Радиоволны: излучение, распространение. Структура и параметры систем радиосвязи. Лекция 2

1.

Ульяновский государственный технический университет
ВВЕДЕНИЕ
В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ
Сергеев Вячеслав Андреевич
(2023 г.)

2.

ЛЕКЦИЯ 2
1. Радиоволны: излучение, распространение
2. Структура и параметры систем радиосвязи

3.

СТРУКТУРА ЭМВ
3

4.

ВЕКТОР УМОВА-ПОЙТИНГА
4

5.

ПЛОТНОСТЬ ПОТОКА МОЩНОСТИ
5

6.

ДИАПАЗОНЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ
Название
диапазона
Длины волн,
λ
Частоты, f
Сверхдлинные
более 10 км
менее 30 кГц
Длинные
10 км — 1 км
30 кГц — 300 кГц
Средние
1 км — 100 км
300 кГц — 3 МГц
Короткие
100 м — 10 м
3 МГц — 30 МГц
Ультракороткие
10 м — 0,1 мм
30 МГц — 3000 ГГц
1 мм — 780 нм
300 ГГц — 429 ТГц
780—380 нм
429 ТГц — 750 ТГц
Инфракрасное
излучение
Видимое
излучение
Ультрафиолетовое 380нм — 10нм 7,5⋅1014 Гц — 3⋅1016 Гц
Рентгеновские
10 нм — 5 пм
3⋅1016Гц — 6⋅1019 Гц
Гамма
менее 5 пм
более 6⋅1019 Гц
Источники
Атмосферные и магнитосферные явления.
Радиосвязь.
Излучение молекул и атомов при тепловых и
электрических воздействиях.
Излучение атомов под воздействием
ускоренных электронов.
Атомные процессы при воздействии
ускоренных заряженных частиц.
Ядерные и космические процессы,
радиоактивный распад.
6

7.

ДИАПАЗОНЫ РАДИОВОЛН
7

8.

ИЗЛУЧАТЕЛИ
8

9.

АНТЕННЫ
9

10.

АНТЕННЫ
10

11.

АНТЕННЫ
11

12.

ХАРАКТЕРИСТИКИ АНТЕНН
12

13.

ШТЫРЬЕВЫЕ АНТЕННЫ
13

14.

ПАРАБОЛИЧЕСКИЕ АНТЕННЫ
14

15.

ФАЗИРОВАННЫЕ АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ (ФАР)
15

16.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
16

17.

ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ РАДИОВОЛН
17

18.

ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ РАДИОВОЛН
18

19.

19

20.

ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ РАДИОВОЛН
20

21.

СТРУКТУРА СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ
21

22.

ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ ПЕРЕДАТЧИКА И ПРИЕМНИКА
22

23.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ДЕТЕКТОРНОГО РП
и РП ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
23

24.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СУПЕРГЕТЕРОДИННОГО
РАДИОПРИЕМНИКА
24

25.

ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ РАДИОПРИЕМНИКА
Входная цепь ВЦ - перестраиваемая по диапазону частотноизбирательную цепь для первичной частотной селекции
полезного сигнала, ослабляет сильные помехи, совместно с
УРЧ осуществляет избирательность по побочным каналам
приёма.
Усилитель радиочастоты УРЧ - МШУ для повышения
чувствительности приёмника и обеспечения требуемой
избирательности РП по побочным каналам приёма.
Преобразователь частоты состоит из смесителя СМ,
гетеродина ГЕТ и полосового фильтра ПФ и предназначен для
переноса спектра радиосигнала в диапазон заданной
промежуточной частоты ƒПЧ, что позволяет в последующих
каскадах РП использовать неперестраиваемые избирательные
цепи, обеспечивающие высокую избирательность РП по
соседним каналам приёма.
25

26.

ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ РАДИОПРИЕМНИКА
Усилитель промежуточной частоты УПЧ усиливает
радиосигнал до уровня, необходимого для нормальную
работу демодулятора. УПЧ обеспечивает основное
усиление радиосигнала и основную избирательность по
соседнему каналу. Поскольку основная избирательность и
усиление радиосигналов производится на постоянной ПЧ,
избирательность и чувствительность РП не изменяется в
диапазоне частот.
Демодулятор (детектор) предназначен для
преобразования принимаемых радиосигналов в первичный
электрический сигнал. Основное требование к демодулятору
− линейность преобразования.
Усилитель звуковой частоты (УНЧ) служит для усиления
первичных электрических сигналов до уровня, нужного для
нормальной работы оконечной устройства.
26

27.

РАДИОСИГНАЛЫ
27

28.

ПРИЦИПЫ МОДУЛЯЦИИ
Рассмотрим гармоническое колебание, которое
имеет частоту ω достаточную для распространения
на большие расстояния и изменяется по закону:
Наложить информацию на это колебание можно
путем медленного, по сравнению с периодом,
изменения его амплитуды Um, частоты ω или фазы φ.
Такой процесс называется модуляцией.
В зависимости от того, какой параметр изменяют,
различают амплитудную (АМ), частотную (ЧМ) и
фазовую (ФМ) модуляцию.
28

29.

ФОРМА И СПЕКТР ПРОСТОГО АМ СИГНАЛА
29

30.

ФОРМА И СПЕКТР СЛОЖНОГО АМ СИГНАЛА
30

31.

Однополосный АМ сигнал
Для получения однополосного АМ сигнала
необходимо подавить сигнал несущий частоты
и одной из боковых полос. Это можно сделать
методом фильтрации
31

32.

ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫЙ СИГНАЛ
Δω - девиация (отклонение) частоты под действием
модулирующего сигнала, это отклонение пропорциональное
амплитуде модулирующего колебания.
32

33.

СПЕКТР ЧМ СИГНАЛА
ЧМ сигнал имеет дискретный спектр с гармониками
на частотах (ω0± nΩ), где n = 1, 2, 3, 4, 5…
Вид спектра ЧМ колебания зависит от индекса частотной модуляции m,
теоретически спектр бесконечен, но на практике он ограничивается
двумя - тремя составляющими, так как амплитуды гармоник высших
порядков интенсивно убывают.
33

34.

АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ ДИСКРЕТНЫХ
СИГНАЛОВ (АТ)
Рассмотренные способы модуляции пригодны и для передачи
дискретных сигналов. Такой вид модуляции называется
манипуляцией. Источником информации манипулирующих
сигналов служат телеграфный ключ, датчик кода Морзе и др.
34

35.

ЧАСТОТНАЯ МАНИПУЛЯЦИЯ (ЧТ)
При частотной манипуляции отрицательной посылке
(передаче "0") соответствует работа передатчика на
частоте fБ, а положительной посылке (передаче "1") –
работа на частоте fВ, причем fБ < fВ
35

36.

ВИДЫ РАДИОСИГНАЛОВ: МОДУЛЯЦИЯ
36

37.

ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ
37

38.

ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ
38

39.

ВИДЫ РАДИОСИСТЕМ
РАДИОТЕЛЕГРАФ
РАДИОТЕЛЕФОН
РАДИОТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ
ТЕЛЕВИДЕНИЕ
Корень теле- греческого происхождения имеет значение
"вдаль"," далеко", "на расстояние". Этот корень является
первой частью многих сложных слов, знакомых нам с
детства, например: телефон, телевизор, телеграф,
телетайп, телескоп.
39

40.

РАДИОСИСТЕМЫ БУДУЩЕГО
ТЕЛЕПАТИЯ
ТЕЛЕКИНЕЗ
ТЕЛЕПОРТАЦИЯ
40

41.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
41