Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Цивільний радіозв'язок

 Коментарі до статті

Використання антен, діаграма спрямованості яких помітно відрізняється від кругової, дозволяє послабити перешкоди передавачів, що використовують ту ж частоту, що і потрібна вам радіостанція. Ці ж антени дають можливість визначити напрямок на радіостанцію - запеленгувати її, що буває необхідно для визначення свого місцезнаходження, або місцезнаходження радіостанції.

Ця стаття розповідає про те, як це можна зробити за допомогою рамкової антени.

Визначити напрямок приходу радіохвиль можна за допомогою пеленгатора - радіоприймального пристрою, який має направлену антену. Радіопеленгація дозволяє вирішувати низку важливих практичних завдань переважно навігаційного характеру. Наприклад, якщо на якомусь рухомому об'єкті (самольоті, кораблі і т. д.), місцезнаходження якого невідоме, встановити приймач-пеленгатор, то, визначивши з його допомогою напрямок приходу радіохвиль від двох-трьох відомих радіопередавачів, можна дізнатися і місце, в якому в даний момент знаходиться об'єкт, що цікавить нас. Як це робиться, ілюструє рис. 1.

Спочатку визначають кут f1 між напрямком меридіана N та напрямом приходу радіосигналу від першого передавача ("Маяк 1"). Потім на навігаційній карті через точку, де розташований цей передавач проводять лінію (пеленг) під кутом f1 до меридіана. Такі самі побудови проводять і другого передавача ( " Маяк 2 " ). Точка перетину пеленгів буде відповідати місцезнаходженню рухомого об'єкта.

Нерідко радіопеленгація вирішує інші завдання. За допомогою розташованих у різних місцях приймачів-пеленгаторів визначають напрям приходу радіосигналу від одного і того ж передавача і, проклавши отримані таким чином пеленги на карті, по точці їх перетину знаходять місцезнаходження самого передавача (рис. 2).

Для визначення напрямку приходу радіосигналу раніше за інших було запропоновано використовувати рамкову антену. Щоб розібратися у її спрямованих властивостях, пригадаємо структуру електромагнітної хвилі, що ілюструє рис. 3. Цей малюнок можна зустріти у будь-якому підручнику з радіотехніки.

Електромагнітна хвиля складається з електричного Е та магнітного Н полів, що коливаються з частотою передавача. Ці поля перпендикулярні один одному, а оскільки сама хвиля поперечна, то вони перпендикулярні та напрямку її поширення С. Напрямок вектора електричного поля Е визначає поляризацію хвилі, яка може бути горизонтальною, вертикальною та довільною. На довгих і середніх хвилях земля і особливо море мають хорошу електропровідність, тому хвилі з горизонтальною поляризацією біля їх поверхні (а саме тут зазвичай і знаходиться приймач) сильно послаблюються. Тому всі передавачі, що працюють у довгохвильовому та середньохвильовому діапазонах, випромінюють хвилі з вертикальною поляризацією, електричне поле яких у провідній поверхні завжди їй перпендикулярно.

Рамкова антена є плоскою котушкою, число витків якої залежить від діапазону, в якому працює антена. На більш коротких хвилях вона може містити один або кілька витків, а на більш довгих значно більше. За законом електромагнітної індукції радіохвиля, що приходить до рамки, наводить в ній ЕРС, але щоб це сталося, магнітне поле має пронизувати витки рамки. Звернемося до рис. 4 де зображений вид зверху на розташовану вертикально рамкову антену. Якщо радіохвиля проходить вздовж осі рамки (f=0° або 180°), її магнітне поле не пронизує витки рамки і прийом відсутня. Якщо хвиля перпендикулярна осі рамки (f=90° чи 270°), то наведений у її витках сигнал максимальний. ЕРС, що наводиться у рамці радіохвилями, що приходять під іншими кутами f до її осі, пропорційна синусу цих кутів.

Графік залежності наведеної у рамці ЕРС від кута приходу хвилі називається діаграмою спрямованості. У полярних координатах вона має вигляд двох кіл, що стикаються один з одним у місці розташування рамки (рис. 4).

Пеленгацію за допомогою рамкової антени краще проводити не по максимуму, а за мінімумом прийому, оскільки останній виражений набагато гостріше і пеленгація виходить більш точною. Діаграма спрямованості має два мінімуми, тому пеленг визначається неоднозначно. Найчастіше буває відомо, з якого боку розташований передавач, і якщо цих відомостей немає, можна скористатися однією з способів отримання односпрямованої діаграми спрямованості. Наприклад, використовувати для прийому рамку і всеспрямовану антену штирю і, складаючи сигнали від двох антен з певними амплітудами і фазами (амплітуди повинні бути рівні, а фази зсунуті на 90°), компенсувати один з максимумів діаграми спрямованості рамки, збільшивши відповідно інший. В цьому випадку вийде так звана кардіоїдна діаграма спрямованості, що має один "розмитий" максимум та один гострий мінімум.

Все було б добре, якби радіохвилі приходили до приймача, поширюючись уздовж Землі. Але цим шляхом приходить поверхнева хвиля, що оминає Землю внаслідок дифракції. Дальність її поширення зазвичай кілька сотень кілометрів. Але вночі на середніх і довгих хвилях з'являється й інша, просторова хвиля, обумовлена ​​віддзеркаленням від іоносфери, що поширюється на тисячі кілометрів. Відбувається це тому, що верхні шари атмосфери (іоносфера) сильно іонізовані сонячним та космічним випромінюванням і в результаті проводять електричний струм і відбивають радіохвилі. Вдень у довгохвильовому та середньохвильовому діапазонах іоносферні хвилі сильно поглинаються. На коротких хвилях поглинання менше, і іоносферні, просторові хвилі приходять у час доби. Іоносферна хвиля приходить до рамки дещо зверху, під кутом b до горизонту (рис. 5).

Поляризація просторової хвилі непередбачувана через обертання площини поляризації намагніченої магнітним полем Землі плазмі іоносфери.

Наявність просторових хвиль у точці прийому призводить до помилки при пеленгації, що отримала спеціальну назву "нічної" помилки. Щоб зрозуміти, як він виникає, спробуємо за допомогою рис. 6 побудувати об'ємну діаграму спрямованості рамкової антени. Якщо вертикально поляризована хвиля 1 приходить з горизонтального напрямку під кутом f=90° і b=0°, то максимальний прийом. Якщо збільшувати кут b (хвиля 2 на рис. 7), сила сигналу не зміниться, оскільки вектор магнітного поля хвилі Н, як і раніше, залишиться паралельним осі рамки, а саме магнітне поле пронизуватиме її витки. Прийом виявиться максимальним навіть у тому випадку, коли хвиля падатиме прямовисно вниз, за ​​умови, що вектор Н паралельний осі рамки. Ці міркування дозволяють намалювати об'ємну діаграму спрямованості рамки у вигляді тороїда ("бублика"), одягненого на вісь рамки. Природно, що над поверхнею Землі підніматиметься лише половина цього тороїда, як і показано на рис. 6. Така діаграма наводиться у багатьох підручниках з антен. Діаграма має горизонтальну вісь мінімального прийому, що збігається з віссю рамки.

Картина змінюється хвилі 3, напрям приходу якої збігається з віссю рамки. Така хвиля не наведе в ній ЕРС, оскільки вектор Н перпендикулярний до осі рамки і магнітне поле не пронизує її витки. При збільшенні кута b, тобто кута приходу хвилі вектор Н залишиться в площині рамки і буде перпендикулярний її осі. Прийом у цьому випадку, як і раніше, буде відсутній! Тепер виходить не вісь, а вертикальна площина мінімального прийому, причому вісь рамки лежить у цій площині. Об'ємна діаграма спрямованості набуває вигляду двох півкуль, що лежать по обидва боки від рамки. Але як же бути з хвилею, що стрімко падає - адже в попередньому прикладі вона приймалася, а тепер ні? - Запитає читач. Правильно, прямовисна падаюча хвиля приймається, якщо її вектор Н паралельний осі рамки, і не приймається, якщо він їй перпендикулярний.

Таким чином, рамка чутлива до поляризації просторових хвиль, що приходять. Непередбачувана їхня поляризація призводить до "розмивання" мінімумів діаграми спрямованості і до досить значних помилок пеленгу.

Рамкові антени малогабаритні, прості за конструкцією і мають низку інших переваг. Оскільки повний опір котушки рамки має індуктивний характер, її можна налаштувати в резонанс з коливаннями сигналу, що приймається простим підключенням конденсатора змінної ємності. Коливальний контур, що вийшов, по-перше, збільшує амплітуду прийнятого сигналу і, по-друге, пригнічує сигнали непотрібних станцій, що працюють на інших частотах, тобто збільшує селективність приймача. Інша перевага рамки в тому, що вона реагує на магнітну складову поля, тоді як ближнє поле перешкод від мереж промислової частоти містить найчастіше переважну електричну складову. Таким чином, прийом на магнітну рамкову антену в міських умовах виходить, як правило, більш завадостійким, ніж на електричні, дипольні та дротяні антени. У сільській місцевості такої різниці немає. І ще: магнітна компонента радіохвилі проникає всередину будівель хоч ненабагато, на частки довжини хвилі, але все-таки глибше, ніж електрична. Тому кімнатні антени краще робити магнітними.

Спрямовані властивості рамки дозволяють у багатьох випадках усунути або послабити перешкоди, якщо джерело перешкод локалізовано та радіохвилі перешкод приходять з одного конкретного напрямку. Вісь мінімального прийому рамки у цьому випадку треба направити на джерело перешкод. Корисний сигнал при цьому, можливо, теж буде ослаблений, оскільки напрям його приходу вже не відповідатиме максимуму діаграми спрямованості, проте співвідношення сигнал/перешкода може значно покращитись. Щоб переконатися в цьому практично, увімкніть портативний приймач з феритової магнітної антеною (її властивості подібні до властивостей рамки). Потім розташуйте приймач неподалік працюючого телевізора або комп'ютера (джерела значних перешкод) і спробуйте, повертаючи приймач у руках, змінювати орієнтацію магнітної антени. У деяких її положеннях перешкоди будуть значно ослаблені.

Автор: В.Поляков, м.Москва

Дивіться інші статті розділу Цивільний радіозв'язок.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Основний фактор ризику ігроманії 07.05.2024

Комп'ютерні ігри стають все більш популярним видом розваг серед підлітків, але супутній ризик ігрової залежності залишається значною проблемою. Американські вчені провели дослідження, щоб визначити основні фактори, що сприяють виникненню цієї залежності, та запропонувати рекомендації щодо її запобігання. Протягом шести років 385 підлітків були піддані спостереженню, щоб з'ясувати, які фактори можуть привертати до ігрової залежності. Результати показали, що 90% учасників дослідження не схильні до ризику залежності, у той час як 10% стали ігроманами. Виявилося, що ключовим фактором у появі ігрової залежності є низький рівень соціальної поведінки. Підлітки з низьким рівнем просоціальної поведінки не виявляють інтересу до допомоги та підтримки оточуючих, що може призвести до втрати контакту з реальним світом та поглиблення залежності від віртуальної реальності, запропонованої комп'ютерними іграми. На основі цих результатів вчені ...>>

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Випадкова новина з Архіву Їстівний дрон 17.03.2023 Вчені з Університету електрокомунікацій Японії та швейцарської Федеральної політехнічної школи Лозанни розробляють дрони зі їстівними частинами. За словами вчених, це допоможе доставляти провізію до важкодоступних районів під час рятувальних операцій. Дослідники розробили робочий прототип дрону, який наполовину складається з їстівних матеріалів. Крила робота виконані з рисового крекера із желатином. Їхній розмах становить 700 міліметрів. Крім того, дрон здатний переносити 80 г води і рухатися зі швидкістю 10 метрів в секунду. Вчені планують розробити пристрої, у яких близько 75% частин будуть складатися з їстівних елементів. Таким чином дрон зможе доставити вдвічі більше їжі. Крім того, вчені хочуть створити аналогічних роботів для промислових виробництв, на яких велика ймовірність потрапляння частинок металу до кінцевих продуктів. Дослідники пропонують замінити маніпулятори желатиновими.

Інші цікаві новини:

▪ Бавовняний провідник

▪ Лінзи, що відновлюють зір

▪ Високошвидкісний оптичний зв'язок Li-Fi

▪ Автономне водневе джерело енергії у контейнерному виконанні для судноплавства

▪ Передача думки по мережі

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Вузли радіоаматорської техніки. Добірка статей

▪ стаття Умовні знаки та оформлення карток. Основи безпечної життєдіяльності

▪ статья Яке слово вважається найбільш важко перекладеним? Детальна відповідь

▪ стаття З'єднання дерев'яних панелей. Домашня майстерня

▪ стаття Галогенки служать довше. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Заряджання батареї 7Д-0,125Д від мережевого ЗУ. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

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

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024