|
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА 1. Диапазон радиоволн Электромагнитные волны очень разнообразны том, что их свойства зависят от длины волны. Герц в своих опытах получил волны длиной от 60 см до 6 м. В дальнейших опытах другие физики получили и исследовали электромагнитные волны длиной волны всего несколько миллиметров. Все перечисленные волны относятся к диапазону радиоволн. Ø Радиоволны - электромагнитные волны длиной от 100 км (3 кГц) до 0,1 мм (3 ТГц). Согласно Международному соглашению весь спектр радиоволн, применяемых в радиосвязи, разбит на диапазоны: длинные волны, средние волны, короткие волны ультракороткие волны. Во время использования электромагнитных волн для радиосвязи как источник, так и приемник радиоволн чаще всего располагаются вблизи земной поверхности. Форма и физические свойства земной поверхности, а также состояние атмосферы сильно влияют на распространение радиоволн. Согласно современной теории волны распространяются различными путями. Один путь лежит вдоль поверхности Земли, распространяется так называемая поверхностная (земная) волна. Она сравнительно быстро затухает из-за поглощения энергии всеми проводниками, которые встречаются на ее пути. Форма Земли ограничивает дальность приема поверхностных волн. Если бы они распространялись строго прямолинейно, то радиосвязь был бы возможен только на расстоянии прямой видимости. Но поскольку в зависимости от высоты электрические и магнитные параметры атмосферы меняются, поверхностная волна преломляется, отклоняясь к Земле, ее траектория искривляется и дальность приема увеличивается. Препятствия на поверхности Земли отражают радиоволны. За препятствиями может образовываться радио-тень, куда волна не попадает. Но если длина волны достаточно велика, то волна огибает препятствие и радио-тень не образуется. Мощные радиостанции, работающие на длинных волнах, обеспечивают связь на несколько тысяч километров. На средних волнах связь возможна в зоне до нескольких сотен километров, на коротких волнах - только в зоне прямой видимости. Пространственные волны распространяются от антенны путем, что лежит под большим или меньшим углом к поверхности Земли. На высоте около 100-300 км волны сталкиваются со слоем воздуха, ионизированного электромагнитным излучением Солнца и потоком заряженных частиц, излучаемых светилом. Этот слой называют ионосферой. Ионосфера, проводящий электрический ток, отражает радиоволны длиной волны, превышающей 10 м, как обычная металлическая пластина. Но способность ионосферы отражать и поглощать радиоволны существенно меняется в зависимости от времени суток и времен года. Волны после отражения в ионосфере снова попадают на Землю. Однако все зависит от угла, под которым волны входят в ионосферу. Если он превышает некоторую величину, волны проникают в ионосферу, проходят сквозь нее и затем свободно распространяются в космическом пространстве. И наоборот, если угол меньше некоторой предельной величины, волна под тем же углом отражается к Земле. Чем меньше длина волны, тем глубже волна проникает в ионосферу, а значит, отражается с большей высоты. Короткие волны распространяются на большие расстояния только за счет многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли. Именно с помощью коротких волн можно осуществить радиосвязь на любых расстояниях на Земле. Особенности волн УКВ-диапазона (излучение узким пучком; распространение в зоне прямой видимости; незначительная дальность распространения вблизи поверхности земли) обеспечили их использования в сотовой связи. Сотовая связь - один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами). Сеть составляют разнесенные в пространстве приемопередатчики, работающие в том же частотном диапазоне, и комутувальне оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приемопередатчика в зону действия другого. Основные составляющие сотовой сети - это сотовые телефоны и базовые станции, которые обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включенным, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, а также звонить с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные. ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА 1. Почему радиоволны могут огибать Землю? 2. Почему затруднен связь на коротких волнах в горной местности? 3. Какое влияние оказывает ионосфера Земли на распространение радиоволн?
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА 1. Что нужно для перехода к приему более коротких волн: сближать или раздвигать пластины плоского конденсатора, включенного в колебательный контур? 2. Является существенным различия между условиями распространения радиоволн на Луне и Земле? 3. Радиоволны какого диапазона могут быть приняты без ретрансляции на противоположной стороне Земли? 1. При которой частоты колебаний радиопередатчик излучает электромагнитные волны длиной 49 м? До каких волн (длинных, средних или коротких) принадлежат эти волны? 2. Период колебаний в колебательном контуре, что излучает радиоволны с длиной волны 300 м? 3. Чему равна длина волны, посланной радиостанцией, работающей на частоте 1400 кГц? ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ • Радиоволны - электромагнитные волны длиной от 100 км (3 кГц) до 0,1 мм (3 ТГц). • Согласно современной теории волны распространяются различными путями: поверхностная волна; пространственная волна. • Сотовая связь - один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть. Домашнее задание 1. Подр-1: § 36 (п. 1, 2, 3, 4, 5); подр-2: § 18 (п. 1). 2. Сб.: Рів1 № 12.4; 12.5; 12.8; 12.9. Рів2 № 12.16; 12.20; 12.21; 12.38. Рів3 № 12.53, 12.54; 12.55; 12.56.
|
|