בחירה מרחבית של אותות. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

בחירה מרחבית של אותות. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / תקשורת רדיו אזרחית

שימוש באנטנות בעלות תבנית קרינה לא מעגלית בולטת יפחית הפרעות ממשדרים המשתמשים באותו תדר כמו הרדיו שבו ברצונך להשתמש. אותן אנטנות מאפשרות לקבוע את הכיוון לתחנת הרדיו - למצוא אותה, מה שהכרחי כדי לקבוע או את מיקומך או את מיקומה של תחנת הרדיו.

מאמר זה מדבר על איך זה יכול להיעשות עם אנטנת לולאה.

ניתן לקבוע את כיוון ההגעה של גלי רדיו באמצעות מאתר כיוונים - מקלט רדיו המצויד באנטנה כיוונית. מציאת כיווני רדיו מאפשרת לפתור מספר בעיות מעשיות חשובות, בעיקר בעלות אופי ניווט. לדוגמה, אם אתה מתקין מקלט מאתר כיוונים על עצם נע (מטוס, ספינה וכו'), שמיקומו אינו ידוע, אז, לאחר שקבע בעזרתו את כיוון ההגעה של גלי רדיו משניים או שלושה משדרי רדיו ידועים, אתה יכול גם לברר את המקום בו מושא העניין נמצא כעת. איך זה נעשה מודגם באיור. 1.

בחירה מרחבית של אותות

תחילה קבע את הזווית f1 בין כיוון המרידיאן N לכיוון ההגעה של אות הרדיו מהמשדר הראשון ("Mayak 1"). לאחר מכן, במפת הניווט דרך הנקודה בה נמצא המשדר הזה, נמשך קו (מיסב) בזווית f1 למרידיאן. אותן קונסטרוקציות מתבצעות עבור המשדר השני ("Mayak 2"). נקודת החיתוך של המיסבים תתאים למיקום העצם הנע.

לעתים קרובות איתור כיוון רדיו פותר בעיות אחרות. בעזרת מאמרי כיוונים הממוקמים במקומות שונים, נקבע כיוון ההגעה של אות רדיו מאותו משדר ולאחר שרטוט המיסבים המתקבלים בצורה זו על המפה, נמצא מיקום המשדר עצמו בנקודה מהצומת שלהם (איור 2).

בחירה מרחבית של אותות

כדי לקבוע את כיוון ההגעה של אות הרדיו, הוצע מוקדם יותר מאחרים להשתמש באנטנת לולאה. כדי להבין את תכונות הכיווניות שלו, הבה נזכיר את המבנה של גל אלקטרומגנטי, המודגם באיור. 3. ניתן למצוא את הנתון הזה בכל ספר לימוד על הנדסת רדיו.

בחירה מרחבית של אותות

גל אלקטרומגנטי מורכב משדות E חשמליים ו-H מגנטיים המתנודדים בתדר המשדר. שדות אלו מאונכים זה לזה, ומכיוון שהגל עצמו רוחבי, הם גם מאונכים לכיוון התפשטותו C. כיוון וקטור השדה החשמלי E קובע את הקיטוב של הגל, שיכול להיות אופקי, אנכי ו שרירותי. באורכי גל ארוכים ובינוניים, לכדור הארץ ובעיקר לים יש מוליכות חשמלית טובה, ולכן גלים בעלי קיטוב אופקי ליד פני השטח שלהם (וכאן נמצא בדרך כלל המקלט) מוחלשים מאוד. מסיבה זו, כל המשדרים הפועלים בטווחי הגלים הארוכים והגלים הבינוניים פולטים גלים מקוטבים אנכית, שהשדה החשמלי שלהם במשטח המוליך תמיד מאונך אליו.

אנטנת הלולאה היא סליל שטוח, שמספר הסיבובים שלו תלוי בטווח שבו פועלת האנטנה. באורכי גל קצרים יותר, הוא עשוי להכיל סיבוב אחד או יותר, ובאורכי גל ארוכים יותר הוא גדול בהרבה. על פי חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית, גל רדיו המגיע לפריים משרה בו EMF, אך כדי שזה יקרה, השדה המגנטי חייב לחדור לסלילי הפריים. הבה נפנה לתאנה. 4, המציגה מבט עליון של אנטנת לולאה אנכית. אם גל הרדיו עובר לאורך ציר המסגרת (f=0° או 180°), אזי השדה המגנטי שלו לא חודר את פניות המסגרת ואין קליטה. אם הגל מאונך לציר המסגרת (f=90° או 270°), אז האות המושרה בפניותיו הוא מקסימלי. EMF המושרה בפריים על ידי גלי רדיו המגיעים בזוויות אחרות f לציר שלה הוא פרופורציונלי לסינוס של זוויות אלו.

גרף התלות של ה-EMF המושרה בפריים בזווית ההגעה של הגל נקרא תבנית הקרינה. בקואורדינטות קוטביות יש לו צורה של שני עיגולים הנוגעים זה בזה במיקום המסגרת (איור 4).

בחירה מרחבית של אותות

מציאת כיוון באמצעות אנטנת לולאה עדיף לעשות לא במקסימום, אלא במינימום קליטה, מכיוון שהאחרונה בולטת הרבה יותר ומציאת הכיוון מדויקת יותר. לתבנית הקרינה יש שתי מינימות, כך שהמיסב נקבע בצורה מעורפלת. לרוב, ידוע באיזה צד ממוקם המשדר, ואם מידע זה אינו זמין, אז אתה יכול להשתמש באחת השיטות כדי לקבל דפוס קרינה חד-כיווני. לדוגמה, השתמשו במסגרת ואנטנת שוט מכל-כיוונית לצורך קליטה, ובאמצעות הוספת אותות משתי אנטנות עם אמפליטודות ופאזות מסוימות (המשרעות חייבות להיות שוות, והשלבים מוזזים ב-90°), פיצוי על אחת מהמקסימום של דפוס קרינת המסגרת, מגדיל את האחר בהתאם. במקרה זה, תתקבל מה שנקרא דפוס הקרינה הקרדיואידית, שיש לה מקסימום "מטושטש" אחד ומינימום חד אחד.

הכל יהיה בסדר אם גלי הרדיו יגיעו אל המקלט, יתפשטו לאורך פני כדור הארץ. אבל בדרך זו מגיע גל פני השטח, עוטף את כדור הארץ עקב עקיפה. טווח ההתפשטות שלו, ככלל, הוא כמה מאות קילומטרים. אבל בלילה, בגלים בינוניים וארוכים, מופיע גל מרחבי נוסף, עקב השתקפות מהיונוספירה ומתפשט על פני אלפי קילומטרים. זה קורה מכיוון שהשכבות העליונות של האטמוספירה (יונוספירה) מיוננות חזק על ידי קרינת השמש והקוסמית, וכתוצאה מכך הן מוליכות זרם חשמלי ומחזירות גלי רדיו. בשעות היום, בטווחי הגלים הארוכים והגלים הבינוניים, גלים יונוספריים נספגים בחוזקה. באורכי גל קצרים, הקליטה פחותה, וגלי שמים יונוספריים מגיעים בכל שעה של היום. הגל היונוספרי מגיע לפריים מעט מלמעלה, בזווית b לאופק (איור 5).

בחירה מרחבית של אותות

הקיטוב של גל שמיים אינו ניתן לחיזוי עקב סיבוב מישור הקיטוב בפלזמה היונוספרית הממוגנטת על ידי השדה המגנטי של כדור הארץ.

נוכחותם של גלי שמיים בנקודת הקליטה מובילה לשגיאה במציאת הכיוון, שקיבלה את השם המיוחד של שגיאת "לילה". כדי להבין איך זה נוצר, בואו ננסה בעזרת איור. 6 בנה תבנית קרינה נפחית של אנטנת הלולאה. אם גל מקוטב אנכית 1 מגיע מכיוון אופקי בזווית של f=90° ו-b=0°, אז הקליטה היא מקסימלית. אם תגדיל את הזווית b (גל 2 באיור 7), עוצמת האות לא תשתנה, שכן וקטור השדה המגנטי של הגל H עדיין יישאר מקביל לציר המסגרת, והשדה המגנטי עצמו יחדור שלו סלילים. הקליטה תהיה מקסימלית גם כאשר הגל נופל אנכית כלפי מטה, בתנאי שהווקטור H מקביל לציר המסגרת. שיקולים אלו מאפשרים לצייר תבנית קרינה תלת מימדית של המסגרת בצורת טורואיד ("סופגנייה"), המונח על ציר המסגרת. מטבע הדברים, רק מחצית מטורואיד זה יעלה מעל פני כדור הארץ, כפי שמוצג באיור. 6. דיאגרמה כזו ניתנת בספרי לימוד רבים על אנטנות. לתרשים יש ציר אופקי של קליטה מינימלית, החופף לציר התיבה.

בחירה מרחבית של אותות

התמונה משתנה עבור גל 3, שכיוון הגעתו חופף לציר הפריים. גל כזה לא יגרום ל-EMF בו, שכן הווקטור H מאונך לציר המסגרת והשדה המגנטי אינו חודר לסליליו. עם עלייה בזווית b, כלומר, זווית ההגעה של הגל, הווקטור H יישאר במישור המסגרת ויהיה מאונך לציר שלו. הקבלה במקרה זה עדיין תיעדר! כעת מתברר שלא ציר, אלא מישור אנכי של קליטה מינימלית, וציר המסגרת נמצא במישור הזה. תבנית הקרינה הנפחית לובשת צורה של שתי חצאי כדור השוכבים משני צידי המסגרת. אבל מה עם נפילה חדה של גל - הרי בדוגמה הקודמת זה התקבל, אבל עכשיו זה לא? ישאל הקורא. נכון, גל תקרית טהור מתקבל אם הווקטור H שלו מקביל לציר המסגרת, ולא מתקבל אם הוא מאונך אליו.

לפיכך, המסגרת רגישה לקיטוב של גלים מרחביים נכנסים. הקיטוב הבלתי צפוי שלהם מוביל ל"מריחה" של המינימום של דפוס הכיוון ולטעויות נשיאה משמעותיות למדי.

אנטנות לולאה הן קטנות, פשוטות בעיצובן ויש להן מספר יתרונות נוספים. מכיוון שהעכבה של סליל הלולאה היא אינדוקטיבית, ניתן לכוונן אותו כך שיהדהד עם התנודות באות המתקבל על ידי הוספת קבל משתנה. מעגל התנודה המתקבל, ראשית, מגדיל את משרעת האות המתקבל, ושנית, מדכא את האותות של תחנות מיותרות הפועלות בתדרים אחרים, כלומר, מגדיל את הסלקטיביות של המקלט. יתרון נוסף של המסגרת הוא שהיא מגיבה לרכיב השדה המגנטי, בעוד ששדה ההפרעות הקרוב מרשתות תדר החשמל מכיל לרוב את הרכיב החשמלי השולט. לפיכך, קליטה באנטנת לולאה מגנטית בתנאים עירוניים בדרך כלל עמידה יותר לרעש מאשר באנטנות חשמליות, דיפול וחוטי. אין הבדל כזה באזורים כפריים. ועוד משהו: המרכיב המגנטי של גל הרדיו חודר לתוך מבנים לפחות מעט, בשברירי אורך גל, אבל עדיין עמוק יותר מזה החשמלי. לכן, עדיף להפוך אנטנות פנימיות למגנטיות.

תכונות הכיווניות של המסגרת מאפשרות במקרים רבים לבטל או להפחית הפרעות אם מקור ההפרעה הוא מקומי וגלי הרדיו ההפרעות מגיעים מכיוון מסוים אחד. ציר הקליטה המינימלית של המסגרת במקרה זה חייב להיות מופנה למקור ההפרעה. במקרה זה, האות השימושי עשוי להיות מוחלש, שכן כיוון הגעתו לא יתאים עוד למקסימום של תבנית הקרינה, אולם יחס האות לרעש עשוי להשתפר באופן משמעותי. כדי לוודא זאת בפועל, הפעל מקלט נייד עם אנטנה מגנטית פריט (המאפיינים שלו דומים לאלו של מסגרת). לאחר מכן הנח את המקלט ליד טלוויזיה או מחשב פועלים (מקורות להפרעות משמעותיות) ונסה לסובב את המקלט בידיים שלך כדי לשנות את כיוון האנטנה המגנטית. בחלק מעמדותיה, ההפרעה תיחלש משמעותית.

מחבר: V.Polyakov, מוסקבה

ראה מאמרים אחרים סעיף תקשורת רדיו אזרחית.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

דיסק לייזר עד 1 TB 24.03.2014

סוני ופנסוניק מתכננות להוציא דיסקי לייזר בנפח 2015 GB ביולי 300. בעתיד, הקיבולת אמורה לגדול ל-1 TB. הדיסקים בפורמט החדש מיועדים למרכזי נתונים וספקי תוכן. עם Archival Disc, חברות יוכלו לאחסן מידע בצורה מאובטחת לאורך זמן.

בהתחשב בצורך הגובר באחסון מידע, מפתחי התקן מאמינים שדיסק הארכיון יענה עליהם, ויציע עלות משתלמת ואמינות גבוהה.

הבחירה של מדיה אופטית למטרות אלה אינה מקרית: הם נבדלים על ידי עמידות מצוינת ללחות, אבק וטמפרטורה. בנוסף, השימוש בדיסק לייזר יאפשר תאימות לאחור עם דורות קודמים של קוראים: קוראי דיסק ארכיון צפויים להיות מסוגלים לנגן גם בפורמטים ישנים יותר של דיסקים.

תקן ה- Archival Disc יתפתח ב-3 שלבים. בשלב הראשון, פנסוניק וסוני מצפות לשחרר דיסקים וציוד בנפח 300 GB התומכים בכתיבה וקריאה של נתונים ממדיה חדשה עד הקיץ של השנה הבאה.

במקרה זה, דיסק בנפח 300 GB יהיה דו צדדי, וכל צד יכלול 3 שכבות. לפיכך, 50 GB יתאים לשכבה אחת. לשם השוואה, הקיבולת של שכבה אחת בדיסק Blu-ray היא 25 GB.

בשלב השני, מתוכנן ליצור דיסקים בנפח של 500 גיגה-בייט. בשלב השלישי, הקיבולת של דיסק הארכיון תגיע לערך של 1 TB. עד כה לא הודיעו השותפים על מועדי יישום השלב השני והשלישי, ואינם מדברים על תוכניותיהם לאחר סיום השלב האחרון.

עוד חדשות מעניינות:

▪ המשי העתיק ביותר באירופה

▪ מיקרו-בקר טושיבה TMPM372 עם יחידת מחשוב וקטורית

▪ N-Channel MOSFET מסוג STx9NK60ZD

▪ מד אושר אלקטרוני של היטאצ'י

▪ גם וירוסים חולים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע של האתר רדיו - למתחילים. בחירת מאמרים

▪ מאמר נס-יודו דג-לווייתן. ביטוי פופולרי

▪ מאמר באיזה צבע היו האומפה-לומפות האמיתיות? תשובה מפורטת

▪ מאמר מבקר שוק. תיאור משרה

▪ כתבה חיבור מנוע חשמלי אסינכרוני תלת פאזי לרשת חד פאזית באמצעות קבל. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מתח שומר. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר