Laine on häire, mis kandub edasi energia läbi keskmise või ruumi, kusjuures massiülekanne on tühine või puudub. On erinevaid lainetüüpe, mis pakuvad palju erinevaid teenuseid. Elektromagnetlained aastal kasutatakse laialdaselt insenerirakendused . Kasutame lainekuju erinevat tüüpi rakendustes, näiteks traadita ühenduse korral suhtlemine , Radar, Kosmose uurimine , Mere-, raadionavigatsiooni-, kaugseire jne ... Nende rakenduste hulgas kasutab mõni lainete saatmiseks juhitavat keskkonda, samas kui mõni kasutab juhitamatut andmekandjat. Selles artiklis teaksime, kuidas keskkonna omadused mõjutavad lainete levikut ja erinevaid viise, kuidas laine levib.
Mis on laine levik? - Definitsioon
Elektromagnetlained tekivad voolu kandvast kiirgusvõimsusest autojuht . Dirigentides on osa genereeritud võimsus põgeneb ja levib vabas ruumis kujul Elektromagnetlaine , millel on ajas muutuv elektriväli, magnetväli ja levimissuund üksteise suhtes risti.
Kiirgus an isotroopne saatja, need lained liiguvad vastuvõtjani jõudmiseks läbi erinevate radade. Laineteekond saatjast liikumiseks ja vastuvõtjani jõudmiseks on tuntud kui Lainete levik.
Elektromagnetiline (EM) või raadiolainete levik
Kui isotroopne radiaator kasutatakse edasikandumine EM-lainetest saame sfäärilised lainepildid, nagu joonisel näidatud, kuna see kiirgab EM-laineid ühtlaselt ja võrdselt igas suunas. Siin on sfääri keskpunktiks radiaator, samas kui sfääri raadius on R. On selge, et kõigil kera pinnal asuvatel punktidel R kaugusel on võrdsed võimsustihedused.
Sfääriline lainefront
E-lained liiguvad vabas ruumis valguse kiirusega. c = aga EM lained läbivad teist keskkonda, kiirus väheneb. EM-lainete kiiruse mis tahes muus keskkonnas kui vaba ruumis annab 
kus c on valguse kiirus ja keskmise suhteline läbilaskvus.
EM-lained edastavad energiat keskkonnas olevate aatomite neeldumise ja laineenergia taasemissiooni kaudu. Aatomid neelavad laineenergiat, läbivad vibratsiooni ja lasevad energia läbi sama sagedusega EMi uuestiemissiooniga. Keskkonna optiline tihedus mõjutab EM-lainete levikut.
Lainete leviku võrrand
Lained läbivad vastuvõtjani jõudmiseks palju teid. Paljud parameetrid otsustavad laine poolt läbitud tee, näiteks edastamise ja vastuvõtmise kõrgus antennid , stardinurk ülekande otsas, töö sagedus polarisatsioon jne…
Paljude lainete omadusi modifitseeritakse levimise ajal, näiteks peegeldus, murdumine, difraktsioon jne ... levimiskeskkonna parameetrite, näiteks juhtivuse, läbilaskvuse, läbilaskvuse ja takistavate objektide omaduste varieerumise tõttu.
Üldiselt, kui võimsust kiiratakse vabas ruumis, võib keskkonnas olevad objektid laineenergiat kiirata või neelata. Nii et laine edastamisel keskmise kaudu on hädavajalik arvutada laine tekitatav kahju. Seda kaotust nimetatakse Raadiosaate kadu , mis põhineb pöördvõrdeline optikaseadus ja see arvutatakse kiiratud võimsuse ja vastuvõetud võimsuse suhtena.
Friisi vaba kosmoseraadio vooluring
Kuna teame, et isotroopse saatja kasutamisel jaotatakse võimsus võrdselt, saab keskmist võimsust väljendada kiiratud võimsusena,
Testantenni suunavuse annab
Oletame, et vastuvõttev antenn võtab raadiolainetelt kogu tekitatud jõu ilma kadudeta vastu. Laskma olema maksimaalne võimsus, mida vastuvõtja antenn saab sobitatud koormuse tingimustes. Millal on vastuvõtuantenni efektiivne ava, võime kirjutada järgmiselt:
Üldiselt suunavus ja tõhus ava mis tahes antenni ala on seotud kui
Laskma olema vastuvõetava antenni suunavus. Siis,
Asendades (3) väärtuse saame,
See võrrand on tuntud kui vaba ruumi levimise põhivõrrand, tuntud ka kui Värske vaba ruumi võrrand. Tegur ( λ / 4πr)kaks nimetatakse vaba ruumi teekadu, mis näitab signaali kadu. Teekadu võib väljendada järgmiselt:
Võime võrrandi (6) väljendada dB-des,
Vastuvõetud võimsust saab väljendada järgmiselt:
Mis lihtsustamise mõttes on
Siin väljendatakse kaugust r kilomeetrites, samas kui sagedust f väljendatakse MHz . See viitab kaotuse tekkimisele lainete levimisel, kui see levib allikast välja.
Lainete leviku tüübid
Maa keskkonda läbivad elektromagnetlained või raadiolainete levimine sõltuvad mitte ainult nende enda omadustest, vaid ka keskkonna omadustest. On erinevaid levimisteid, mille kaudu edastatavad lained jõuavad vastuvõtjani. Kõik need režiimid sõltuvad töö sagedusest, saatja ja vastuvõtja vahelisest kaugusest jne.
Lainete levik
- Maapinna lähedal levivaid laineid nimetatakse MAA LAINED. Seda tüüpi levimine on võimalik, kui nii edastav kui ka vastuvõtev antenn on maa pinnale suletud.
- Maalainet, mis liiguvad ilma igasuguse peegelduseta, nimetatakse otselaineks või kosmoselaineks.
- Maa laineid, mis levivad vastuvõtuantennile läbi maapinna peegelduse, nimetatakse maapinnal peegelduvateks laineteks või pinnalaineteks.
- Laineid, mis jõuavad vastuvõtvasse antenni atmosfääri ülemise osa ionisatsiooni teel hajumise ja peegeldumise tõttu, nimetatakse Skywavesiks.
- Laineid, mis peegelduvad või hajuvad troposfääris enne antenni jõudmist, nimetatakse troposfääri laineteks.
Maalainete või pinnalainete levik
Maalaine liigub mööda maapinda. Need lained on vertikaalselt polariseeritud. Niisiis, vertikaalsed antennid on nende lainete jaoks kasulikud. Kui horisontaalselt polariseeritud laine levib maapealse lainena, siis maa juhtivuse tõttu tekib laine elektrivälja lühis.
Kui maapealne laine liigub edastavast antennist eemale, siis see nõrgeneb. Selle kadu minimeerimiseks peab ülekandetee olema kõrge juhtivusega üle maa. Selles olukorras peaks merevesi olema parim juht, kuid täheldati, et vee suur ladustamine tiikides, liivases või kivises pinnases näitab maksimaalset kadu.
Seega asuvad suure võimsusega madalsageduslikud saatjad, kasutades maapealse laine levikut, eelistatavalt ookeani rindel. Kuna maapealsed kaod suurenevad sagedusega kiiresti, kasutatakse seda levikut praktiliselt ainult kuni 2 MHz sagedusega signaalide jaoks.
Keskmise lainega ringhäälingu jaoks, kuigi eelistatakse maapealseid laineid, kandub osa energiat ionosfääri. Kuid päevasel ajal neelab ionosfäär energia täielikult ja öösel peegeldab ionosfäär energiat tagasi maa peale. Nii et kogu päeval saadav ülekandesignaal on tingitud ainult maapealsetest lainetest.
Maalainete leviku maksimaalne ulatus ei sõltu mitte ainult sagedusest, vaid ka saatja võimsusest. Kui maapealsed lained liiguvad üle maa pinna, nimetatakse neid ka pinna laineks.
SkyWave levik
Iga pikk keskmise ja kõrge sagedusega raadioside toimub taevalaine abil. Selles režiimis kasutatakse EM-lainete peegeldumist ioniseeritud piirkonnast Maa atmosfääri ülemises osas lainete edastamiseks pikematele vahemaadele.
Seda atmosfääri osa nimetatakse ionosfääriks, mille kõrgus on umbes 70–400 km. Ionosfäär peegeldab tagasi EM-laineid, kui sagedus on vahemikus 2 kuni 30 MHz. Seega nimetatakse seda levimisviisi ka lühilaine levikuks.
Taevalaine levimispunkti kasutamine punktide ja punktide vahelise suhtlemise jaoks on võimalik. Taevalainete mitmekordse peegeldumisega on ülemaailmne suhtlus võimalik ülipikkade vahemaade tagant.
Kuid puuduseks on see, et vastuvõtjas vastuvõetud signaal on tuhmunud suure hulga lainete tõttu, mis järgivad vastuvõtupunkti jõudmiseks suurt hulka erinevaid teid.
Kosmoselaine levik
Kui tegemist on EM-lainetega, mille sagedus jääb vahemikku 30 MHz kuni 300 MHz, on kosmoselainete levimine kasulik. Siin omadused Troposfäär kasutatakse edastamiseks.
Kosmoselaine levimisrežiimis töötades jõuab laine vastuvõtuantenni otse saatjalt või pärast peegeldumist troposfäärist, mis asub umbes 16 km kõrgusel maapinnast. Seega koosneb kosmoselaine režiim kahest komponendid st. otsene laine ja kaudne laine .
Kuigi neid komponente edastatakse samaaegselt sama faasiga, võivad nad jõuda faasi sees või faasist välja vastuvõtja otsas, sõltuvalt erinevatest teepikkustest. Seega on signaali tugevus vastuvõtja poolel otseste ja kaudsete lainete tugevuste vektorite summa.
Ruumi laine levik režiimi kasutatakse väga kõrgete sageduste levimiseks.
Millist levikut kasutatakse lühilaine ringhäälingu jaoks
Lühilaine ringhääling toimub tavaliselt sagedusalas 1,7 - 30 MHz. Nagu me eespool nägime, levivad selle vahemiku sagedused Skywave levimisrežiimi kaudu.
Sõltuvalt sagedusest või lainepikkusest tekitavad elektromagnetlained erinevates materjalides ja seadmetes erinevaid mõjutusi. Seega erinevad elektromagnetiline spekter kasutatakse mitmesuguste rakenduste jaoks. Milline laine levik teid intrigeerib? Millise levimisrežiimi rakendamine on teie jaoks keeruline.
