Элементы связи объемных резонаторов с внешними цепями

Объемные резонаторы «связываются» с внешними цепями с помощью штыря, петли или отверстия. Элемент связи располагается в соответствии со структурой электромагнитного поля: штырь вдоль силовых линий электрического поля, плоскость петли перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, отверстие (щель), размеры которого не должны быть резонансными, вдоль силовых линий напряженности магнитного поля.

 

 

ГЛАВА 5. ОСНОВЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН

В СВОБОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

 

Основные понятия

Радиоволны – это электромагнитные волны, диапазон частот которых изменяется условно в пределах Гц. Указанный спектр частот принято классифицировать по соответствующим диапазонам (таблица 5.1).

 

Таблица 5.1

Классификация радиоволн по диапазонам

Нижняя граница	Диапазон	Верхняя граница
f, Гц	l, м	f, Гц	l, м
3×10-3 (3 МГц)	1011	Радиоволны инфразвуковых и звуковых частот	3×103	105
3×103 (3 кГц)	105	Сверхдлинные волны (СДВ)	3×104	104
3×104 (30 кГц)	104	Длинные волны (ДВ)	3×105	103
3×105 (300 кГц)	103	Средние волны (СВ)	3×106	102
3×106 (3 МГц)	102	Короткие волны (КВ)	3×107	10-
		Ультракороткие волны:
3×107 (30 МГц)		метровые (МВ)	3×108
3×108 (300 МГц)		дециметровые (ДМВ)	3×109	10-1
3×109 (3 ГГц)	10-1	сантиметровые (СМВ)	3×1010	10-2
3×1010 (30 ГГц)	10-2 (1 см)	миллиметровые (ММВ)	3×1011	10-3
		Оптические волны:
3×1011 (300 ГГц)	10-3 (1 см)	инфракрасные (ИКЛ)	4×1014	7,5×10-7
4×1014 (400 ТГц)	7,5×10-7 (0,75 мк = 7500 А°)	видимый свет	7,5×1014	4×10-7
7,5×1010 (750 ТГц)	4×10-7 (0,4 мк = 4000 А°)	ультрафиолетовые (УФЛ)	3×1015 (3000 ТГц)	10-7 (0,1 мк = 1000 А°)

 

Часто выразить частоту радиоволн удобнее не в герцах, а в производных единицах измерения. Для этого применяют следующие единицы:

1 мГц (миллигерц) = Гц,

1 кГц (килогерц) = Гц,

1 МГц (мегагерц) = Гц,

1 ГГц (гигагерц) = Гц,

1 ТГц (терагерц) = Гц.

Предметом нашего изучения являются свободно распространяющиеся радиоволны. Подними понимают радиоволны, распространяющиеся в среде без направляющей системы. Волны могут распространяться в атмосфере, толще Земли и океане, но никакой линии передачи в виде жесткой конструкции нет.

Свободно распространяющиеся волны применяются для радиосвязи, радиолокационного наблюдения, телеуправления и решения других многочисленных практических задач. В любом случае используют линию связи, называемую радиолинией. Радиолиниявключает три составные части: передатчик, приемник и среду, в которой происходит распространение волны. В радиолиниях со свободно распространяющимися волнами используется природная среда. Именно в ней происходит распространение электромагнитных волн из пункта передачи (А) в пункт приема (В). Радиолинии классифицируют по трем типам:

1. Простейшая радиолиния.

2. Радиорелейная линия связи.

3. Вторичная радиолиния.

Рассмотрим признаки каждой радиолинии из приведенных типов.

Простейшая линия содержит передатчик и приемник, расположенные на ее концах (рис. 5.1).

 

Рис.5.1. Простейшая радиолиния: А – передатчик, В – приемник

 

На рис. 5.1 показано, что сигнал выходит из пункта передачи А и приходит в пункт приема В за счет отражения от слоя ионосферы, т. е. схематично показан вид односкачковой трассы.

Однако далеко не всегда можно обеспечить связь с помощью простейших линий. Часто рельеф местности является сложным и сигнал в пункт назначения может прийти за счет промежуточных релейных (трансляционных) станций. На рис. 5.2 приведена схема такой радиорелейной линии связи.

Рис. 5.2. Радиорелейная линия связи:

и В – оконечные станции; – промежуточные станции

 

Каждый участок радиорелейной линии связи можно рассматривать как простейшую линию связи.

Для научных исследований часто применяют вторичные линии связи,в которых изучаемый сигнал облучает некоторое инородное тело (метеор, дождевое облако и др.), что приводит к рассеянию радиоволны. Среди рассеянных радиоволн найдется волна, которая дойдет до приемника (рис. 5.3).

 

 

Рис. 5.3. Вторичная радиолиния: А – передатчик, В – приемник, С – облучаемый объект

 

Радиоволны можно классифицировать по способу распространения. Такая классификация позволяет выделить следующие типы волн.

1. Свободно распространяющиеся волны – это волны, траектория которых близка к прямолинейным траекториям.

2. Земные волны – это волны, распространяющиеся в непосредственной близости от поверхности Земли. Земные волны также называют поверхностными волнами. Они способны частично огибать поверхность Земли за счет явления дифракции.

3. Тропосферные волны – это волны, распространяющиеся на значительные расстояния (до ≈ 1000 км) за счет рассеяния их в тропосфере и направляющего (волноводного) действия последней. Напомним, что тропосфера – это нижний слой атмосферы. Верхняя граница тропосферы соответствует ≈ 15 км и характеризуется постоянством температуры, т.е. grad T=0. В тропосфере распространяются волны, длина которых λ < 10 м.

4. Ионосферные волны – это волны, распространяющиеся на большие расстояния и огибающие земной шар за счет многократного отражения от ионосферы. Длина ионосферной волны λ > 10 м, т.е. это волны КВ, СВ, ДВ и СДВ диапазонов. Следует иметь в виду, что метровые волны также могут распространяться как ионосферные – за счет рассеяния на неоднородностях ионосферы и отражений от метеорных следов.