Каналы электросвязи

Лекция № 3.

Перечисленные выше способы передачи информации практически невозможно использовать, если источник или получатель подвижны, разделены недоступными для человека районами Земли, либо находятся в различных точках космического пространства. Во всех этих случаях в качестве материального носителя сообщений применяют электромагнитный волны.

Общие сведения о электромагнитных волнах.

Рассмотрим проводник конечной длины, по которому проходит постоянный ток. В пространстве, окружающем проводник, при этом будет существовать статическое магнитное поле. Если ток медленно уменьшать до нуля, то в каждой фиксированной точке пространства около проводника напряженность магнитного поля будет также медленно убывать до нуля; содержавшаяся в поле энергия возвращается источнику тока. Аналогичная картина будет наблюдаться и в том случае, когда значение тока и его направление периодически и медленно меняется; с увеличением значения тока растет и энергия магнитного поля, при уменьшении тока энергия поля возвращается источнику.

Однако с увеличением частоты изменения значения и направления тока описанная картина существенно изменяется. Процесс периодического перемещения энергии источника в окружающее проводник поле и обратно происходит только в ограниченной области пространства, непосредственно примыкающей к проводнику. Часть же энергии излучается во все стороны от проводника в виде электромагнитной волны, которая и используется в качестве материального носителя для передачи сообщений на большие расстояния. Скорость распространения такой волны зависит от свойств среды, в которой находится проводник. В вакууме эта скорость равна:

,

т.е. совпадает со скоростью света.

Важным параметром электромагнитной волны является ее длина. Если значение тока в проводнике изменяется по гармоническому закону с частотой f, то период этого изменения будет равен

.

Длина волны – это длина пути, проходимой излученной проводником электромагнитной волной за время T, и обозначается символом , т.е.

.

Например, если частота тока в проводнике Гц, то длина излучаемой им волны м. При частоте «питающего» проводник тока Гц = 3 ГГц, длина волны см.

Если обозначить символом геометрическую длину проводника, то значительная часть энергии источника тока будет излучаться в окружающее пространство, только если соизмеримо с . Поэтому при низких частотах для обеспечения эффективного излучения потребовались бы проводники огромной длины. Именно поэтому в качестве переносчиков сообщений используются электромагнитные волны с достаточно короткими длинами волн. Такие волны оказалось возможным эффективно излучать с помощью специальных систем проводников приемлемых размеров.

Системы проводников, которые создаются специально для излучения электромагнитных волн, называются передающими антеннами.

Используемый в настоящее время в электросвязи диапазон частот токов, с помощью которых создаются распространяющиеся электромагнитные волны, простирается от 10⁴ до 10¹² Гц. Эти частоты называют радиочастотами. Электромагнитные волны с такими частотами называются радиоволнами. Радиоволны с различными частотами по-разному распространяются в околоземном и космическом пространстве, в различных других средах. Поэтому с учетом особенностей распространения, создания и излучения радиочастоты этих волн принято делить на диапазоны. Данное деление радиоволн на диапазоны в радиосвязи установлено Международным регламентом связи.

Диапазоны электромагнитных волн.

Диапазоны радиочастот	Границы диапазона
1-й (крайне низкие КНЧ) 2-й (сверхнизкие СНЧ) 3-й (инфранизкие ИНЧ) 4-й (очень низкие ОНЧ) 5-й (низкие частоты НЧ) 6-й (средние частоты СЧ) 7-й (высокие частоты ВЧ) 8-й (очень высокие ОВЧ) 9-й (ультра высокие УВЧ) 10-й (сверхвысокие СВЧ) 11-й (крайне высокие КВЧ) 12-й (гипервысокие ГВЧ)	3... 30 Гц 30... 300 Гц 0,3... 3 кГц 3... 30 кГц 30... 300 кГц 0,3... 3 МГц 3... 30 МГц 30... 300 МГц 0,3... 3 ГГц 3... 30 ГГц 30... 300 ГГц 300... 3000 ГГц (0,3... 3 ТГц)

Диапазоны радиоволн	Границы диапазона
1-й (декамегаметровые) 2-й (мегаметровые) 3-й (дектокилометровые) 4-й (мириаметровые) 5-й (километровые) 6-й (гектометровые) 7-й (декаметровые) 8-й (метровые) 9-й (дециметровые) 10-й (сантиметровые) 11-й (миллиметровые) 12-й (децимиллиметровые)	100... 10 Мм 10... 1 Мм 1000... 100 км 100... 10 км 10... 1 км 1... 0,1 км 100... 10 м 10... 1 м 1... 0,1 м 10... 1 см 10... 1 мм 1... 0,1 мм

Электромагнитные волны хорошо распространяются не только в околоземном и космическом пространстве, но и вдоль линий передачи. К ним относятся линии с одиночным проводом, двухпроводные линии, коаксиальные и оптические кабели, волноводы и другие системы, образованные какими – либо направляющими элементами: металлическими, диэлектрическими и полупроводниковыми поверхностями, трубками, стержнями, стеклянными волокнами и т.д.