10 особенности распространения коротких радиоволн

Примеры

Примеры выделенных радиодиапазонов

Диапазоны радиочастот в гражданской радиосвязи

В России для гражданской радиосвязи выделены три диапазона частот:

Некоторые диапазоны гражданской авиации

Некоторые

Информация.

Для обмена информацией о прохождениях существует круглый стол УКВ на диапазоне 20 м. Он проходит на частоте 14,345 MHz по воскресеньям с 11 до 14 UT. На этой же частоте обычно договариваются о проведении MS и EME связей. Еще один круглый стол работает по вечерам на частоте 3,778 MHz.

Если у Вас есть доступ в интернет, то на сайте http://fs1.ilk.de/sites/gap/soft.htm можно найти много полезных программ, а на странице http://www.qsl.net/dk5ya/dk5ya.htm — много информации, касающейся УКВ DX.

На страничке www.dxlc.com/solar можно найти прогноз геомагнитных возмущений на несколько дней вперед, а по адресу http://www.irf.se/mag/ можно узнать текущее состояние магнитосферы (если величина флуктуаций компонент магнитного поля превышает 200-400, то можно ожидать ”Аврору” в Европейской части России).

На русскоязычной страничке www.qsl.net/ra3dq есть новости УКВ DX инга в России.

Много ценной информации содержат издания , однако с момента их выхода прошло уже достаточно много времени. Статьи, посвященные особенностям и технике дальней УКВ радиосвязи встречаются в журналах ”Радио”, ”Радиолюбитель КВ и УКВ” и ”Радиоаматор”.

В данной статье не рассматривались особенности диапазонов 50 MHz (работа на нем Российским радиолюбителям пока не разрешена), а также 432 MHz и выше — диапазон 144-146 MHz был выбран как наиболее популярный. Экзотические виды связи, такие как, например, использующие отражение радиоволн от пролетающих самолетов, равно как и множество тонкостей, касающихся дальних УКВ связей так же остались вне рамок этой обзорной статьи. Дерзайте, и вы откроете для себя удивительный мир УКВ DX.

Список радиостанций России диапазона СВ

Если дальность от радиопередатчика составляет более чем 100-500 км, прием УКВ FM совершено невозможен, следовательно именно тогда применяются средневолновые радиоприемники.

Что такое средние волны? Это когда частота колеблется от 526,5 до 1606,5 кГц. Понятно, что такие волны могут распространяться на значимо большие расстояния, по сравнению с УКВ. Причем, на их распространение влияют многие факторы, начиная от огибания земной поверхности и до отражения от ионизированного слоя атмосферы. Следует заметить, что в ночное время чувствительность приема значительно увеличивается. Модуляция в таком случае амплитудная, которая, к сожалению, не приводит к достаточно качественному вещанию.

Радиостанций России, которые вещают в диапазоне средних волн в Московском регионе немного, их три на сегодняшний день:

1. Радио Теос — частота вещания радиостанции в Москве 1134 кГц или 265 м; частота вещания радиостанции Санкт-Петербурга 1089 кГц или 275 м.
2. Всемирная радиосеть — частота вещания радиостанции в Москве и Московской области 738 кГц или 406 м.
3. Народное радио — радиостанция вещает в московском регионе на частоте 612 кГц или 490 м.

Наступление вечернего времени дает возможность для увеличения количества приема различных радиостанций регионов России и зарубежных радиостанций на средних волнах СВ. Это объясняется обычным увеличением дальности приема. Прежде всего этот момент обусловлен метеоусловиями и избирательностью радиоприемника, которая напрямую зависит от его настроечных параметров.

Информацию подготовил Евгений Дорохов специально для сайта tvradioman.ru

Антенны

Антенна УКВ телевещания. Это распространенный тип, называемый супер турникетом или антенной в виде крыла летучей мыши .

VHF — это первый диапазон, в котором длины волн достаточно малы, чтобы эффективные передающие антенны были достаточно короткими для установки на транспортных средствах и портативных устройствах, четвертьволновая штыревая антенна на частотах VHF составляет от 25 см до 2,5 метров (от 10 дюймов до 8 футов) в длину. Таким образом, длины волн VHF и UHF используются для двусторонней радиосвязи в транспортных средствах, самолетах, портативных трансиверах и рациях . Портативные радиостанции обычно используют кнуты или резиновые антенны-утки , в то время как базовые станции обычно используют более крупные кнуты из стекловолокна или коллинеарные решетки вертикальных диполей.

Для направленных антенн антенна Яги является наиболее широко используемой в качестве антенны с высоким коэффициентом усиления или «лучевой» антенны. Для телевизионного приема используется Яги, а также логопериодическая антенна из-за ее более широкой полосы пропускания. Для спутниковой связи используются спиральные антенны и антенны турникета, поскольку в них используется круговая поляризация . Для еще большего усиления можно установить вместе несколько яги или спиралей для создания антенных решеток . Вертикальные коллинеарные решетки диполей могут использоваться для создания всенаправленных антенн с высоким коэффициентом усиления , в которых большая часть мощности антенны излучается в горизонтальных направлениях. Телевизионные и FM-радиовещательные станции используют коллинеарные решетки специализированных дипольных антенн, таких как антенны типа « крыло летучей мыши» .

Характеристики распространения

Радиоволны в диапазоне ОВЧ распространяются в основном по трассам прямой видимости и отраженным от земли путям; в отличие от ВЧ полосы есть только некоторые отражения на более низких частотах от ионосферы ( SkyWave распространения). Они не следуют контуру Земли, как земные волны, и поэтому блокируются холмами и горами, хотя из-за того, что они слабо преломляются (изгибаются) атмосферой, они могут перемещаться за пределы визуального горизонта примерно на 160 км (100 миль). . Они могут проникать через стены зданий и приниматься внутри помещений, хотя в городских районах отражения от зданий вызывают многолучевое распространение , которое может мешать телевизионному приему. Атмосферные радиопомехи и помехи ( RFI ) от электрического оборудования представляют меньшую проблему в этом и более высоких диапазонах частот, чем на более низких частотах. Диапазон VHF — это первый диапазон, в котором эффективные передающие антенны достаточно малы, чтобы их можно было установить на транспортных средствах и портативных устройствах, поэтому диапазон используется для систем двусторонней наземной мобильной радиосвязи , таких как рации и двусторонней радиосвязи. связь с самолетами ( Airband ) и кораблями ( морское радио ). Иногда при подходящих условиях ОВЧ-волны могут распространяться на большие расстояния по тропосферным каналам из-за преломления градиентами температуры в атмосфере.

Частоты радиостанций

Эфирное радиовещание осуществляется радиостанциями на разных частотах посредством радиопередатчиков. Спектр радиочастот условно поделён на диапазоны, характеризуемые по длине волны вещания. По этой причине раньше диапазоны назывались соответственно: длинные волны ДВ (LW), средние волны СВ (MW), короткие волны КВ (SW) и ультракороткие волны УКВ (FM). Сегодня принято разделять их по частоте и обозначать в Герцах.

В обиход прочно вошло и другое обозначение диапазонов, к примеру, привычная аббревиатура «FM» — это тот же диапазон УКВ, в котором и работает большинство станций. В этом же диапазоне, кстати, работают и все ТВ каналы. Такие частоты радиостанций можно принимать на телевизорах с цифровым декодером DVB-T2.

Особенности FM диапазона

FM по т.н. «европейскому диапазону» включает волны с частотой от 87,5 до 108 МГц, т.е. спектр, свободный от волн телевещания. На данном диапазоне (при радиовещании производится частотная модуляция) организуется высококачественное стереозвуковое вещание, и при этом приёмник должен обладать совсем небольшой антенной. Правда, учитывая характеристики радиоволны, трансляция возможна на сравнительно небольшие расстояния.

Бесплатные телеканалы эфирного телевидения имеют традиционно более низкую частоту вещания. Однако, смотреть телеканалы можно с помощью обычного телевизора с антенной.

Как распространяются радиоволны?

Прямолинейное
распространение в однородной среде,
т.е. среде, свойства которой во всех
точках одинаковы.

Земная
поверхность оказывает сущест­венное
влияние на распространение радио­волн:

В полупроводящей
поверхности Земли радиоволны поглощаются;

При падении
на земную поверхность они отражаются;

Сферическая
форма земной поверхности препятствует
прямолинейному распространению
радиоволн.

Радиоволны,
распространяющиеся у поверхности земли
и, вследствие дифракции, частично
огибающие выпуклость земного шара,
называются поверхностными волнами.
Распространение поверхностных волн
сильно зависит от свойств земной
поверхности

Радиоволны,
распространяющиеся на большой высоте
в атмосфере и возвращающиеся на землю
вследствие отражения от атмосферных
неоднородностей, называются
пространственными волнами.

Антенны своими руками

Проволочная

Улучшить радиоприем можно, соорудив простую антенну своими руками. В зависимости от того, для какого диапазона она предназначена, ее размеры необходимо будет корректировать.

Самые малоразмерные антенны получаются для FM диапазона, так как частота радиостанций этого диапазона лежит в пределах 88-108 мГц, значит, длина волны L – от 3,4 до 2,8 метра.

Длину волны любой радиостанции можно найти по формуле:

L = 300000/f, где

L – длина волны в м.

f – частота радиосигнала в Гц.

Конструкция проволочной антенны

Проволочная антенна – самая простая конструкция для FM диапазона, ее можно использовать в домах из любого материала, кроме армированного железобетона. Также ее можно разместить на улице, натянув между двумя мачтами или строениями. Высота подвеса играет большую роль: с увеличением высоты эффективность возрастает. Также играет роль ориентация антенны – ее направленность в горизонтальной плоскости имеет вид восьмерки.

Так как большинство радиостанций FM диапазона используют вертикальную поляризацию, то эту антенну можно подвесить вертикально, особенно полезным это может быть на границе уверенного приема, где сигнал очень слабый. Эта антенна использоваться на любом диапазоне СВ, КВ или УКВ, необходимо только пересчитать размеры.

Штыревая

Самый простой вид штыревой антенны – это вертикальный проводник, закрепленный на изоляторе и одним концом соединенный с приемником. Длина штыря должна быть подобрана в соответствии с диапазоном принимаемых волн. Дело в том, что согласно многочисленным опытам и расчетам, длина такой антенны должна быть равной четверти длины волны, при этом к.п.д. антенны максимальный в любом другом случае уменьшается.

Штырь хорошо принимает сигнал как горизонтальной, так и вертикальной поляризации, кроме того этот вид легко реализуется как в станционарном варианте, так и в мобильном, например, в качестве автомобильной антенны.

Конструкция штыревой зонтичной антенны

Для улучшения приема в этой конструкции добавлены 4 вибратора, улучшающие прием сигнала и расширяющие полосу приема. Эта антенна ненаправленного приема, т. е. она одинаково хорошо принимает сигнал с любого направления. Высота подъема, также как и в предыдущем случае, значительно влияет на дальность приема. Такую конструкцию целесообразно использовать на даче или в сельской местности, где меньше индустриальных помех.

Конструкции для города

В условиях города лучшим вариантом для приема будет применение телевизионной антенны типа волновой канал. Ее преимущества в том, что она является остронаправленной

Это свойство в условиях города очень важно, так как позволяет выбрать направление с наименьшим уровнем помех

Самодельная антенна волновой канал состоит из стрелы с закрепленными на ней элементами: 2 пассивных директора, петлевой вибратор и рефлектор. Размеры зависят от диапазона приема. Эта конструкция обеспечивает высококачественный прием на удаленности до 50 и более км, что для диапазона FM очень приличный результат.

Антенна волновой канал для диапазона FM

Эта антенна имеет выходное сопротивление 75 Ом, поэтому кабель вполне допустимо подключить напрямую к согласующей коробке. Можно также использовать телевизионные антенны метрового диапазона с 3-5 каналами, которые сейчас зачастую остались без дела, так как телевизионное вещание «переместилось» с этих каналов на дециметровый диапазон, на спутник или в интернет.

Расчет прямой видимости

Телевизионная УКВ антенна «кроличьи уши» (малая петля — отдельная УКВ антенна).

Для аналогового телевидения дальность передачи ОВЧ зависит от мощности передатчика, чувствительности приемника и расстояния до горизонта, поскольку ОВЧ сигналы распространяются в нормальных условиях как явление, близкое к прямой видимости . Расстояние до радиогоризонта немного расширено по линии прямой видимости до горизонта, так как радиоволны слабо отклоняются назад к Земле атмосферой.

Приблизительное значение для расчета расстояния до горизонта прямой видимости (на Земле):

• расстояние в морских милях = где высота антенны в футах1,23×Аж{\ displaystyle 1,23 \ times {\ sqrt {A_ {f}}}}Аж{\ displaystyle A_ {f}}
• расстояние в километрах = где высота антенны в метрах.12,746×Ам{\ displaystyle {\ sqrt {12.746 \ times A_ {m}}}}Ам{\ displaystyle A_ {m}}

Эти приближения действительны только для антенн на высоте, которая мала по сравнению с радиусом Земли. Они не обязательно могут быть точными в горных районах, поскольку ландшафт может быть недостаточно прозрачным для радиоволн.

В инженерных системах связи требуются более сложные вычисления для оценки вероятной зоны покрытия предлагаемой передающей станции.

Точность этих расчетов для сигналов цифрового телевидения обсуждается.

2.2 Антенны бегущей волны. Бегущая и стоячая радиоволна отличия и свойства

бегущей волны

Антенна бегущей волны (сокр. АБВ) — направленная антенна, по геометрической оси которой распространяется бегущая волна электромагнитных колебаний.

Бегущая волна — волновое движение, при котором поверхность равных фаз (фазовые волновые фронты) перемещается с конечной скоростью (постоянной для однородной среды). Примерами могут служить упругие волны в стержне, столбе газа или жидкости, электромагнитная волна вдоль длинной линии или в волноводе

отличие бегущей от стоячих радиоволн

В отличие от стоячих волн, бегущие волны при распространении в среде переносят энергию. С бегущей волной, групповая скорость которой отлична от нуля, связан перенос энергии, импульса или других характеристик процесса

АБВ может выполняться двух типов: из дискретных (раздельных) излучателей расположенных вдоль оси на некотором расстоянии друг от друга либо в виде одного сплошного излучателя, который располагается в направлении оси излучения/приема. В втором случае рассматривают сплошной излучатель, как сумму дискретных излучателей, примыкающих один к другому.

К антеннам первого типа относятся:

• ,
• Антенна вытекающей волны
• Волновой канал

К антеннам второго типа относятся:

• Антенна Бевереджа
• Диэлектрическая стержневая антенна
• V-образная антенна
• Ромбическая антенна

Свойства антенны бегущей волны

АБВ имеет максимальное излучение (прием) в направлении ее оси. Для связи между двумя объектами на земле — ось излучателя обычно направлена параллельно поверхности земли на прямой соединяющей два объекта.

Коэффициент направленного действия АБВ D = kL/l, где L — длина антенны, l — длина волны, k — коэффициент, зависящий от направленности действия отдельного излучающего элемента, значения бегущей волны, соотношения амплитуд токов излучающих элементов и др. Значение k обычно лежит в пределах 4-8. Коэффициент направленного действия получается максимальным при фазовой скорости v бегущей волны несколько меньшей скорости света с и равной

v = с-2l (2L + l).

Первое характерное свойство АБВ — это форма пространственной диаграммы направленности обладающей осевой симметрией. То есть независимо от плоскости проходящей через ось излучателя — форма диаграммы одинакова.

Второе характерное свойство — удовлетворительная направленность действия (у большинства АБВ), сохраняющееся в широком диапазоне волн. Первое свойство проявляется тем больше, чем больше соотношение L/l и чем выше осевая симметрия диаграммы направленности каждого излучающего элемента.

На практике АБВ используется в приемных и передающих радиоустройствах на всех длинах волн радиодиапазона.

К примеру спиральные антенны используются для приема/передачи высокочастотных сигналов в таких устройствах как сотовые телефоны.

Антенны типа волновой канал используются для приема сигналов телевидения, радиолокации и в любительской радиосвязи.

Антенны Бевереджа применяются для обеспечения связи в вооруженных силах, так как в отличие от простых штыревых антенн на переносных радиостанциях, могут существенно увеличить дальность приема/передачи сигнала

Активные и пассивные устройства

Часто производители антенн FM диапазона используют встроенные в них электронные усилители сигнала. Такие устройства называются активными.

Название обусловлено наличием в схемах усилителей активных элементов — транзисторов. Использование усилителя требует наличия внешнего источника питания. В комплект поставки включаются адаптеры, представляющие собой малогабаритные выпрямители переменного тока в постоянный. Напряжение на выходе таких устройств составляет 9-12 В. Подключение может производиться через специальный низкочастотный разъем на корпусе или антенный сепаратор (инжектор напряжения) по высокочастотному кабелю.

Соответственно, устройства без антенного усилителя называют пассивными. Они обеспечивают повышение уровня полезного сигнала за счет избирательных свойств конструкции антенны. Назначение антенных усилителей — уменьшить ослабление сигнала в протяженном кабеле от антенны до входа приемника. Оно обусловлено волновым сопротивлением и определяется величиной погонного затухания. Последнее зависит от марки используемого кабеля и составляет 0,15-0,75 дБ/м.

Антенны диапазона FM для автомобиля

Разделение устройств этого класса можно провести по их расположению — внешнему или внутрикабинному. Способ крепления антенн внешнего расположения может быть врезным и с использованием магнита. Автомобильные антенны FM-диапазона чаще всего располагаются на крыше, на заднем бампере или переднем крыле автомобиля.

Они выпускаются в телескопическом исполнении. Длиной вибратора управляет специальный двигатель. Управление этим двигателем производится водителем непосредственно из салона. Другим способом является автоматический запуск при включении магнитолы. Телескопическая антенна выдвигается при этом на всю длину. Первый вариант является более предпочтительным.

Магнитное крепление отличается своей простотой.

Из-за небольшой длины штыревого вибратора чувствительность антенны уступает телескопическому исполнению. Существует необходимость убирания устройства на ночь с места его установки.

Для внутрикабинных антенн местом установки является правый верхний угол лобового стекла автомобиля.

Большинство из них (но не все) имеют встроенный усилитель, требующий внешнего питания. Применение усилителя значительно повышает их цену. В городской черте обеспечивается удовлетворительный прием близко расположенных радиостанций, но при движении в сельской местности сказывается неудачное (горизонтальное) расположение вибраторов.

Как уже было упомянуто выше, передатчики FM-радиостанций работают в режиме вертикальной поляризации. Такую же поляризацию должна иметь автомобильная антенна FM-диапазона.

Типы антенн

Как сделать антенну для цифрового ТВ своими руками

Назначение приемных антенн состоит в том, чтобы принять сигнал, усилить его и передать на вход приемника. В зависимости от диапазона антенны имеют различную конструкцию и габариты.

Типов антенн существует несколько десятков, некоторые из них представляют собой сложнейшие инженерные сооружения, весом сотни тонн и размерами тысячи квадратных метров.

В простейшем случае приемной антенной может быть проводник, подвешенный на изоляторах над землей. Электромагнитные волны, пересекая его, наводят в нем, согласно законам физики, переменное напряжение высокой частоты и по фидеру передают его на вход радиоприемного устройства, где принятый сигнал усиливается, из него выделяется низкочастотная составляющая, и человеческое ухо слышит звук.

Антенны можно разделить на два типа: направленные и ненаправленные. Есть классификация по назначению: стационарные и мобильные. Несмотря на разницу в типах и видах, существуют общие законы, по которым они работают.

Применение УКВ

Применение диапазонов УКВ объясняется преимуществами, присущие радиоволнам этого диапазона по сравнению с волнами других диапазонов. Радиоволны УКВ диапазона хорошо отражаются от предметов, встречающихся на пути их распространения. В этом диапазоне наблюдается значительно меньше индустриальных помех.

УКВ широко применяются в системах связи и вещания. Большинство таких систем работает в пределах зон, ограниченных условиями прямой видимости. Увеличение дальности связи достигается в радиорелейных линиях (РРЛ) — цепочке ретрансляционных станций, отстоящих друг от друга на расстоянии прямой видимости. В РРЛ используют волны УВЧ- и СВЧ-диапазонов.
Использование в РРЛ в качестве ретранслятора ИСЗ обеспечивает связь между наземными пунктами, удалёнными более чем на 10 тыс. км.

Диапазон УКВ является единственным, в котором осуществляются
телевизионные передачи и организуется высококачественное частотно-модулированное (FM) радиовещание.

УКВ используются также в системах радиолокации, ближней радионавигации и радиоастронавигации, радиотелеуправления и радиодистанциометрии. Радиоволны УКВ-диапазона применяются при изучении атмосферы звёзд, планет, туманностей (радиоастрономия), в медицине для определения температуры биологических объектов (радиотермография), при изучении структуры и состава вещества (радиоспектрометрия).

Связанные статьи:
Короткие радиоволны,
Сантиметровые волны. Сверхвысокие частоты, СВЧ, SHF,
Земные радиоволны, ВЧ, Диапазон частот.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине