Maturita Rez 2001-05-15 Josef Volmut

Rozdělení radiových vln a jejich šíření


Rozdělení elektromagnetických vln podle délky



délka

frekvence

1

velmi dlouhé

10 km

--

100 km

30 kHz

--

3 kHz

2

dlouhé

1 km

--

10 km

300 kHz

--

30 kHz

3

střední

100 m

--

1000 m

3 Mhz

--

300 kHz

4

krátké

10 m

--

100 m

30 Mhz

--

3 MHz

5

VKV

1 m

--

10 m

300 Mhz

--

30 MHz

6

UKV

1 dm

--

10 dm

3 Ghz

--

300 MHz

7

centimetrové

1 cm

--

10 cm

30 Ghz

--

3 GHz

8

milimetrové

1 mm

--

10 mm

300 Ghz

--

30 GHz


Jednotlivé druhy elektromagnetických vln se navzájem liší svými vlastnostmi a způsoby šíření, což určuje jejich použití pro různé druhy sdělovacích služeb a zařízení.


Základní vlastnosti


  1. Velmi dlouhé vlny se šíří po celé zeměkouli. Používají se hlavně pro celosvětové navigační soustavy, pro námořní a leteckou dopravu.

Dlouhá vlna se zatočí, rozměrné antény.

  1. Dlouhé vlny se používají pro radiokomunikaci, meteorologii a pro rozhlas na DV

Spojení na velké vzdálenosti.

  1. Střední vlny se užívají pro radionavigaci, pro sdělovací služby a pro rozhlas na SV.

  2. Krátké vlny pro radiokomunikaci na střední a velké vzdálenosti, rozhlasové vysílání.

  3. VKV pro rozhlas VKV a televizi v I. II. a III. pásmu. Dále pro sdělovací služby omezeného dosahu – sanitní služba, hasiči, policie, dopravní pohotovost, družicové spojení.

  4. UKV pro televizi IV. a V. pásmo, radiokomunikace na krátkou vzdálenost, radioreléová a kosmické spoje, radiolokace a radionavigace.

  5. Centimetrové vlny pro radioreléové spoje, protože se dají vysílat v úzkých svazcích v určeném směru. Užití ve vícenásobné telefonii, u radiolokátorů a pro spojení s družicemi.

  6. Milimetrové vlny pro přesné přistávací a říční lokátory, přesné výškoměry, pro speciální radioreléové spoje a pro telekomunikaci na vláknových světlovodech.

  7. Další vlny mohou být subminiaturní, které již hraničí s infračerveným zářením (tepelné), dále následuje viditelné světlo, ultrafialové záření a rentgenové záření.


Složky elektromagnetických vln

Elektromagnetické pole se šíří v kulových vlnoplochách. Ve velké vzdálenosti od vysílače, když
r >> /2 (kde r je poloměr kulové vlny), lze část povrchu kulové vlny nahradit rovinnou vlnou.

Elektromagnetická vlna má 2 složky : složku elektrickou a magnetickou. Obě složky jsou na sebe kolmé a navíc jsou kolmé na směr šíření.


Rychlost šíření elektromagnetických vln


Prostředí je charakterizováno měrnou vodivostí, dielektrickou konstantou a permitivitou.

Rychlost šíření světla ve volném prostoru je 3*108 m/s (300 tisíc km / s). Touto rychlostí se šíří také elektromagnetická vlna.


Polarizace elektromagnetické vlny

Polarizací vlnění rozumíme orientaci vektoru intenzity elektrického pole vzhledem ke směru šíření. Pro směr E svislý k zemskému povrchu hovoříme o vertikální polarizaci. Pro směr E vodorovný se zemským povrchem hovoříme o horizontální polarizaci.


Rádiové vlny se nešíří stále stejným jen určitým homogenním prostředím. Naopak, často přecházejí do prostředí s výrazně odlišnými vlastnostmi. Bude-li elektromagnetická vlna dopadat na rozhraní mezi dvěma prostředími, pak se část vlny odrazí v témže prostředí a část proniká do druhého prostředí. Pro odraz a lom platí zákon Schnellův a Fresnelův.

Přenosové cesty radiových vln



Na rozdíl od drátového spojení, při němž se přenášejí elektromagnetické vlny po přesně vymezené cestě v okolí vodičů, mohou elektromagnetické vlny vyzářené anténou vysílače dosáhnout antény přijímače různými cestami.


  1. Elektromagnetické pole se může šířit k přijímací anténě Přijímač1 přímo volným prostorem. Pak se jedná o přímou prostorovou vlnu, na níž nepůsobí ani povrch země, ani ionosféra.

  2. O přenos povrchovou vlnou se jedná, šíří-li se pole podél zemského povrchu přímou cestou k přijímači 2. Útlum intenzity povrchové vlny výrazně závisí na vlnové délce a materiálových konstantách povrchu země.

  3. Rádiové vlny, které přicházejí na přijímač 3 po odrazu, popřípadě po ohybu v horních vrstvách ionizované atmosféry, se nazývají ionosférické prostorové vlny.


Pro šíření radiových vln je důležitý povrch zeměkoule a elektrické vlastnosti půdy.

Vycházíme z faktu, že 70 % povrchu zemského je pokryto vodou. Existuje rozdíl mezi slanou a sladkou vodou. Souš je tvořena vlhkou zemí (pole, louky, lesy) a suchou zemí (pouště a skalnaté hory). Stupeň nerovnosti povrchu posuzujeme poměrem rozměru nerovnosti k vlnové délce radiové vlny.


Složení atmosféry :


Do výšek 100 km má atmosféra totéž složení jako povrch země, je promíchána prouděním vzduchu. Atmosféra se táhne do vzdálenosti dvou až tří zemských poloměrů. Teplota s výškou ubývá rovnoměrně asi
5 C / 1 km. Ve výšce kolem 11 km se pokles zastaví a dále se téměř nemění. Vyšší vrstvy atmosféry jsou ionizované. Hlavním zdrojem ionizace je Slunce. Jeho fotosféra dosahuje teplot 6000 K.


Ionosféra – základní vlastnosti


Ionosféra je nehomogenní více nebo méně vodivý plyn, ve kterém se radiové vlny nešíří přímočaře, nýbrž po křivé dráze. Jsou čtyři vrstvy ionosféry : D, E, F1, F2.


Všechny radiové vlny se od ionosféry neodrážejí, za určitých podmínek mohou ionosférou proniknout. Jednotlivé vrstvy se vyznačují kritickým kmitočtem, což je maximální frekvence paprsku, který se ještě odrazí.

Kritické kmitočty závisí na sluneční činnosti.




Šíření radiových vln různých kmitočtů


Způsob šíření v praxi výrazně závisí na jejich vlnové délce (kmitočtu).


Šíření dlouhých vln : Dlouhé vlny se používají ke spojení na velké vzdálenosti. Šíření dlouhých vln je poměrně stabilní a přenos není doprovázen náhlými změnami intenzity přijímaného signálu. Příjem signálů dlouhých vln je stálý, nezávislý na sluneční činnosti.


Šíření středních vln : Na středních vlnách se signál přenáší vlnami povrchovými i prostorovými. Setkají-li se v místě příjmu jak vlna přímá, tak vlna odražená, dojde k interferenci. Podle fázového posunu se buď obě vlny sečtou nebo odečtou.


Šíření krátkých vln : (6 – 30 Mhz) Vlivem velkého útlumu krátkých vln se povrchové vlny šíří pouze do vzdáleností ne větších než několik desítek kilometrů. Krátké vlny se šíří především prostorovými vlnami, které mohou zprostředkovat pomocí odrazů spojení i na značné vzdálenosti.


Šíření velmi krátkých vln : Tyto vlny (30 až 300 Mhz) se zpravidla přenášejí pomocí přímých prostorových vln, nebo vln odražených od země a jiných překážek. Odrazy od ionosféry se téměř nevyskytují. K ohybu těchto vln podél zemského povrchu nedochází, takže jejich dosah je na přímou viditelnost mezi vysílací a přijímací anténou.


Decimetrové vlny : Výhradně na přímou viditelnost, pro mobilní radiokomunikace.

Centimetrové vlny : Pouze do vzdálenosti přímé viditelnosti. Útlum již při mlze a dešti.






































dlabos.wz.cz