19. Меры безопасности при работе с ЭМП. Защита от ЭМ излучения.
Использование электромагнитной энергии в самых разнообразных областях человеческойдеятельности привело к тому, что к существующему электрическому и магнитному полямЗемли, атмосферному электричеству, радиоизлучению Солнца, Галактики, Вселеннойи Мироздания в целом добавилось электромагнитное излучение искусственного происхождения.Его уровень значительно превышает уровень фона. Энергопотребление в мире удваивается каждые 10 лет, а ЭМИ в энергетике за этот период возрастают еще в 3 раза. Вблизи воздушных линий электропередач напряженность электромагнитных полей возросла в 100 - 10000000 раз, создавая тем самым реальную опасность для людей, животного и растительного мира. Суточная мощность радиоизлучения передающих станций за полвека возросла более чем в 50 тысяч раз. Жители крупных городов буквально 'купаются' в ЭМИ, в том числе дома. Источники ЭМИ самые разнообразные: силовая и осветительная электросеть, радио, телевидение, телефон (особенно - радиотелефон), СВЧ - печи, компьютеры и т.д. Ультранизкие частоты генерируют: электрифицированный транспорт, линии электропередач, в том числе - кабельные, трансформаторные подстанции. Светимость Земли в радиодиапазоне превысила светимость Солнца! Мероприятия по защите от эм излучения делятся на: -Организационные -Технические Организационные меры: -Использование отдельных помещений для настройки и регулировки радиоэлектронной аппаратуры; -Определение опасных зон, ограничение их предупредительными знаками и надписями; -Периодический контроль уровня мощности на рабочем месте; Технические меры: -Вместо реальных антенн использовать эквивалентные нагрузки; -Применение средств индивидуальной защиты в зонах превышения допустимых норм (комбинезоны, халаты, костюмы); -Применение средств общей защиты.
| 20.Помехи в линии связи. Характеристика |
|
. | 1. Какой вид земной поверхности обладает наибольшей проводимостью? Почему? Так как природа проводимости в значительной степени ионная (растворы электролитов), то она повышается при увеличении солёности и влажности. (уменьшается удельное сопротивление). Следовательно наибольшей проводимостью среди всех видов земной поверхности обладает вода. Проводимость воды зависит от общей концентрации катионов и анионов как носителей электрического тока. Наибольшая проводимость тока наболюдается у морской воды, т.к. она содержит множество солей.
| 2. В чем заключается явление полного внутреннего отражения? При каких условиях оно может иметь место? Рассмотрим случай, когда ε1> ε2. коэффициент отражения меняется от правильной отрицательной дроби (|Rn|<1, Фn=180*) при
При дальнейшем увеличении угла
Может обратиться в нуль
Из этого условия можно определить значение угла
|
3. Где и во сколько раз больше расстояние прямой видимости на Земле или на Луне? Радиус Земли 6370 км, Луны- 1738 км. Расстоянием прямой видимости называется расстояние между передающей и приемной антеннами, при котором прямая линия, соединяющая эти антенны, касается земной поверхности.
Расстояние прямой видимости
Следовательно:
Или для Земли при Для Луны при
Значит на Земле расстояние прямой видимости больше чем на Луне в
| 4. В каком диапазоне волн существенно сказываются ошибки в определении координат излучателя, вызванные береговой рефракцией? Почему?
На трассе «вода-суша» резко меняется проводимость подстилающей поверхности, и происходят изменение наклона фронта волны и соответственно приращение фазы радиоволны. Когда радиоволна распространяется не перпендикулярно к линии берега, приращение фазы происходи не одновременно во всех точках фронта волны. В результате при переходе волны с моря на сушу фазовая скорость в разных точках фронта волны уменьшается не одновременно, и линия равных фаз электромагнитной волны искажается. В случае если сигнал приходит к берегу под углом Θ, отличным от прямого, траектория луча от источника излучения до пеленгатора испытывает искривление на угол Δ Θ. Поэтому кажущийся пеленг на источник излучения с берега отличается от истинного. Береговой эффект сильно проявляется на частота СЧ (300-3000кГц или 1000-100м) диапазона и ниже. На ВЧ (3-30МГц или 100-10м) он проявляется слабо мало, а на частотах выше 30 МГц вовсе отсутствует. Это связано с тем, что для разных длин волн диэлектрическая проницаемость и удельная проводимость поверхности разная. А следовательно и приращение фазы радиоволны будет разным.
| 5. Природа мелких неоднородностей тропосферы.
Тропосферные неоднородности возникают в зоне вихрей, обр-ся при перемещении воздушных масс. Движение воздуха в тропосфере никогда не прекращается и всегда и всегда сопровождается возникновением вихрей. Поэтому неоднородности имеют место при люб. метеорологических условиях
* |
|
|
* |
2. обратная сторона доп вопроса При |
|
|
|
|
* |
6. Как связана диэл. проницаемость тропосферы с метеорологическими условиями?
Диэл. проницаемость тропосферы только приближенно м. считаться = эл. постоянной ε0=1/(36π*109) Ф/м. Поэтому относительная диэл. проницаемость тропосферы ≠1, а несколько больше и зависит от давления, температуры и влажности воздуха. Значение ε ненамного больше 1,а потери в тропосфере сущ. только в диапазоне см волн и более коротких волн.
| 7. Что такое нормальная тропосфера? Нормальной тропосферой называют такую гипотетическую тропосферу, свойства которой отображают среднее состояние реальной тропосферы. Нормальную тропосферу характеризуют следующими свойствами: давлением у поверхности Земли (р = 0,1013 МПа), температурой (T = 288 К) и относительной влажностью (S = 60%). С увеличением высоты на каждые 100 м давление уменьшается на 1,2 кПа, температура — на 0,55 К. Границей нормальной тропосферы считают высоту 11 км.
| 8. Для чего вводится понятие эквивалентного радиуса земного шара?
Для упрощения расчётов показателя преломления n при учёте влияния тропосферы, в некоторых случаях оказывается удобным свести расстояние по криволинейной траектории к распространению волны по прямолинейной траектории. Такое упрощение производится путём введения понятия эквивалентного радиуса
|
9. Какие атмосферные условия необходимы для возникновения сверхрефракции радиоволн? Сверхрефракция, когда dn/dh<-1/ R0. Наступает полное внутреннее отражение волны в тропосфере и луч возвращается на земную поверхность.
Эквивалентный радиус Земли оказывается отрицательным, так что волна, имеющая эквивалентную прямолинейную траекторию, обязательно встретится с вогнутой поверхностью Земли. В этом месте волна отражается от Земной поверхности и может распространяться путём последовательного отражения от тропосферы и Земли на большие расстояния. Условия, необходимые для появления сверхрефракции, связаны с метеорологическим режимом. Резкое убывание коэффициента преломления с высотой наиболее часто вызывается особым изменением температуры с высотой. Обычно в пределах тропосферы температура понижается с высотой, но в некоторых случаях наблюдается увеличение температуры с высотой, называемое температурной инверсией. Температурные инверсии могут появляться как вблизи земной поверхности, так и на высоте в 2-3 км. В этих областях коэффициент n резко убывает с высотой. Температурные инверсии появляются над сушей в вечерние часы, когда воздух вблизи Земли после захода Солнца быстро охлаждается. Над морем температурные инверсии наблюдаются тогда, когда с суши движется тёплый сухой поток воздуха.
| 10. Почему на распространение радиоволн электроны оказывают существенно большее влияние, чем ионы? Ионосфера – обширный слой разряженного газа. Падающее на ионосферу излучение Солнца вызывает ионизацию газа, т.е. отрыв электронов от атомов. Т.к. плотность газа на больших высотах мала, вероятность встречи свободного электрона с ионизированными атомами, которые приводят к рекомбинации, невелика. Поэтому значительная часть газа остаётся ионизированной. Ионизированный газ обладает электропроводностью. Благодаря электропроводности ионосфера может служить космическим зеркалом, отражающим радиоволны.
| 11. Какие области ионосферы можно исследовать с помощью ионосферных станций и почему? В настоящее время экспериментальное исследование ионосферы ведется с помощью радиометодов, т.е. путем изучения условий прохождения и отражения радиоволн в ионосфере. Наилучшим является метод вертикального зондирования ионосферы. Исследование ионосферы этим методом осуществляется при помощи ионосферных станций. Ионосферная станция – это приемно-передающее устройство, позволяющее экспериментально определить зависимость высоты отражения вертикально направленной волны от источника изменяемой рабочей частоты. Ионосферная станция состоит из: передатчика и приемника, имеющих общую антенну и индикаторного устройства.
Станция работает следующим образом. Устанавливается некоторая рабочая частота передатчика. Излученный вертикально вверх импульс отражается на некоторой частоте в ионосфере и принимается ионосферной станцией. На экране осциллографа отображаются излученный и отраженный импульсы, и мы можем измерить время запаздывания отраженного импульса:
И изменяя рабочую частоту передатчика, получаем зависимость высоты отражения волны от рабочей частоты передатчика – высотно-частотную характеристику ионосферы. В ионосферных станциях изменяются две основные величины, необходимые для расчета линии связи: 1) высота нижней границы слоя h0 и 2) критическая частота fкр. |
12. Как изменяются условия распространения средних волн в течении суток? Пространственные волны этого диапазона в дневное время сильно поглощаются в ионосфере, поэтому эффективность радиосвязи на этих волнах понижается. Ночью поглощение меньше и радиоприём при достаточно мощном излучении возможен на расстояниях 2-3тыс. км.
| 13. Какова природа замирания сигнала на средних волнах? В ночные часы на некотором расстоянии от передатчика возможен приход одновременно пространственной и поверхностной волн, причем длина пути пространственной волны меняется с изменением электронной плотности ионосферы. Изменение разности фаз этих волн приводит к колебанию напряжённости электрического поля, называемому ближним замиранием. На значительное расстояние от передатчика могут придти волны путём одного из двух отражений от ионосферы. Изменение разности фаз этих двух волн также приводит к колебанию напряжённости поля, называемому дальним замиранием.
| 14. Как определит напряженность электрического поля на СВ?
График построен на основании обработки большого числа измерений напряженности электрического поля. Все значения напряженности поля приведены к величине излученной мощности, равной 1 КВт. Для того, чтобы определить напряженность электрического поля на данном расстоянии от передатчика, нужно величину Е, взятую из графика, умножить на Е=Е(из граф)* На этом же графике пунктиром нанесены величины напряженности электрического поля поверхностной волны, рассчитанные по дифракционной формуле. График МККР для определения напряженности электрического поля на СВ в ночные часы 1-ионосферная волна 2-земная волна |
|
|
* |
11 обратная сторона С помощью ионосферных станций исследованы нерегулярные явления, происходящие в ионосфере. На ионосферных станциях нельзя определить распределение электронной плотности выше уровня максимума ионизации, особенно выше слоя F, трудно также исследовать ионосферу на высоте ниже 100 км, т.к. нужны длинно волновые станции, излучающие вертикально вверх короткие импульсы |
|
|
|
|
* |
15.Достоинства радиосвязи на ДВ и СДВ | 16. Из какого условия выбирается МПЧ? МПЧ- максимально применимая частота. Существует несколько методов для определения МПЧ. При определении МПЧ необходимо учитывать все слои ионосферы (Е, F1, F2) и выбирать наибольшую из полученных. На трассах протяженностью до 2000 км наибольшая МПЧ часто определяется отражением от слоя Е, на трассах (2000-3000) км – отражениями от слоя F1 и на трассах большей протяженности – отражениями от слоя F2 . Местное время в точке отражения определяется разностью между долготой точки отражения и долготой меридиана Московского декретного времени (450 В), если учесть, что изменение на 150 по долготе соответствует изменению на 1ч по времени. Честно говоря не знаю, какое условие имеется в виду. Надо спросить у Паслена
| 17. От каких факторов зависит наименьшая применяемая частота (НПЧ)?
Чем ниже рабочая частота (в пределах коротковолнового диапазона), тем сильнее поглощение волны в ионосфере. НПЧ определяется из того условия, что приданной мощности передатчика напряжённость электрического поля должна быть достаточной для приёма. Электронная плотность ионосферы меняется в течение суток и в течение года, т.е. меняются и границы рабочего диапазона, что приводит к необходимости изменения рабочей длины волны в течение суток.
* |
18. Какова природа замирания сигнала на коротких волнах?
В случае приёма коротких волн наблюдаются быстрое колебание напряжённости эл. поля сигнала, наз. замираниями. Осн. причиной замирания явл. многолучевое распространение радиоволн; приход в точку приёма 2 лучей, распр-ся путём одного или двух отражений от ионосферы. Также замирания вызываются рассеянием радиоволн на неоднократностях ионосферы и интерференцией рассеянных волн; интерференция обыкновенной и необыкновенной составляющих магниторасщиплённой волны. Кроме интерференционных замираний, на кор. волнах сущ. поляризационные замирания. Их причиной явл. поворот плоскости поляризации волны при распространении её в направлении силовых линий магнитного поля Земли | 19 В каких раойнах земного шара связь на КВ затруднена и почему?
Наиболее существенные затруднения в работе КВ систем радиосвязи возникают в полярных областях, где проявления природных геофизических явлений особенно заметны. Главные особенности, которые воздействуют на распространение радиоволн начиная с 50о инвариантной широты и выше к северу, включают минимум главного ионосферного провала, северную границу провала, где вытянутые вдоль магнитных силовых линий ионосферные неоднородности начинаются в области D, E и F, а также авроральный овал, который доминирует. Севернее аврорального овала условия распространения радиоволн и качество связи контролирует ионосфера полярной шапки. Она характеризуется очень низкой концентрацией электронной плотности в E и F областях зимой, вытянутыми к Солнцу дугами и пятнами неоднородностей в F-области и, иногда, сильно увеличенным поглощением в D-области. Известно, что радиосвязь на коротких волнах также подвержена существенному воздействию ионосферных и магнитных возмущений. Особенно сильно это воздействие проявляется в полярных районах при повышенной солнечной активности, значительно ухудшая радиосвязь, а иногда на длительное время полностью прерывая ее. По современным представлениям нарушения КВ радиосвязи обусловлены процессами в ионосфере, большинство которых тесно связано с солнечной активностью. Наиболее серьезные нарушения вызывают ионосферные бури и суббури, отличительной особенностью которых является изменение критических частот и действующих высот слоя F2. Ионосферные возмущения создаются происходящими время от времени на солнце извержениями потока заряженных частиц, которые, вторгаясь в атмосферу Земли, вызывают нагревание верхних слоев атмосферы и нарушают нормальную структуру ионизированной области атмосферы, главным образом самой верхней ее части – области F2. Приближаясь к Земле и вступая взаимодействие с магнитным полем Земли, корпускулярные потоки отклоняются от первоначальных прямолинейных траекторий, завихрятся и падают, главных образом в полярные районы. Этим определяются географическое распределение ионосферных возмущений, которые в наибольшей степени проявляются в кольцевой зоне вокруг магнитных полюсов. Интенсивность ионосферных возмущений заметно снижает по мере уменьшения геомагнитной широты. Во время ионосферных возмущений электронная концентрация в области F2 резко уменьшается, а действующие высоты(под действием «нагревания») возрастают, что приводит к уменьшению максимальных частот. Нарушается правильная структура области F2 – она приобретает «многослойную» конфигурацию
| 20.Как изменяется ближняя и дальняя зона молчания при повышении рабочей частоты? Зона молчания — область пространства, в пределах которой отсутствует приём сигналов передатчиков коротких волн, или эти сигналы оказываются значительно слабее в сравнении с сигналами, принимаемыми ближе или дальше этой области. Радиус зоны молчания увеличивается с увеличением частоты и уменьшением концентрации электронов в ионосфере
* |
21. В какое время суток можно работать на более высоких частотах в пределах КВ диапазона? Короткие волны — диапазон радиоволн с частотой от 3 МГц (длина волны 100 м) до 30 МГц (длина волны 10 м). Короткие волны отражаются от ионосферы с малыми потерями. Поэтому, путём многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли, они могут распространяться на большие расстояния. Короткие волны используются для радиовещания, а также для любительской и профессиональной радиосвязи. Качество приёма при этом зависит от различных процессов в ионосфере, связанных с уровнем солнечной активности, временем года и временем суток. Так днём лучше распространяются волны меньшей длины, а ночью — большей. Для связи между наземными станциями и космическими аппаратами они непригодны, так как не проходят сквозь ионосферу.[1] На коротких волнах наблюдаются замирания — изменение уровня принимаемого сигнала, они проявляются как кратковременное снижение амплитуды несущей частоты или вовсе пропадание последней. Возникают из-за того, что радиоволны от передатчика идут к приёмнику разными путями и приходят в противофазе, интерферируя на антенне приёмника, полностью гасят друг друга.
| 22.Что оказывает более существенное влияние на распространение УКВ при отражении от поверхности земли – электрических параметры почвы или ёё неровности? Почему? Влияние неровностей земной поверхности особенно существенно сказывается на распространение УКВ. В диапазоне УКВ даже большие неровности земли вызывает рассеянное отражение волн. УКВ очень сильно поглощается местными предметами. УКВ не могут огибать выпуклость земного шара, т.е. обладают малой дифракционной способностью. Поэтому дальность действия УКВ практически ограничена расстоянием прямой оптической видимостью.
* | 23. Почему на ЛС,использ. тропосф. рассеяние радиоволн, нельзя без искажений передать широкую полосу частот. Тропосфера прозрачна для всех радиоволн вплоть до сантиметровых. Более короткие волны испытывают заметное ослабление в капельных образованиях (дождь, град, снег, туман), в парах воды и газах атмосферы. Ослабление обусловлено процессами поглощения и рассеяния. Каждая капля воды обладает значительной проводимостью и волна возбуждает в ней высокочастотные токи. Плотность токов пропорциональна частоте, поэтому значительные токи, а следовательно, и тепловые потери, возникают только при распространении сантиметровых и более коротких волн. Эти токи вызывают не только тепловые потери, но являются источниками вторичного рассеянного излучения, ослабляющего прямой сигнал. Рассеяние радиоволн на неоднородностях тропосферы:
Характерной особенностью связи путем рассеяния явл невозможность передачи широкой полосы частот без искажения.Пусть передается некот. с-л, к-й представляется спектром частот.
Рассм рис.Один луч проходит самый длинный из возможных путей АСВ,а 2й-самый короткий путь AD1B.Сдвиг фаз между напряженностями полей этих лучей на разных частотах различен.На основной частоте f сдвиг фаз |
|
|
* |
| 19 обратная сторна . При наиболее сильных возмущениях ионизации области F2 уменьшается столь значительно, что эта область теряет способность отражать короткие волны. Именно в этом смысле говорят о «нарушении» F2 во время ионосферных возмущений в районе высоких геомагнитных широт. Ясно что описанные изменения в структуре области F2 приводят к резкому нарушению условий происхождения коротких волн. Во время ионосферных возмущение возрастает поглощение коротких волн. Уменьшается значения максимальных частот, которые до начала возмущения использовались на данной трассе; наконец, при самых сильных бурях в высоких широтах полностью прекращается прохождение коротких волн. Поглощение в зоне полярных сияний. В первую очередь следует отметить поглощение в зоне полярных сияний. Так называют кольцевую зову или зову спиральной формы, проходящую на геомагнитной широте ±67,5° шириной до 10°. Под действием заряженных частиц с энергией до 1 Мэв, глубоко проникающих в атмосферу на уровне областей D или E, образуется сильно ионизированная область, которая вызывает значительное поглощение распространяющихся коротких волн. В тоже время, ионизация этого слоя недостаточна для отражения коротких волн. Нарушение связи обычно наблюдается тогда, когда один из корреспондентов находится в зоне полярных сияний, или трасса радиосвязи проходит через эту зону. Нарушение здесь может быть в 40% случаев. Поглощение в полярной шапке. Другая разновидность ионосферных возмущений местного характера носит название «поглощений в полярной шапке», сокращенно ППШ. Полярной шапкой называют круговую область, с центром в геомагнитных полюсах, нижней границей которой является геомагнитные широты порядка 64°. Как полагают, сильная ионизация в этой области время от времени создается потоками космических лучей солнечного происхождения обладающих энергией 10-100 Мэв, т.е. гораздо более энергичными частицами, чем частицы, вызывающие поглощение в зоне полярных сияний. Под ионизирующим действием этих частиц так же как и в предыдущем случае, но в районе всей полярной шапке на ввысоке области D формируется сильно ионизированный слой, поглощающий короткие волны. |
|
23. обратная сторона
Т.о., для каждой частоты передаваемого спектра имеется своя разность фаз двух лучей. В один и тот же момент времени на разных частотах передаваемого спектра напряженности поля лучей АСВ и AD1B складываются в разных фазах. При этом некоторые составляющие спектра могут ослабиться, а другие- усилиться. Время запаздывания одного луча относительно другого непрерывно меняется из-за флуктуаций неоднородностей тропосферы,при этом меняются и искажения. Для уменьшения искаений необходимо,чтобы разности фаз Определяем Следовательно, максимальная ширина полосы частот,к-я,может быть передана без искажения, определяется максимальным временем запаздывания луча АСВ относительно AD1B: Наиб.запаздывание между лучами,проходщими у нижней и верхней границ рассеиваемого обьема.На трассе протяженностью 300 км это запаздывание ссотавило 0,1 мксек,значит можно передать без искажений полосу частот в несколько мегагерц. Чтобы передать без искажений более широкую полосу частот следует уменьшить |
|
* |
Дата добавления: 2015-10-21; просмотров: 88 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
=0 до |Rn|=0 при
; 
(1)
:
; 
=6370 км и выражая 
.
раз.
.
. Если n меняется с высотой линейно, то k=4/3. Такая рефракция называется тропосферной.
. h – высота отражения,
Напряженность электрического поля на средних волнах складывается из напряжения поля ионосферной и земной волн. На больших расстояниях- из напряженности полей волн, многократно отраженных от ионосферы. Расчет напряженности поля в случае приходя нескольких волн является сложным, поэтому для определения величины поля пользуются графиком, составленным Международным консультативным комитетом по радиосвязи.
.
Рис. схема линии связи.
, где f-несущая частота сигнала, 
-модулирующие частоты.
, а на крайней боковой частоте 
он изменяется до величины
, где 
=АСВ- AD1B.
и 
мало отличались друг от друга, намного меньше чем на 2π: 
. Получаем 
.
.
,а слеовательно,максимально возможную разность хода лучей АСВ- AD1B,для чего приходится сужать ДН антенн.