмосфере; земная твердь и вода для них непрозрачны. Однако, благодаря эффектам дифракции и отражения, возможна связь между точками земной поверхности, не имеющими прямой видимости (в частности, находящимися на большом расстоянии).

Распространение радиоволн от источника к приёмнику может происходить несколькими путями одновременно. Такое распространение называется многолучёвостью. Вследствие многолучёвости и изменений параметров среды, возникаютзамирания (англ. fading) — изменение уровня принимаемого сигнала во времени. При многолучёвости изменение уровня сигнала происходит вследствие интерференции, то есть в точке приёма электромагнитное поле представляет собой сумму смещённых во времени радиоволн диапазона.

Особые эффекты[править | править исходный текст]

• эффект антиподов — радиосигнал может хорошо приниматься в точке земной поверхности, приблизительно противоположной передатчику. Описанные примеры:

• радиосвязь Э.Кренкеля (RPX), находившегося на Земле Франца-Иосифа 12 января 1930 г. с Антарктикой (WFA).

• радиосвязь плота Кон-Тики (приблизительно 6° ю.ш. 60° з.д.) с Осло, передатчик 6 Ватт.

• эхо от волны, обошедшей Землю (фиксированная задержка)

• редко наблюдаемый и малоизученный эффект LDE (Мировое эхо, эхо с большой задержкой).

• эффект Доплера изменение частоты (длины волны) в зависимости от скорости приближения (или удаления) передатчика сигнала относительно приёмника. При их сближении частота увеличивается, при взаимном удалении уменьшается.

• Люксембург-Горьковский эффект, связанный с изменениями несущей частоты вследствие нелинейных эффектов при распространении радиоволн в ионосфере[1]

Виды радиосвязи[править | править исходный текст]

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

 

Радиосвязь можно разделить на радиосвязь без применения ретрансляторов по длинам волн:

• СДВ-связь

• ДВ-связь

• СВ-связь

• КВ-связь

• КВ-связь земной (поверхностной) волной

• КВ-связь ионосферной (пространственной) волной

• УКВ-связь

• УКВ связь прямой видимости

• тропосферная связь

• с отражением от Луны или метеоритов

С применением ретрансляторов:

• Спутниковая связь,

• Радиорелейная связь,

• Сотовая связь.

Широковещательные передачи[править | править исходный текст]

Основная статья: Радиовещание

Гражданская радиосвязь[править | править исходный текст]

Решениями ГКРЧ России (Государственной комиссии по радиочастотам) для гражданской связи физическими и юридическими лицами на территории Российской Федерации выделены 3 группы частот:

• 27 МГц (Си-Би, «Citizen’s Band», гражданский диапазон), с разрешённой выходной мощностью передатчика до 10 Вт. Автомобильные рации диапазона 27 МГц широко используются для организации радиосвязи в службах такси, для связи водителей-дальнобойщиков;

• 433 МГц (LPD, «Low Power Device»), выделено 69 каналов для раций с выходной мощностью передатчика не более 0,01 Вт;

• 446 МГц (PMR, «Personal Mobile Radio»), выделено 8 каналов для раций с выходной мощностью передатчика не более 0,5 Вт.

Любительская радиосвязь[править | править исходный текст]

Основная статья: Любительская радиосвязь

Любительская коротковолноваярадиостанция. Внизу — приёмопередатчик (трансивер), на нём — согласующее устройство с измерителем КСВ

Радиолюбительская связь — многогранное техническое хобби, выражающееся в проведении радиосвязей в отведённых для этой цели диапазонах радиочастот. Данное хобби может иметь направленность в сторону той или иной составляющей, например:

• конструирование и постройка любительской приёмно-передающей аппаратуры и антенн;

• участие в различных соревнованиях по радиосвязи (радиоспорт);

• коллекционирование карточек-квитанций, высылаемых в подтверждение проведённых радиосвязей и/или дипломов, выдаваемых за проведение тех или иных связей;

• поиск и проведение радиосвязей с радиолюбительскими станциями, работающими из отдалённых мест или из мест, с которых крайне редко работают любительские радиостанции (DXing);

• работа какими-то определёнными видами излучения (телеграфия, телефония с однополосной или частотной модуляцией, цифровые виды связи);

• связь на УКВ с использованием отражения радиоволн от Луны (EME), от зон полярного сияния («Аврора»), от метеорных потоков, с ретрансляцией через радиолюбительские ИСЗ;

• работа малой мощностью передатчика (QRP), на простейшей аппаратуре;

• участие в радиоэкспедициях — выход в эфир из отдалённых и труднодоступных мест и территорий планеты, где нет активных радиолюбителей.

Радио используется в компьютерных сетях AMPRNet, в которых соединение обеспечивается любительскими радиостанциями.

История и изобретение радио

Никола Тесла на лекции демонстрирует принципы радиосвязи, 1891 г.

Приемник Маркони с когерером

Первый патент на беспроводную связь получил в 1872 г. Малон Лумис (Mahlon Loomis), заявивший в 1896 г. о том, что он открыл способ беспроволочной связи; в Германии создателем радио считают Генриха Герца, 1888, в США — Дэвида Хьюза, 1878, а также Томаса Эдисона, 1875, патент 1885, в США и ряде балканских стран — Николу Тесла, 1891, в Беларуси — Якова (Сармат-Яков-Сигизмунд) Оттоновича Наркевича-Иодку (белор. Якуб Наркевіч-Ёдка), 1890, во Франции — Эдуарда Бранли, 1890, в Индии — Джагадиша Чандра Боше, 1894 (или 1895), в Англии — Оливера Джозефа Лоджа, 1894, в Бразилии — Ланделя де Муру, 1893—1894.

Создателем первой успешной системы обмена информацией с помощью радиоволн (радиотелеграфии) считается итальянский инженер Гульельмо Маркони (1895)[2][3].

В России изобретателем радиотелеграфии традиционно считают А. С. Попова[3], однако и то, и другое не совсем верно. Маркони, по сути, соединил передатчик Генриха Герца и приёмник А. С. Попова, в одно устройство. В первых опытах по радиосвязи, проведённых в физическом кабинете, а затем в саду Минного офицерского класса, приёмник обнаруживал излучение радиосигналов, посылаемых передатчиком, на расстоянии до 60 м.

В США изобретателем радио считается Никола Тесла, запатентовавший в 1893 году радиопередатчик, а в 1895 г. приёмник. Конструкция устройств Теслы позволяла модулировать акустическим сигналом колебательный контур передатчика, осуществлять радио передачу сигнала на расстояние и принимать его приёмником, который преобразовывал сигнал в акустический звук. Такую же конструкцию имеют все современные радио устройства, в основе которых лежит колебательный контур. В то время как конструкция Маркони и Попова были примитивны и позволяли осуществлять только сигнальную функцию, используя в том числе азбуку Морзе.