Фізичні основи сучасних бездротових засобів яв'язку. Радіолокація.
1.Особливості поширення ультракоротких радіохвиль.
Звернувшись до шкали електромагнітних хвиль можна побачити,
що найбільша її ділянка належить радіохвилям. Оскільки частоти цих
хвиль значно відрізняються (від 3 кГц до 3 ТГц ), достатньо широкий
діапазон і довжин хвиль (від100 км до 0,1 мм), то відповідно
різняться і властивості радіохвиль, наприклад, поширення в атмосфері
Землі.
За своїми властивостями ультракороткі радіохвилі дуже близькі до світлових
променів: поширюються в межах прямої видимості, їх можна посилати
вузькими пучками,які фокусують за допомогою спеціальних антен. Такий
вузький промінь менше розсіюється, що дозволяє застосовувати менш
потужні передавачі, його простіше приймати, до того ж напрямлене
випромінювання створює менше перешкод іншим системам зв'язку. Слід
зазначити, що на такий промінь не впливають атмосферні явища.
Саме ці властивості забезпечили широке застосування ультракоротких
радіохвиль у радіолокації, бездротовому зв'язку,супутниковому телебаченні.
2. Стільниковий зв'язок один із видів мобільного радіозв'язку, в
основі якого лежить стільникова мережа (частотою від 450 до 3000 МГц).
Основні складові стільникової мережі: стільникові телефони, базові
станції, центри комутації, які працюють у тому самому частотному
діапазоні.
Особливість стільникового зв'язку полягає в тому, що зона покриття
ділиться на «стільники», що визначається зонами покриття окремих
базових станцій. Кожен стільник має площу близько 25 км 2 і обслуговуєть
ся окремою базовою станцією. Стільники частково перекриваються й
разом утворюють мережу. На ідеальній (рівній і без забудови) поверхні
зона покриття однієї базової станції являє собою коло, тому складена з них
мережа має вигляд шестикутних зон (бджолиних стільників).
Коли вмикається телефон, він починає "прослуховувати" ефір і улавлюва-
ти сигнал базової станції того стільника, де на даний момент перебуваєте
клієнт. Після цього телефон випромінює радіосигнал - посилає станції свій
ідентифікаційний код. Відтоді телефон і станція підтримуватимуть
радіоконтакт, періодично обмінюючись сигналами.
Такими процесами "керують" центри комутації, які пов'язані з базовими
станціями дротовими каналами зв'язку. Центр комутації безперервно
"відстежує" місце перебування мобільного телефону.
Він "передає" сигнал телефона, як естафетну паличку, від однієї базової
станції до іншої, коли телефон "подорожує" зі стільника в стільник,
здійснюється вихід на інші мережі (можете зателефонувати на номер
іншого оператора або стаціонарний телефон, скористатись Інтернетом).
2.1.Радіолокація. Застосування радіолокації (випереджальне )
Властивість радіохвиль відбиватися від металів установив Г. Герц. Згодом
було з'ясовано, що електромагнітні хвилі відбиваються від будь-яких тіл,
при цьому чим краще тіло проводить електричний струм, тим більшою
буде енергія відбитої хвилі. На відбиванні радіохвиль ґрунтується
радіолокація.
Радіолокація - спосіб виявлення, розпізнання та визначення місця
розташування об'єктів за допомогою радіохвиль.
Застосування радіолокації (випереджальне завдання ):
- сільське господарство - визначення структури грунтів, температури,
вигляду посівів, визначення прошарку сезонного промерзання
посівів;
- лісове господарство - виявлення пожеж, управління процесом вирубки
лісу з метою найкращого збереження екологічної рівноваги і
запобігання ерозії грунту, засмічення гребель мулом і забруднення
прибережних вод;
- океанографія - зондування поверхні океану з метою визначення рельєфу
поверхонь дна морів і океанів, льодова розвідка, уточнення берегової лінії
- військова справа - спостереження за повітряним простором, виявлення
цілей, наведення ППО і авіації;
"Стелс" - технологія, що зменшує ймовірність пеленгування літака про-
тивником. Поверхня літака зібрана з декількох тисяч плоских трикутни-
ків, виконаних з матеріалу, що добре поглинає радіохвилі. Промінь
локатора, що падає на нього, розсіюється, тобто відбитий сигнал не
повертається в точку, звідки він прийшов (до радіолокаційної станції
супротивника);
- економіка - збереження і використання рибних запасів, прокладання
маршрутів судів з урахуванням океанських течій;
- космос - запуски та посадки космічних апаратів; уточнено відстані до
Місяця, Венери, Марса; визначення рельєфу планет;
- географія - уточнення зображень земної поверхні, коректування
існуючих карт (масштабом менше1:250000), пошуки місцезнаходжень
родовищ нафти, природного газу і мінералів;
- геофізика - вивчення структури землекористування, розподілу транспор-
ту, аналіз розвитку міст;
- гідрологія - складання карт раніше невідомих мілин;
- безпека життя - одним з важливих методів зниження аварійності є конт
роль швидкісного режиму руху автотранспорту на дорогах.
Першими цивільними радарами для вимірювання швидкості руху
транспорту американські поліцейські користувалися вже в кінці
Другої світової війни. Зараз вони застосовуються в усіх розвинених
країнах.
Використання українських супутників в радіолокації
Запуск супутника
2.2.Принцип роботи імпульсного радіолокатора.
Радіолокатор (радар) - забезпечує випромінювання радіохвиль, а також
приймання радіохвиль, які відбиваються від об'єкта.
Режими роботи радіолокатора:
- пошук (сканування) антена радіолокатора весь час сканує простір
(наприклад, повертається по горизонталі й одночасно рухається вниз-
угору);
- спостереження антена весь час напрямлена на обраний об'єкт.
Принцип роботи радіолокатора.
Якщо радіохвилі випромінювати в усіх напрямках або широким пучком,
то вони відбиватимуться одночасно від багатьох об'єктів і розпізнати, де
розташований досліджуваний об'єкт, наприклад літак, буде неможливо. Тому
радіолокатор посилає хвилі напрямлено та вузьким пучком, а виявлення
відбитого сигналу свідчить, що досліджуваний об'єкт розташований у
напрямку поширення радіохвиль. Розрізняють два основні режими роботи
радіолокатора. У режимі пошуку (сканування) антена радіолокатора весь час
сканує простір (наприклад, повертається по горизонталі й одночасно
рухається вниз-угору). У режимі спостереження антена весь час напрямлена
на обраний об'єкт. Радіосигнал, який посилає радіолокатор, являє собою
короткочасний (тривалістю мільйонні частки секунди), але дуже потужний
імпульс. Щойно імпульс послано, антена радіолокатора автоматично
перемикається на прийом: радіолокатор "слухає" ефір - чекає на відбитий
сигнал. Приймач має високу чутливість (відбитий радіосигнал досить
слабкий), тому на час випромінювання імпульсу його відключають, інакше
апаратура зіпсується. Через певний інтервал часу (значно більший за
тривалість імпульсу) антена знову перемикається на радіопередавач і
радіолокатор посилає наступний імпульс.
Відстань s до об'єкта визначають за часом t проходження радіоімпульсу
до цілі й назад.
S=c*t/2
Д/з опрацювати параграф 21 підручника.