Основы радиосвязи - Учебное пособие

Передача информации в пространстве с помощью радиоволн осуществлялась со времени изобретения радио в конце девятнадцатого века. Эту информацию преобразуют в видеосигнал, т.е. зависимость тока или напряжения от времени. Такие частоты бесполезно излучать в пространство, поскольку, как это будет видно в дальнейшем, антенна излучает только в том случае, когда ее размеры соизмеримы с длиной излучаемой волны или больше ее. Необходимо переместить спектр видеосигнала по оси частот вверх в тот диапазон, частоты которого эффективно излучаются. В соответствии с основными функциями, выполняемыми передатчиком, его обобщенная схема приведена на рис.В.1. Радиоволны 1.1 Электромагнитное поле Радиоволны - это распространяющиеся в среде электромагнитные колебания, частоты которых лежат в диапазоне 3 кГц - 3 ТГц, что соответствует длинам волн в вакууме от 100 км до 0,1 мм. Электромагнитные волны есть форма существования электромагнитного поля, которое определяется следующими основными физическими величинами: вектором напряженности электрического поля , В/м или Н/Кл; вектором магнитной индукции ,[Тесла]. Напряженность Е - это сила F, действующая со стороны электрического поля на тело, имеющее электрический заряд q = 1 Кл: . Магнитная индукция В - это сила Ампера , с которой магнитное поле действует на проводник длиной l = 1 м с током I = 1 А, при условии, что вектор перпендикулярен проводнику: , Тл Параметры среды Условия распространения радиоволн в различных средах имеют особенности в зависимости от параметров среды. Известные уравнения статических полей Максвелл развил применительно к переменному электромагнитному полю, благодаря двум идеям (Приложение 2): 1) возникновение замкнутых силовых линий напряженности электрического поля вокруг линий магнитной индукции при условии, что величина B меняется со временем (это следует из закона электромагнитной индукции Фарадея); 2) введению понятия «плотность тока смещения» , Отсюда следует, что замкнутые линии вектора магнитной индукции возникают не только вокруг вектора плотности тока проводимости (т.е. вокруг траектории движущихся электрических зарядов), но и вокруг силовых линий , если E меняется во времени. Число уравнений Максвелла было сокращено Г.Герцем и О.Хевисайдом, по сравнению с тем, что было написано в трактате, они привели их к современному компактному виду. В настоящее время принята следующая запись уравнений Максвелла.. Осью возникающих замкнутых линий электрического поля являются силовые линии магнитного поля , при условии, что H зависит от времени. Прямая волна распространяется от источника электромагнитных колебаний, а обратная возникает при наличии отражений. 1.4 Энергия электромагнитного поля Если в пространстве существует электромагнитное поле, то в произвольном объеме V имеется энергия , где плотность электрической энергии Дж/м3, плотность магнитной энергии, Дж/м3 . Поскольку электромагнитное поле существует в виде волн, поле будет перемещаться в пространстве. Для оценки энергии электромагнитных волн введена физическая величина, называемая вектором Пойнтинга и равная векторному произведению векторов и : ,Вт/м2.