Презентация, доклад по физике на тему Радио и СВЧ-волны в радиосвязи

о телевидении. 5. Радиолокация.

контуре, по теории Максвелла могут распространяться в пространстве. Они в виде ЭМВ распространяются со скоростью света в 300 000 км/с.

волны. Для того, чтобы получить излучатель электромагнитных волн, он построил так называемый вибратор Герца, сейчас мы называем его передающей антенной.

в разные стороны и, в конце концов, обкладки расположились под углом 1800, при этом получилось, что если в этом колебательном контуре происходили колебания, то они обволакивали этот открытый колебательный контур со всех сторон.

магнитное создавало электрическое и так далее. Этот процесс и стали называть электромагнитной волной.

и плюсом будет проскакивать искра, что как раз и есть ускоренно движущийся заряд. Вокруг этого заряда, движущегося с ускорением, образуется переменное магнитное поле, которое создает переменное вихревое электрическое поле, которое, в свою очередь, создает переменное магнитное, и так далее. Таким образом, по предположению Генриха Герца будет происходить излучение электромагнитных волн. Целью эксперимента Герца было пронаблюдать взаимодействие и распространение электромагнитных волн.

который представлял собой разрезанный замкнутый проводник, снабженный двумя шариками, и эти шарики располагались относительно
друг от друга на небольшом расстоянии.

момент, когда проскакивала искра в излучатель.

Налицо было излучение электромагнитной волны и, соответственно, прием этой волны резонатором, который использовался как приемник.

переносят энергию, могут создавать электрический ток в замкнутом контуре, который находится на достаточно большом расстоянии от излучателя электромагнитной волны.
В опытах Герца расстояние между открытым колебательным контуром и резонатором составляло около трех метров. Этого было достаточно, чтобы выяснить, что электромагнитная волна может распространяться в пространстве. В дальнейшем Герц проводил свои эксперименты и выяснил, как распространяется электромагнитная волна, что некоторые материалы могут препятствовать распространению, например, материалы, которые проводят электрический ток, не давали проходить электромагнитной волне. Материалы, которые не проводят электрический ток, давали электромагнитной волне пройти.

дальнейшем многие ученые начали работать в этом направлении. Наибольших успехов добился русский ученый Александр Попов, именно ему удалось первому в мире осуществить передачу информации на расстоянии. Это то, что мы сейчас называем радио, в переводе на русский язык «радио» обозначает «излучать», с помощью электромагнитных волн беспроводная передача информации была осуществлена 7 мая 1895 года. В университете Санкт-Петербурга был поставлен прибор Попова, который и принял первую радиограмму, она состояла всего лишь из двух слов: Генрих Герц.

телефон уже существовали, существовала и азбука Морзе, с помощью которой сотрудник Попова передавал точки и тире, которые на доске перед комиссией записывались и расшифровывались. Радио Попова, конечно, не похоже на современные приемники, которыми мы пользуемся.

электромагнитных волн, а с грозой, принимая сигналы молний, и свой приемник он назвал грозоотметчик.

необходимость создания специальной длинной антенны, которая могла бы принимать достаточно большое количество энергии от электромагнитной волны, чтобы в этой антенне индуцировался электрический переменный ток.

Основной частью приемника Попова был когерер (стеклянная трубка, заполненная металлическими опилками).

когерер электрического тока не пропускал, но, стоило проскочить небольшой искорке через когерер (для этого там находились два контакта, которые были разделены), и опилки спекались и сопротивление когерера уменьшалось в сотни раз.

Следующая часть приемника Попова – электрический звонок.

в приемнике Попова был источник постоянного тока – батарея, которая обеспечивала работу всего приемника. И, конечно же, приемная антенна, которую Попов поднимал на воздушных шарах.

в которую был включен когерер и звонок. Электрический звонок не мог звенеть, так как когерер обладал большим электрическим сопротивлением, ток не проходил, и необходимо было подобрать нужное сопротивление. Когда на приемную антенну попадала электромагнитная волна, в ней индуцировался электрический ток, электрический ток от антенны и источника питания вместе был достаточно большим – в этот момент проскакивала искра, опилки когерера спекались, и по прибору проходил электрический ток. Звонок начинал звенеть.

что ударял одновременно по звоночку и когереру, тем самым встряхивая когерер. Когда электромагнитная волна приходила, звонок звенел, когерер встряхивался – опилки рассыпались, и в этот момент вновь сопротивление увеличивалось, электрический ток переставал протекать по когереру. Звонок переставал звенеть до следующего приема электромагнитной волны. Таким образом и работал приемник Попова.

Первая передача прибором Попова состоялась на расстоянии 25 метров, и буквально за несколько лет расстояние уже составляло более 50 километров. Сегодня при помощи радиоволн мы можем передавать информацию по всему земному шару.

Не только Попов работал в этой области, итальянский ученый Маркони сумел внедрить свое изобретение в производство практически  по всему миру. Поэтому первые радиоприемники пришли к нам из-за границы.

в Древней Греции уже применялся простейший код – костровый дым трех цветов. С помощью цветовых сочетаний можно было передавать информацию. Во времена Ньютона появились подзорные трубы, что позволило создать систему костровой связи с ретрансляторами, находящимися на расстоянии, большем 10 км. Первым устройством оптической связи считается семафорный телеграф Шаппа, появившийся в 1791 г. К 1840 г., в период наивысшего расцвета семафорного телеграфа, общая протяженность его сети составляла примерно 5000 км, она охватывала всю Европу. Самая длинная линия такого «оптического» телеграфа протяженностью 1200 км была построена в 1839 г. между Петербургом и Варшавой. Начало развитию электросвязи было положено в 1837 г., когда американским художником и изобретателем С. Морзе был создан телеграфный аппарат. Телеграфные провода, подвешенные на столбах, простирались на многие километры. В 1876 г. американским инженером А.Г. Беллом был изобретен телефон. Опыты Герца открыли перед человечеством возможность применения радиоволн для осуществления связи (радиотелефонной, телевизионной и радиолокационной).

же отличается телефонная радиосвязь от радиосвязи?

Радиотелефонной связью мы называем передачу информации, речи, музыки на большие расстояния при помощи электромагнитных волн.

переменный электрический ток, этот ток вокруг передающей антенны создает переменное электромагнитное поле, которое распространяется в виде электромагнитных волн. Такая волна, попадая на приемную антенну, возбуждает в приемной антенне ток той же частоты, что и был произведен при излучении, и таким образом осуществляется радиосвязь, то есть при помощи электромагнитных волн.

электромагнитной волны и ее прием, источники электромагнитных колебаний были очень слабы, поэтому в 1913 году был создан генератор незатухающих электромагнитных колебаний.

Главной частью генератора является трехэлектродная лампа – триод, которая состоит из трех частей: анод, сетка и катод. Вот такая лампа является основной частью любого генератора незатухающих колебаний.

это генератор высокой частоты (ГВЧ), соединенный с модулятором (М), на который поступает звук от микрофона. В микрофоне механические колебания, звуковые колебания преобразуются в электрические колебания низкой частоты, и эти колебания от генератора высокой частоты и микрофона соединяются в модуляторе.

этот сигнал выходит в эфир.   
Слово «модуляция» означает «размеренность». Рассмотрим, как осуществляется модуляция в передающей части и из чего она состоит.

На первой части рисунка изображены высокочастотные колебания, по вертикали расположено напряжение (U1), которое изменяется синусоидально и за очень маленький промежуток времени проходит очень много колебаний.
Вторая часть рисунка соответствует электрическим сигналам, которые поступают на модулятор от микрофона, это низкочастотные сигналы.

которая меняется по амплитуде в соответствии сигналам низких частот.
Этот процесс называется амплитудная модуляция.  
То есть, когда мы слушаем радио, мы используем амплитудно-модулированный сигнал.

приемнику этого сигнала и, соответственно, получить звуковую частоту, которую можно было бы превратить в звук и послушать. Посмотрим, из каких же составляющих состоит приемная часть и какие преобразования происходят в этой части.

Приемная часть, в первую очередь, состоит из приемной антенны, далее детекторный приемник или детектор (Д). Сигнал, полученный антенной, поступает на детектор, где происходит процесс отделения высокочастотной составляющей от низкочастотной, в дальнейшем сигнал, соответствующий низкой частоте, усиливается в усилителе низкой частоты (УНЧ) и далее поступает на динамик, который воспроизводит звук.   

самая высокая частота, которую мы получаем в генераторе, является несущей частотой. Именно на эту частоту должен быть настроен колебательный контур приемника.

катушки индуктивности и конденсатора с переменной емкостью, изменяя емкость конденсатора, мы настраиваемся на нужную нам волну. Непосредственно к самому контуру присоединяется приемная антенна. Роль детектора выполняет полупроводниковый диод, сигнал поступает с большими помехами, и поэтому необходим фильтр (в данном случае это конденсатор) который не только убирает помехи, но и производит сглаживание пульсирующего тока. Далее сигнал поступает через сопротивление на динамик. Схема детекторного радиоприемника очень часто связана с вопросом: а где же берется энергия для работы приемника? Детекторный радиоприемник работает от энергии принятых электромагнитных волн, для него не нужно никакого дополнительного источника. Если антенна будет слишком короткой, то никакого сигнала мы не услышим, потому как энергия, полученная приемной антенной, будет невелика. Поэтому для устойчивой работы приемника антенна должна быть достаточно длинной. Сегодня разработаны различные системы антенн внутри самого приемника.

на детектор, образуется пульсирующий ток, диод пропускает ток только в одном направлении, поэтому образуется лишь верхняя часть от сигнала, который приходит. Фильтр (конденсатор), каждые полпериода заряжаясь и разряжаясь, приводит к тому, что образуется сглаживание и появляется линия, которая соответствует низкочастотной составляющей. После электрического сопротивления в схеме детекторного радиоприемника мы получаем электрический сигнал, соответствующий низкочастотной составляющей. Именно этот сигнал поступает в динамик, и уже непосредственно динамик преобразует сигнал в механическую волну, которую мы называем звуком.

модулятор необходим еще один сигнал, который несет информацию об изображении. Если это все соединить и послать в эфир, то телеприемник, принимая такой сигнал, должен разделить его на три части: звук, изображение и управляющий сигнал, ведь должна происходить синхронизация звука, изображения и само изображение должно быть совершенно четким.

Кроме телевидения и радиовещания, очень важное значение в нашей жизни имеет радиолокация. Радиолокация – это определение и обнаружение местоположения различных объектов при помощи радиоволн.
Радиолокация широко распространена в радиосвязи. Радиолокация осуществляется при помощи прибора – радиолокатора (радара).

комбинация приемника и передающего устройства. Работает радиолокатор в импульсном режиме.

автоматически переключается на прием этого сигнала, свойства работы радара основаны на том, что электромагнитная волна способна отражаться от поверхности. Вот этот отраженный сигнал радар и принимает в тот момент времени, когда он работает на прием. Расстояние до цели при помощи радара определяются по формуле, которую используют
при расчетах:
S = с · Δt / 2

(с) – величина постоянная и соответствует скорости в 300 000 км/с, время от момента подачи сигнала до момента приема сигнала, деленное пополам, так как сигнал идет до цели и обратно. Радиолокация используется не только на земле, но и в астрономии для обеспечения взаимосвязи между различными космическими телами и Землей. Определение расстояния до Луны было осуществлено с помощью радиолокатора. Был послан сигнал, получен отраженный сигнал, в результате чего уточнили расстояние от Земли до Луны.
Сегодня в астрономии радиолокация занимает свое особое место, радиоастрономия – это один из видов очень серьезных, быстроразвивающихся частей науки.

связи.


телеграфная
телефонная (в т.ч. мобильная)
радиовещательная
телевизионная
радиолокационная
космическая
интернет