Продольное распространение радиоволн в намагниченном феррите.

Плоская электромагнитная волна распространяется в неограниченной гиротропной среде вдоль направления постоянного подмагничивающего поля. При этом все проекции векторов поля будут зависеть от продольной координаты z по закону ; выбор знака аргумента комплексной экспоненты диктуется выбором одного из двух возможных направлений движения волновых факторов. Предположим, что волны однородны в поперечной плоскости и поэтому . => находим, что т. е. рассматриваемые решения уравнений Максвелла обязательно являются чисто поперечными Т-волнами.

Плоская электромагнитная волна с двумя ортогональными пространственными компонентами, сдвинутыми по фазе на угол 90°, представляет собой волну, поляризованную, по кругу. Таким образом установлено, что при продольном распространении волн в намагниченном феррите существуют две независимые моды:

1) поляризованная по кругу волна с левым направлением вращения, у которой и коэффициент фазы

2) аналогичная волна с правым направлением вращения, у ко-

торой и коэффициенты фазы

Теперь предположим, что в какой-либо плоскости, скажем при

z=0, одновременно возбуждены обе моды с одинаковыми амплитудами. Тогда в этой плоскости комплексная амплитуда суммарного магнитного вектора ориентирована вдоль оси х и отвечает линейно поляризованной волне.

Обе моды с круговой поляризацией, из которых складывается такая волна, распространяются с разными фазовыми скоростями, и поэтому в поперечной плоскости с произвольной координатой z магнитный вектор имеет комплексную амплитуду

Интересной и практически важной особенностью процесса про- дольного распространения электромагнитных волн в намагничен- ном феррите является невзаимный характер поворота плоскости поляризации.

22 Общие характеристики диапазонов радиоволн. 1. 3-30Гц 105-104км КНЧ (ELF) - крайне низкие частоты Декаметрические 2. 30-300Гц 104-103км Мегаметрические 3. 300-3000Гц 103-102км УНЧ (ULF) - ультра низкие частоты Гектокилометровые 4. 3-30кГц 100-10км ОНЧ (VLF)- очень низкие частоты Сверхдлинные (мириаметровые) 5. 30-300кГц 10-1км НЧ (LF) - низкие частоты Длинные (километровые) 6. 300-3000кГц 1000-100м СЧ (MF) - средние частоты Средние (гектометровые) 7. 3-30МГц 100-10м ВЧ (HF) - высокие частоты Короткие (декаметровые) 8. 30-300МГц 10-1м ОВЧ (VHF) - очень высокие частоты Метровые, ультра короткие 9. 300-3000МГц 100-10см УВЧ (UHF) - ультра высокие частоты Дециметровые 10. 3-30ГГц 10-1см СВЧ (SHF) - сверх высокие частоты Сантиметровые 11. 30-300ГГц 10-1мм КВЧ (EHF)- крайне высокие частоты Миллиметровые 12. 300-3000ГГц 1-0,1мм ГВЧ - гипервысокие частоты Дециметровые 13. Оптические диапазоны волн. Длиной волны называется расстояние, которое проходит волна за один временной период: l =сT=с/f, где с- скорость света, Т - период, f - частота колебания. На первых этапах развития радиотехники связь осуществлялась с помощью волн сверхдлинного и длинного диапазонов. Недостатки: необходимость большой мощности передающего устройства из-за сильного поглощения волны при ее распространении над земной поверхностью, невозможность передавать сообщения, скорость изменения которых соизмерима со скоростью изменения несущего колебания. В радиовещании широкое применение нашли средние волны. В этом диапазоне осуществляется наиболее устойчивый прием, однако трудно обеспечить большую дальность (меньшая дифракционная способность по сравнению с более длинными волнами). Поэтому в этом диапазоне работает преимущественно местное радиовещание в зоне с радиусом в несколько сотен километров. Однако в России есть очень мощные станции этого диапазона, обслуживающие и большую территорию. Диапазон коротких волн позволяет обеспечить большую дальность действия при относительно малой мощности передатчика и направленном излучении антенны. Основным недостатком этого диапазона являются так называемые замирания - колебания уровня принимаемого сигнала, что приводит к искажению принятого сообщения. Исследования показали, что имеются оптимальные длины волн для различных часов суток и времени года. Короткие волны успешно применяют в радиовещании, радиотелеграфии на магистральных линиях связи, в морской и авиационной радионавигации.

Освоение диапазонов 8-12 позволило развить такие области как телевидение и космическая связь. Благодаря распространению волн только в пределах прямой видимости и отсутствию поверхностной волны практически полностью исключены явления интеренференции волн и, следовательно, искажения сообщений. Из-за высокой несущей частоты в этих диапазонах можно разместить большое число несущих,т.е. передавать большое число различных сообщений независимо друг от друга.

23 Влияние тропосферы и ионосферы на распространение радиоволн.

В окружающей земном шаре атмосфере различают две области, оказывающие влияние на распространение радиоволн: тропосферу и ионосферу. Тропосферой называется приземная область атмосферы, простирающаяся до высоты примерно 10—15 км. Тропосфера неоднородна как в вертикальном направлении, так и вдоль земной поверхности, электрические параметры меняются при изменении метеорологических условий. Тр-ра влияет на распространение земных волн и обеспечивает распространение так называемых тропосферных волн. Распространение тропосферных волн связано с рефракцией (искривлением траектории волны) в неоднородной тропосфере, а также с рассеянием и отражением радиоволн от неоднородностей тропосферы. Ионосферой наз. область атмосферы, начинающаяся от высоты 50—80 км и простирающаяся примерно до 10000 км над поверхностью Земли. В этой области плотность газа весьма мала и газ ионизирован, т. е. имеется большое число свободных электронов (примерно электронов в 1 воздуха). Присутствие свободных электронов существенно влияет на электрические свойства газа и обусловливает возможность отражения радиоволн от ионосферы.

Путем последовательного отражения от ионосферы и поверхности Земли радиоволны распространяются на очень большие расстояния (например, короткие волны могут несколько раз огибать земной шар). Ионосфера является неоднородной средой, и радиоволны рассеиваются в ней, что также обусловливает возможность распространения радиоволн на большие расстояния. Радиоволны, распространяющиеся путем отражения от ионосферы или рассеяния в ней, будем называть ионосферными волнами. На условия распространения ионосферных волн свойства земной поверхности и тропосферы влияют мало.

За пределами ионосферы плотность газа и электронная плотность уменьшаются и на расстоянии, равном 3—4,5 радиусам земного шара, атмосфера Земли переходит в космическое пространство, где газ полностью ионизирован, плотность протонов равна плотности электронов.

Дата добавления: 2015-08-17