УТЦ Защитник.РФ

Дополнительные свойства волн Поглощение — уменьшение амплитуды волны и превращение её энергии в другие виды (в основном тепло) при прохождении через вещество. Сильнее поглощают: вода/влага (дождь, туман — особенно на высоких частотах), грунт, бетонные стены с арматурой, лес/густая растительность (влага в листве), металл (почти полное отражение/поглощение), атмосфера на высоких частотах (кислород, водяной пар). Инженеры учитывают это при выборе частоты (низкие лучше проникают), расчёте мощности передатчика, размещении антенн и использовании ретрансляторов. Отражение — изменение направления волнового фронта на границе двух сред с возвратом в исходную среду. Сила отражения зависит от материала (металлы — почти полностью, бетон/кирпич слабее, дерево — ещё слабее), размера препятствия относительно длины волны, угла падения (угол падения = углу отражения), длины волны (короткие отражаются легче). Плюсы: расширение зоны покрытия, усиление сигнала при сложении с прямой волной, основа работы радаров и спутниковых антенн. Минусы: многолучевое распространение, эхо/задержки, искажение сигнала. Учитывается при размещении антенн, выборе поляризации, использовании направленных антенн, моделировании покрытия. Преломление — изменение направления распространения волны при переходе между средами из-за разницы скоростей. Может улучшать связь (огибание препятствий, загоризонтная связь) или ухудшать (потери, искажения). Проявляется в атмосфере (слои разной температуры/влажности), над морем, в ионосфере (КВ), в городе (переходы воздух-стекло-бетон), при дожде/тумане. Положительные эффекты: дальняя связь без ретрансляторов, фокусировка сигнала. Отрицательные: потеря сигнала, фазовые искажения, нестабильность связи, ошибки в определении координат (GPS, радары). Закон Снеллиуса: n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂, где n₁, n₂ — показатели преломления сред, θ₁ — угол падения, θ₂ — угол преломления. Если n₂>n₁, то θ₂<θ₁ (луч «прижимается» к перпендикуляру). Интерференция — сложение волн от когерентных источников (одинаковая частота, стабильная разность фаз), приводящее к усилению или ослаблению сигнала. Возникает при многолучевом распространении. Виды: конструктивная (волны в фазе, амплитуда увеличивается) и деструктивная (волны в противофазе, амплитуды вычитаются — «мёртвая зона»). Встречается в городе (прямой + отражённые сигналы), в помещениях (Wi-Fi), при дальней КВ-связи, в спутниковой связи, в антенных решётках (используется для направленного излучения). Отрицательные эффекты: замирания (фэйдинг), потеря пакетов данных, межсимвольная интерференция, неравномерное покрытие. Положительные: усиление сигнала в антенных решётках, формирование диаграммы направленности, радиоинтерферометрия, фазовые радионавигационные системы. Борьба: MIMO-антенны, разнесённый приём, устойчивые к замираниям модуляции (OFDM), расчёт расстояния между излучателями решётки (λ/4 или λ/2). Пример: на 2,4 ГГц (λ=12,5 см) разность хода 0/12,5/25 см → усиление; 6,25 см (λ/2) → ослабление. Дифракция — огибание волнами препятствий, отклонение от прямолинейного распространения с проникновением энергии в область тени. Зависит от соотношения длины волны и размера препятствия: чем длиннее волна, тем лучше огибание. Длинные волны (ДВ, СВ, КВ) отлично огибают препятствия и распространяются за горизонт на тысячи км; короткие (УКВ, СВЧ, Wi-Fi) почти не огибают — создают «мёртвые зоны». Если препятствие меньше длины волны — огибается легко; если больше — образуется тень, но часть сигнала проникает. Проявления: связь за горизонтом (дифракция на выпуклости Земли), в городе (узкие переулки), в лесу, в горах, внутри помещений, в спутниковой навигации. Положительные эффекты: связь за горизонтом без ретрансляторов, покрытие в сложных условиях, уменьшение «мёртвых зон». Отрицательные: ослабление сигнала, задержки, многолучевое распространение → интерференция, нестабильность при движении приёмника. Учитывается при выборе диапазона частот, расчёте зон покрытия (модель Окамуры — Хата для городов), размещении базовых станций, высоте антенн, применении направленных антенн.

Основы современной связи Электромагнитные волны · Аналоговая и цифровая радиосвязь · Антенно-фидерные устройства · Ретрансляционные пункты · Спутниковая и проводная связь · IP-технологии · Безопасность связи Пособие содержит сведения справочного и учебного характера. Числовые значения нормативного характера (разрешённые диапазоны, предельные мощности, санитарные нормы) приведены по состоянию на дату редакции и подлежат проверке по действующим документам перед практическим применением. Глава 1. Основы радиосвязи 1.1 Электромагнитная волна. Основные характеристики Электромагнитная волна — пространственно-временное возмущение электромагнитного поля, распространяющееся в свободном пространстве (бегущая волна) или ограниченное в некоторой области (стоячая волна). Характеризуется: ·   поперечностью: векторы E (напряжённость электрического поля) и B (индукция магнитного поля) колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях, перпендикулярно направлению распространения волны; ·   самоподдерживанием: переменное магнитное поле порождает электрическое (электромагнитная индукция), переменное электрическое (ток смещения по Максвеллу) порождает магнитное; ·   распространением в вакууме со скоростью света c≈3 × 10^8 м/с; ·   способностью переносить энергию и импульс (оказывает давление на поглощающие/отражающие поверхности) (bigenc.ru). Теоретически предсказана Дж. К. Максвеллом в 1865 г., экспериментально обнаружена Г. Герцем в 1888 г. Основные характеристики электромагнитных волн Скорость распространения (v или c). В вакууме c ≈ 300 000 км/с = 3·10⁸ м/с. В среде скорость уменьшается в зависимости от показателя преломления n: v=c/n. В воздухе скорость близка к вакуумной. Длина волны (λ) — расстояние между двумя ближайшими точками пространства, в которых E и B колеблются в одинаковой фазе; либо расстояние, на которое волна распространяется за период. Единица — метр. Формула в вакууме: λ=cT=c/ν, где T — период, ν — частота. Длина волны обратно пропорциональна частоте. Пример: при частоте 60 МГц λ = (3×10⁸)/(60×10⁶) = 5 м. Период (T) — время одного полного колебания, измеряется в секундах. T=1/ν. Частота (ν) — число колебаний в секунду, измеряется в герцах (Гц). ν=1/T. Амплитуда — максимальное значение колеблющейся величины (E или B); определяет интенсивность волны. Поляризация — связана с направлением колебаний векторов E и B (волны поперечные). Если колебания происходят в одной плоскости — волна линейно поляризована (самый частый случай в наземной радиосвязи). Виды: вертикальная, горизонтальная, круговая (часто в спутниковой связи, вектор E вращается по кругу), эллиптическая (промежуточный случай). Если направления перемешаны без чёткой плоскости — волна неполяризованная/частично поляризованная. Важность для связи: поляризации передатчика и приёмника должны совпадать для эффективного приёма; разная поляризация в одном диапазоне снижает взаимные помехи (используется в спутниковом ТВ); препятствия по-разному влияют на волны разной поляризации. При переходе волны из одной среды в другую: период и частота не изменяются; скорость и длина волны меняются в зависимости от показателя преломления среды.