Billet numéro 20

Les ondes électromagnétiques et

leurs propriétés. Principes de communication radio et

des exemples de leurs pratiques

utiliser

Plan de réponse

1. Définition. 2. Condition d'occurrence. 3. Propriétés des ondes électromagnétiques. 4. Ouvrir le circuit oscillatoire. 5. Modulation et détection.

Maxwell a appelé ces vagues ondes électromagnétiques. Selon les idées de Maxwell : avec tout changement du champ électrique, un champ magnétique vortex apparaît et, à l'inverse,Avec tout changement dans le champ magnétique, un champ électrique vortex apparaît. Une fois commencé, le processus de génération mutuelle de champs magnétiques et électriques doit se poursuivre continuellement et capturer de plus en plus de nouvelles zones dans l'espace environnant (Fig. 31). Le processus de génération mutuelle de champs électriques et magnétiques se produit dans des plans mutuellement perpendiculaires. Un champ électrique alternatif génère un champ magnétique vortex, un champ magnétique alternatif génère un champ électrique vortex.

Les champs électriques et magnétiques peuvent exister non seulement dans la matière, mais aussi dans le vide. Il devrait donc être possible de propager des ondes électromagnétiques dans le vide.

Condition d'occurrence Les ondes électromagnétiques sont le mouvement accéléré de charges électriques. Ainsi, un changement dans le champ magnétique se produit lorsque le courant dans le conducteur change, et un changement dans le courant se produit lorsque la vitesse des charges change, c'est-à-dire lorsqu'elles se déplacent avec accélération. D'après les calculs de Maxwell, la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans le vide devrait être approximativement égale à km/s.

Le physicien Heinrich Hertz fut le premier à obtenir expérimentalement des ondes électromagnétiques, à l'aide d'un éclateur haute fréquence (vibrateur Hertz). Hertz a également déterminé expérimentalement la vitesse des ondes électromagnétiques. Cela coïncidait avec la définition théorique de la vitesse des vagues de Maxwell. Les ondes électromagnétiques les plus simples sont des ondes dans lesquelles les champs électriques et magnétiques effectuent des oscillations harmoniques synchrones.

Bien entendu, les ondes électromagnétiques possèdent toutes les propriétés fondamentales des ondes.

Ils obéissent loi de la réflexion vagues:

L'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion. En passant d'un milieu à un autre, ils se réfractent et obéissent loi de la réfraction vagues: le rapport du sinus de l'angle d'incidence au sinus de l'angle de réfraction est une valeur constante pour deux milieux donnés et est égal au rapport de la vitesse des ondes électromagnétiques dans le premier milieu à la vitesse des ondes électromagnétiques dans le deuxième médium et s'appelle indice de réfraction le deuxième environnement par rapport au premier.

Le phénomène de diffraction des ondes électromagnétiques, c'est-à-dire d'écart de la direction de leur propagation par rapport à la droite, s'observe au bord d'un obstacle ou lors du passage dans un trou. Les ondes électromagnétiques sont capables de ingérence. L'interférence est la capacité d'ondes cohérentes à se chevaucher, ce qui fait que les ondes se renforcent mutuellement à certains endroits et s'annulent à d'autres endroits. (Les ondes cohérentes sont des ondes identiques en fréquence et en phase d'oscillation.) Les ondes électromagnétiques ont dispersion, c'est-à-dire lorsque l'indice de réfraction d'un milieu pour les ondes électromagnétiques dépend de leur fréquence. Des expériences de transmission d'ondes électromagnétiques à travers un système de deux réseaux montrent que ces ondes sont transversales.

Lorsqu'une onde électromagnétique se propage, les vecteurs de tension E et l'induction magnétique B sont perpendiculaires à la direction de propagation des ondes et mutuellement perpendiculaires l'une à l'autre (Fig. 32).

La possibilité d'une utilisation pratique des ondes électromagnétiques pour établir une communication sans fil a été démontrée le 7 mai 1895 par le physicien russe A. Popov. Ce jour est considéré comme l'anniversaire de la radio. Pour effectuer une communication radio, il est nécessaire de s'assurer de la possibilité d'émettre des ondes électromagnétiques. Si des ondes électromagnétiques apparaissent dans un circuit composé d'une bobine et d'un condensateur, alors le champ magnétique alternatif est associé à la bobine et le champ électrique alternatif est concentré entre les plaques du condensateur. Un tel circuit s'appelle fermé(Fig. 33, a). Un circuit oscillatoire fermé n'émet pratiquement pas d'ondes électromagnétiques dans l'espace environnant. Si le circuit est constitué d'une bobine et de deux plaques d'un condensateur plat, alors plus l'angle selon lequel ces plaques sont déployées est grand, plus le champ électromagnétique émerge librement dans l'espace environnant (Fig. 33, b). Le cas limite d'un circuit oscillant ouvert est le retrait des plaques aux extrémités opposées de la bobine. Un tel système est appelé circuit oscillatoire ouvert(Fig. 33, c). En réalité, le circuit est constitué d'une bobine et d'un long fil - une antenne.

L'énergie des oscillations électromagnétiques émises (à l'aide d'un générateur d'oscillations continues) avec la même amplitude d'oscillations de courant dans l'antenne est proportionnelle à la quatrième puissance de la fréquence d'oscillation. À des fréquences de dizaines, centaines et même milliers de hertz, l'intensité des oscillations électromagnétiques est négligeable. Par conséquent, pour les communications radio et télévisuelles, des ondes électromagnétiques d'une fréquence allant de plusieurs centaines de milliers de hertz à des centaines de mégahertz sont utilisées.

Lors de la transmission de paroles, de musique et d'autres signaux sonores par radio, divers types de modulation d'oscillations à haute fréquence (porteuses) sont utilisés. L'essence de la modulation réside dans le fait que les oscillations haute fréquence générées par le générateur changent selon la loi des basses fréquences. C'est l'un des principes de la transmission radio. Un autre principe est le processus inverse - détection. Lors de la réception de signaux radio, il est nécessaire de filtrer les vibrations audio basse fréquence du signal modulé reçu par l'antenne du récepteur.

À l'aide des ondes radio, non seulement des signaux sonores sont transmis à distance, mais également des images d'un objet. Le radar joue un rôle majeur dans la marine, l’aviation et l’astronautique modernes. Le radar est basé sur la propriété de réflexion des ondes provenant de corps conducteurs. (Les ondes électromagnétiques sont faiblement réfléchies par la surface d'un diélectrique, mais presque entièrement par la surface des métaux.)

Le scientifique anglais James Maxwell, s'appuyant sur l'étude des travaux expérimentaux de Faraday sur l'électricité, a émis l'hypothèse de l'existence dans la nature d'ondes spéciales capables de se propager dans le vide. Maxwell a appelé ces ondes des ondes électromagnétiques. Selon les idées de Maxwell : avec tout changement du champ électrique, un champ magnétique vortex apparaît et, inversement, avec tout changement du champ magnétique, un champ électrique vortex apparaît. Une fois commencé, le processus de génération mutuelle de champs magnétiques et électriques doit se poursuivre continuellement et capturer de plus en plus de nouvelles zones dans l'espace environnant (Fig. 42). Le processus de génération mutuelle de champs électriques et magnétiques se produit dans des plans mutuellement perpendiculaires. Un champ électrique alternatif génère un champ magnétique vortex, un champ magnétique alternatif génère un champ électrique vortex.

La condition d'apparition des ondes électromagnétiques est le mouvement accéléré des charges électriques. Ainsi, un changement dans le champ magnétique se produit

Lorsque le courant dans un conducteur change, et le courant change lorsque la vitesse des charges change, c'est-à-dire lorsqu'elles se déplacent avec accélération. La vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans le vide, selon les calculs de Maxwell, devrait être d'environ 300 000 km/s.

Le physicien Heinrich Hertz a été le premier à obtenir expérimentalement des ondes électromagnétiques à l'aide d'un éclateur à haute fréquence (vibrateur Hertz). Hertz a également déterminé expérimentalement la vitesse des ondes électromagnétiques. Cela coïncidait avec la définition théorique de la vitesse des vagues de Maxwell. Les ondes électromagnétiques les plus simples sont des ondes dans lesquelles les champs électriques et magnétiques effectuent des oscillations harmoniques synchrones.

Bien entendu, les ondes électromagnétiques possèdent toutes les propriétés fondamentales des ondes.

Ils obéissent à la loi de la réflexion des ondes : l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion. Lorsqu'ils passent d'un milieu à un autre, ils se réfractent et obéissent à la loi de réfraction des ondes : le rapport du sinus de l'angle d'incidence au sinus de l'angle de réfraction est une valeur constante pour deux milieux donnés et est égal à le rapport de la vitesse des ondes électromagnétiques dans le premier milieu à la vitesse des ondes électromagnétiques dans le deuxième milieu et est appelé indice de réfraction du deuxième environnement par rapport au premier.

Le phénomène de diffraction des ondes électromagnétiques, c'est-à-dire d'écart de la direction de leur propagation par rapport à la droite, s'observe au bord d'un obstacle ou lors du passage dans un trou. Les ondes électromagnétiques sont capables d'interférences. L'interférence est la capacité d'ondes cohérentes à se chevaucher, ce qui fait que les ondes se renforcent mutuellement à certains endroits et s'annulent à d'autres endroits. (Les ondes cohérentes sont des ondes identiques en fréquence et en phase d'oscillation.) Les ondes électromagnétiques ont une dispersion, c'est-à-dire lorsque l'indice de réfraction du milieu des ondes électromagnétiques dépend de leur fréquence. Des expériences de transmission d'ondes électromagnétiques à travers un système de deux réseaux montrent que ces ondes sont transversales.

Lorsqu'une onde électromagnétique se propage, les vecteurs de tension E et d'induction magnétique B sont perpendiculaires à la direction de propagation de l'onde et perpendiculaires entre eux (Fig. 43).

Un circuit oscillatoire fermé n'émet pratiquement pas d'ondes électromagnétiques dans l'espace environnant. Si le circuit est constitué d'une bobine et de deux plaques d'un condensateur plat, plus l'angle selon lequel ces plaques sont déployées est grand, plus le champ électromagnétique émerge librement dans l'espace environnant (Fig. 44, b). Le cas limite d'un circuit oscillant ouvert est le retrait des plaques aux extrémités opposées de la bobine. Un tel système est appelé circuit oscillatoire ouvert (Fig. 44, c). En réalité, le circuit est constitué d'une bobine et d'un long fil - une antenne.

L'énergie des oscillations électromagnétiques émises (à l'aide d'un générateur d'oscillations continues) avec la même amplitude d'oscillations de courant dans l'antenne est proportionnelle à la quatrième puissance de la fréquence d'oscillation. À des fréquences de dizaines, centaines et même milliers de hertz, l'intensité des oscillations électromagnétiques est négligeable. Par conséquent, pour les communications radio et télévisuelles, on utilise des ondes électromagnétiques dont les fréquences vont de plusieurs centaines de milliers de hertz à des centaines de mégahertz.

Lors de la transmission de paroles, de musique et d'autres signaux sonores par radio, divers types de modulation d'oscillations à haute fréquence (porteuses) sont utilisés. L'essence de la modulation est que les oscillations haute fréquence générées par le générateur changent selon la loi des basses fréquences. C'est l'un des principes de la transmission radio. Un autre principe est le processus inverse : la détection. Lors de la réception de signaux radio, il est nécessaire de filtrer les vibrations sonores basse fréquence du signal modulé reçu par l'antenne du récepteur.

À l'aide des ondes radio, non seulement des signaux sonores sont transmis à distance, mais également des images d'objets. Le radar joue un rôle majeur dans la marine, l’aviation et l’astronautique modernes. Le radar est basé sur la propriété de réflexion des ondes provenant de corps conducteurs. (Les ondes électromagnétiques sont faiblement réfléchies par la surface d'un diélectrique, mais presque entièrement par la surface des métaux.)

Onde électromagnétique est un champ électromagnétique qui change avec le temps et se propage dans l'espace.

Propriétés des ondes électromagnétiques:

1. Se produisent lors du mouvement accéléré des charges.

2. Ils sont transversaux.

3.Avoir une vitesse sous vide de 3 ٠ 10 8 m/s.

4.Transférer l’énergie

5. Le pouvoir de pénétration et l’énergie dépendent de la fréquence.

6.Réfléchi.

7. Avoir des interférences et des diffractions.

La propriété de réfléchir les ondes électromagnétiques est utilisée dans les radars.

Radar est la détection et la localisation d'objets à l'aide d'ondes radio.

Une installation radar (radar) se compose de parties émettrices et réceptrices.

Une onde électromagnétique provient de l'antenne émettrice, atteint l'objet et est réfléchie.

Les radars sont utilisés à des fins militaires et par les services météorologiques pour surveiller les nuages. Les surfaces de la Lune, de Vénus et d’autres planètes sont explorées au radar.

Billet n°13

Travail mécanique. Pouvoir. Énergie; énergie cinétique; l'énergie potentielle d'un corps dans un champ gravitationnel uniforme et l'énergie d'un corps élastiquement déformé ; loi de conservation de l'énergie; loi de conservation de l'énergie dans les processus mécaniques ; limites d'applicabilité de la loi de conservation de l'énergie mécanique, travail comme mesure des changements dans l'énergie mécanique d'un corps.
Principes de communication radio : émission d'ondes électromagnétiques par une charge se déplaçant avec accélération ; la modulation d'amplitude; détection; développement des communications; radar.
Le problème est d’appliquer l’équation d’état d’un gaz parfait.

Question 1. Travaux mécaniques. Pouvoir. Énergie cinétique et potentielle. Loi de conservation de l'énergie des processus mécaniques.

Le travail est une quantité égale au produit de la force appliquée au corps par la quantité de déplacement.

A = F*s, Où UN- Emploi, J.

F- forcer, N

s- en mouvement, m

L'énergie mécanique est la somme de l'énergie potentielle et cinétique d'un corps : W=W parent *W p

W parent- L'énergie cinétique est l'énergie du mouvement. Cette énergie est possédée par tout corps en mouvement : , où m- poids corporel (kg), V- vitesse (m/s 2)

W p - l'énergie potentielle (J) est l'énergie d'interaction, dépend de la masse du corps ( m) et sa hauteur au-dessus du sol ( h):

Si un corps ou un système de corps peut accomplir un travail, alors il possède de l’énergie.

Énergie est une quantité physique qui montre la quantité de travail qu'un corps peut effectuer.

L'énergie est désignée par la lettre E et mesurée en Joules (J).

L'énergie mécanique est de deux types : cinétique et potentielle.

Énergie cinétique est une quantité égale à la moitié du produit de la masse d'un corps par le carré de sa vitesse.

L'énergie cinétique est l'énergie du mouvement. Par exemple, une voiture en mouvement, un ballon volant, etc. possèdent de l’énergie cinétique.

Énergie potentielle déterminé par la position d'un corps par rapport à d'autres corps ou par la position relative de parties d'un même corps.

La quantité égale au produit de la masse d'un corps par l'accélération de la gravité et la hauteur du corps au-dessus de la surface de la Terre est appelée énergie potentielle d'interaction entre le corps et la Terre.

Une valeur égale à la moitié du produit du coefficient d'élasticité et du carré de la déformation est appelée énergie potentielle d'un corps déformé élastiquement.

Par exemple, une balle lancée en hauteur ou un ressort comprimé a de l'énergie potentielle.

Pour un système fermé de corps, la loi de conservation de l'énergie est satisfaite : l'énergie mécanique totale d'un corps ou d'un système fermé de corps reste constante (si aucune force de frottement n'agit).

Question 2. Principes des communications radiotéléphoniques. Modulation et détection d'amplitude. Le récepteur radio le plus simple.

Pour effectuer les communications radio, on utilise des ondes électromagnétiques dont les fréquences vont de plusieurs centaines de milliers de hertz à des centaines de milliers de mégahertz. De telles ondes sont bien rayonnées par les antennes émettrices, se propagent dans l'espace et atteignent l'antenne réceptrice.

Le microphone de l'émetteur convertit les ondes sonores en vibrations électriques basse fréquence qui ne sont pas émises par l'antenne. Ces oscillations s'ajoutent aux oscillations produites par le générateur haute fréquence, et le résultat est oscillations modulées en amplitude. Ils sont à haute fréquence, mais leur amplitude change en fonction des vibrations sonores.

Des oscillations modulées en amplitude sont émises par l'antenne émettrice et atteignent antenne de réception. Cela se produit dans le récepteur détection– séparation du signal audiofréquence des oscillations modulées haute fréquence.

Le récepteur le plus simple se compose d'une antenne de réception, d'un circuit oscillant, d'un détecteur, d'un condensateur, d'un amplificateur et d'un haut-parleur.

Des oscillations se produisent dans l'antenne du récepteur à la même fréquence à laquelle l'émetteur fonctionne. Pour régler un récepteur radio sur la fréquence d'une station de radio, vous utilisez généralement condensateur variable. À mesure que sa capacité change, la fréquence naturelle du circuit récepteur change. Lorsque cette fréquence coïncide avec la fréquence d'une station de radio, une résonance se produit - une forte augmentation de l'intensité du courant.

Ensuite, à partir du circuit oscillatoire, des oscillations modulées sont fournies à détecteur, qui permet au courant de circuler dans une seule direction. Après le détecteur, le courant devient pulsé. Les impulsions de courant sont divisées : une partie charge le condensateur, l'autre partie va au haut-parleur. Dans l'intervalle entre les impulsions, lorsqu'aucun courant ne traverse le détecteur, le condensateur se décharge à travers le haut-parleur. En conséquence, le courant de fréquence audio traverse la charge et la musique ou la parole sont entendues depuis le haut-parleur.

Échelle de rayonnement électromagnétique. Application du rayonnement électromagnétique dans la pratique.

L'échelle des ondes électromagnétiques s'étend des ondes radio longues (λ>1 km) aux rayons γ (λ<10 -10 м) . Электромагнитные волны различной длины условно делят на диапазоны по различным признакам (способу получения, способу регистрации, характеру взаимодействия с веществом).

Il est d'usage de souligner les éléments suivants Sept rayonnement : rayonnement basse fréquence, rayonnement radio, rayons infrarouges, lumière visible, rayons ultraviolets, rayons X et rayonnement gamma.

Rayonnement basse fréquence a la plus petite fréquence et la plus longue longueur d'onde. Ses sources : les courants alternatifs et les machines électriques. Ce rayonnement est faiblement absorbé par l'air et magnétise le fer. Utilisé pour la fabrication d'aimants permanents dans l'industrie électrique.

Les ondes radio sont dans la gamme de fréquences de 10 3 à 10 11 Hz. Ils sont émis par les antennes émettrices mais aussi par les lasers. Les ondes radio se propagent bien dans l’air et sont réfléchies par les objets métalliques et les nuages. Les ondes radio sont utilisées pour les communications radio et les radars.

Rayonnement infrarouge a une fréquence encore plus élevée que les ondes radio (jusqu'à 10 14 Hz) et est émise par tous les corps chauffés. Il traverse bien le brouillard et autres corps opaques et agit sur les thermoéléments. Il est utilisé pour fondre, sécher, dans les appareils de vision nocturne et en médecine.

Lumière visible a une fréquence de l'ordre de 10 14 Hz, une longueur d'onde de 10 7 m C'est le seul rayonnement visible. Sources : Soleil, lampes. La lumière rend visibles les objets environnants, se décompose en rayons de différentes couleurs, provoque l'effet photoélectrique et la photosynthèse.

Utilisé pour l'éclairage.

Rayonnement ultraviolet a une fréquence de 10 14 à 10 17 Hz. Ses sources : Soleil, lampes à quartz. Ce rayonnement provoque des réactions photochimiques, bronze la peau, tue les bactéries et est absorbé par l'ozone. Utilisé en médecine, dans les lampes à décharge.

Rayons X se forment dans un tube à rayons X lors d’une décélération soudaine des électrons. Ils ont une grande capacité de pénétration et affectent activement les cellules et l'émulsion photographique. Utilisé en médecine, en radiographie.

Rayons gamma (rayons γ) avoir la fréquence la plus élevée (10 19 -10 29 Hz). Ils se forment lors de la désintégration radioactive, lors de réactions nucléaires. Ils ont la plus grande capacité de pénétration, ne sont pas déviés par les champs et détruisent les cellules vivantes. Utilisé en médecine et dans les affaires militaires.

Billet n°14

Dispositions fondamentales de la théorie de la cinétique moléculaire et leur justification expérimentale. Masse et taille des molécules.
La lumière est comme une onde électromagnétique. Vitesse de la lumière. Interférence de la lumière, expérience de Young ; couleurs des films minces.
Tâche expérimentale : « Mesure de la densité de la matière solide. »

Question 1. Dispositions fondamentales de la théorie de la cinétique moléculaire et leur justification expérimentale. Masse et taille des molécules.

Théorie de la cinétique moléculaire(MCT) est une étude de la structure et des propriétés de la matière, utilisant des idées sur l'existence d'atomes et de molécules en tant que plus petites particules de matière.

Les TIC reposent sur trois grands principes :

1. Toutes les substances sont constituées de minuscules particules : atomes et molécules.

2. Ces particules se déplacent de manière aléatoire.

3. Les particules interagissent les unes avec les autres.

Les principales dispositions des TIC sont confirmées par des faits expérimentaux.

L'existence d'atomes et de molécules a été prouvée expérimentalement ; des photographies ont été prises au microscope électronique.

La capacité des gaz à se dilater indéfiniment et à occuper tout le volume s'explique par le mouvement chaotique continu des molécules. Cela s'explique également par la diffusion et le mouvement brownien.

L'élasticité des gaz, des solides et des liquides, la capacité des liquides à mouiller certains solides, les processus de coloration, de collage et de conservation de forme par les solides indiquent l'existence de forces d'attraction et de répulsion entre les molécules.

Les masses et les tailles des molécules sont très petites et il est pratique d’utiliser des valeurs de masse relatives plutôt qu’absolues. Les masses atomiques relatives de tous les éléments chimiques sont indiquées dans le tableau périodique (par rapport à la masse d'un atome de carbone).

La quantité de substance contenant autant de particules qu’il y a d’atomes dans 0,012 kg de carbone est appelée un grain de beauté.

Une mole de n’importe quelle substance contient le même nombre d’atomes ou de molécules. Ce nombre est appelé constante d'Avogadro : .

La masse d'une taupe s'appelle masse molaire: .

La quantité d'une substance est égale au rapport de la masse de la substance à sa masse molaire : .

Ministère de l'Éducation de la République de Biélorussie

Département de radioélectronique

Résumé sur le sujet :

Bibliographie

Schémas généraux d'organisation des communications radio

Un système de transmission d'informations dans lequel des signaux de télécommunication sont transmis via des ondes radio dans un espace ouvert est appelé système radio. Les systèmes radio sont divisés en liaisons radio et réseaux radio.

Sur la base du mode d'organisation des liaisons radio, on distingue les communications radio unidirectionnelles et bidirectionnelles. La communication radio, dans laquelle l'une des lignes radio transmet uniquement et l'autre ne reçoit que, est appelée unidirectionnelle. La communication radio unidirectionnelle, dans laquelle la transmission radio d'une station radio (principale) peut être reçue simultanément par plusieurs correspondants, est dite circulaire. Des exemples de transmission circulaire unidirectionnelle de messages sont les systèmes d'alerte, les services de transmission de messages des centres de presse aux rédactions de journaux, de magazines, etc. Les réseaux de télévision et de radiodiffusion sonore sont également des exemples typiques d'une méthode circulaire d'organisation des communications radio. Dans ce cas, la station émettrice radio, le support de propagation radio (espace ouvert) et chaque dispositif de réception radio situé dans la zone de couverture de la station forment une liaison radio unidirectionnelle, et l'ensemble de ces liaisons radio constitue un réseau de diffusion radio.

La communication radio bidirectionnelle implique la capacité de transmettre et de recevoir des informations de chaque station radio. Pour ce faire, vous avez besoin de deux ensembles d'équipements de communication unidirectionnels, c'est-à-dire À chaque point, vous devez disposer à la fois d’un émetteur et d’un récepteur. La communication bidirectionnelle peut être simplex et duplex (Fig. 1.1). Avec la communication radio simplex, l'émission et la réception sur chaque station radio s'effectuent en alternance. Dans ce cas, les émetteurs radio aux extrémités de la ligne de communication fonctionnent sur la même fréquence et les récepteurs sont réglés sur la même fréquence. Avec la communication radio duplex, la transmission radio se produit simultanément à la réception. Pour chaque liaison radio duplex, deux fréquences différentes doivent être attribuées. Ceci est fait pour que le récepteur reçoive uniquement les signaux de l'émetteur du point opposé et ne reçoive pas les signaux de son propre émetteur radio. Les émetteurs radio et les récepteurs radio des deux correspondants de la communication radio duplex sont allumés pendant toute la durée de fonctionnement de la ligne de communication radio.

La communication simplex est généralement utilisée en présence de flux d'informations relativement faibles. Les systèmes de transmission avec une charge d'informations importante se caractérisent par une communication duplex.

S'il est nécessaire d'avoir une communication radio avec un grand nombre de correspondants, alors un réseau radio est organisé (Fig. 1.2). Dans ce cas, une station radio, appelée principale, peut transmettre des messages à la fois pour un et plusieurs correspondants esclaves. Son opérateur radio contrôle le mode de fonctionnement du réseau radio et fixe directement la priorité de transmission des stations subordonnées. Ces derniers, avec l'autorisation appropriée, peuvent échanger des informations non seulement avec la station de radio principale, mais également entre eux. Cette option d'organisation d'un réseau radio peut être construite sur la base à la fois d'un simplex complexe (voir Fig. 1.2, a) et d'un duplex complexe (voir Fig. 1.2, b). Dans le premier cas, il est possible d'utiliser des stations radio (émetteurs radio) fonctionnant sur la même onde radio (commune) (fréquence). Dans le second cas, la radio principale émet sur une fréquence et reçoit sur plusieurs (selon le nombre de radios subordonnées).

Toute ligne de transmission d'informations radio (communications, diffusion sonore ou télévisuelle) contient à ses extrémités des dispositifs d'émission et de réception radio équipés d'antennes. L'antenne émettrice émet le signal électrique de l'émetteur sous la forme d'une onde radio. L'antenne de réception capte l'onde radio et, de sa sortie, le signal électrique va à l'entrée du récepteur. Les lignes de transmission d'énergie électromagnétique reliant l'antenne à l'émetteur ou au récepteur radio sont appelées lignes d'alimentation. Les dispositifs d'alimentation d'antenne sont des éléments très importants d'une ligne de communication radio. En pratique, des antennes directives sont souvent utilisées. Lors de la transmission, une antenne directionnelle émet de l'énergie d'onde radio dans une direction spécifique. Plus la directivité de l'antenne est grande, plus la puissance de l'émetteur est faible, la communication radio est possible. Les antennes directives de réception augmentent le rapport signal/interférence à l'entrée du dispositif de réception, ce qui permet également de réduire la puissance requise de l'émetteur radio.

Le bon fonctionnement des lignes radio ne dépend pas seulement des caractéristiques de conception et de la qualité de fabrication des équipements radio. Lors de la construction et de l'exploitation de lignes radio, il est nécessaire de prendre en compte les caractéristiques de propagation des ondes radio le long du trajet allant de l'antenne d'émission à l'antenne de réception. Ces fonctionnalités varient en fonction de la gamme de fréquences.

Les ondes radio sur les liaisons radio se propagent dans des conditions naturelles, et ces conditions sont variées et variables. Tout d’abord, il faut tenir compte du fait que la Terre est ronde. Sur le chemin de l’antenne d’émission à l’antenne de réception, les ondes radio doivent contourner le renflement de la Terre.

Les vibrations électromagnétiques elles-mêmes ne véhiculent pas d’informations. Pour transmettre des informations, il est nécessaire d'imprimer un message sur des oscillations électromagnétiques, c'est-à-dire utiliser des oscillations électromagnétiques à haute fréquence uniquement comme support d'un message contenant des informations. À cette fin, il est nécessaire de modifier un ou plusieurs paramètres de l'onde porteuse (par exemple, l'amplitude, la fréquence, la phase et d'autres paramètres) en fonction des modifications du message. Une oscillation haute fréquence est alors obtenue. A propos de paramètres variant dans le temps selon la loi du message transmis. Le processus considéré est appelé modulation.

Ainsi, tout dispositif d'émission radio doit être constitué d'un générateur d'oscillations électriques connecté à l'antenne émettrice, et d'un modulateur à l'aide duquel la modulation est effectuée.

Le point de réception doit contenir un dispositif qui convertit l'énergie des ondes électromagnétiques en énergie des vibrations électriques, c'est-à-dire antenne de réception. L'antenne capte les ondes électromagnétiques émises par différents émetteurs fonctionnant à différentes fréquences. Pour recevoir des signaux d'une seule station, il est nécessaire de disposer d'un dispositif sélectif capable de sélectionner parmi les oscillations de différentes fréquences uniquement celles qui sont transmises par la station radio souhaitée. Pour résoudre ce problème, des circuits oscillants électriques sont utilisés, accordés sur la fréquence de la station radio reçue.

Les oscillations haute fréquence isolées à l'aide d'un circuit oscillant doivent être soumises à une conversion inverse, c'est-à-dire en obtenir des courants ou des tensions qui changent conformément à la loi de modulation des oscillations électriques dans l'émetteur radio. Pour résoudre ce problème, le récepteur doit disposer d'un dispositif spécial appelé détecteur.

Enfin, le signal extrait doit être envoyé à un appareil terminal qui l'enregistrera ou permettra à une personne de le percevoir sous forme de son ou de lumière (image).

Propagation des ondes radio dans des conditions terrestres

Émission d'ondes radio

Toute charge électrique oscillante est une source d’un champ électromagnétique alternatif qui rayonne dans l’espace environnant. L'émission d'une onde électromagnétique par une charge peut s'expliquer comme suit. Considérons deux billes conductrices situées à une distance L l'une de l'autre (Fig. 1.3). Un tel système est appelé dipôle électrique. Une fois le générateur éteint, les balles se chargeront et se déchargeront. Dans ce cas, les courants de charge et de décharge de la capacité formée par les billes circulent dans le fil L. La capacité des billes est bien supérieure à la capacité des segments ab et cd du fil L, le courant de déplacement entre les segments de fil peut donc être négligé. On peut supposer que le courant de conduction circulant dans le fil L n'est fermé que par le courant de déplacement circulant dans l'espace entre les billes. Dans ce cas, l'amplitude du courant le long du fil L reste constante. Un tel dipôle électrique est appelé dipôle hertzien.

En figue. La figure 1.3 montre graphiquement la répartition de l'amplitude du courant le long du fil dipolaire. La même figure montre les lignes de champ électrique du dipôle au moment où les billes sont chargées. Les lignes de courant de déplacement sont localisées dans l'espace N au même titre que les lignes de champ électrique. Lorsque le générateur fonctionne, le courant alternatif de polarisation provoque l'apparition d'un champ magnétique alternatif dont les lignes de force entourent les lignes de courant de polarisation. À son tour, un champ magnétique alternatif, selon la loi de l'induction électromagnétique, provoque l'apparition d'un champ électrique alternatif et d'un courant de déplacement correspondant dans l'espace environnant, etc. Le processus considéré se propage dans l’environnement de manière auto-entretenue. Si, par exemple, vous éteignez le générateur alimentant le dipôle, l'onde électromagnétique résultante continue de se propager dans l'environnement - le courant de déplacement provoque un champ magnétique alternatif, qui, à son tour, crée un champ électrique alternatif et un courant de déplacement dans zones voisines de l’espace. Si le générateur excitant le dipôle génère une tension qui varie selon la loi harmonique U= L/msincof, alors le champ électromagnétique change dans le temps selon la loi harmonique avec

la même fréquence.

La structure de l'atmosphère terrestre

Dans des conditions terrestres, les ondes radio traversent l’atmosphère. L'atmosphère est divisée en hauteur en trois régions : la troposphère, la stratosphère et l'ionosphère. La région inférieure - la troposphère s'étend jusqu'à une hauteur de 7... 10 km dans les régions polaires et jusqu'à 16... 18 km au-dessus de l'équateur. La troposphère passe dans la stratosphère dont la limite supérieure se situe à une altitude d'environ 50 à 60 km. La stratosphère diffère de la troposphère par l'absence presque totale de vapeur d'eau ; les précipitations ne se forment que dans la troposphère. La troposphère et la stratosphère n'affectent que la propagation du VHF.

À l’aide d’ondes électromagnétiques, la parole, la musique et d’autres sons et signaux peuvent être transmis à distance.

La communication radio est la transmission d'informations à l'aide d'ondes électromagnétiques.

Un principe important de la communication radio est l'utilisation modulation(amplitude ou fréquence) sous l'influence d'un signal porteur d'informations, par exemple du son.

Voici comment vous pouvez représenter le schéma d'un émetteur radio :

Les vibrations électromagnétiques de fréquence sonore ne peuvent pas être émises par une antenne. Par conséquent, pour la communication radiotéléphonique, il est nécessaire d’utiliser des vibrations à haute fréquence.

Des oscillations harmoniques non amorties de haute fréquence sont produites par un générateur. Pour transmettre le son, ces vibrations haute fréquence changent, ou comme on dit, moduler en utilisant des vibrations électriques de basse fréquence (sonore).

Voici à quoi ressemble le circuit du récepteur radio :

Dans le récepteur, les oscillations basse fréquence sont séparées des oscillations haute fréquence modulées. Ce processus est appelé détection (par démodulation).

Les vibrations obtenues suite à la détection correspondent aux vibrations sonores qui ont affecté le microphone émetteur. Une fois amplifiées, les vibrations basse fréquence peuvent être transformées en son.

Le récepteur radio possède un circuit oscillant accordé sur la fréquence de la station radio, puisque la réception radio est associée au phénomène de résonance.

Le récepteur-détecteur le plus simple se compose d'une bobine de boucle L, d'un condensateur d'accord à condensateur variable C, d'une diode semi-conductrice D, d'un condensateur C1 (filtre) et d'un téléphone.

Le récepteur fonctionne uniquement en utilisant l'énergie des ondes électromagnétiques. Par conséquent, des exigences élevées sont imposées à la mise à la terre de l’antenne A et du récepteur. La puissance de sortie du récepteur étant faible, la réception n'est possible que via le casque.

La condition d'apparition des ondes électromagnétiques est le mouvement accéléré des charges électriques. Ainsi, un changement dans le champ magnétique se produit

Bien entendu, les ondes électromagnétiques possèdent toutes les propriétés fondamentales des ondes.

Le phénomène de diffraction des ondes électromagnétiques, c'est-à-dire d'écart de la direction de leur propagation par rapport à la droite, s'observe au bord d'un obstacle ou lors du passage dans un trou. Les ondes électromagnétiques sont capables d'interférences. L'interférence est la capacité d'ondes cohérentes à se chevaucher, ce qui fait que les ondes se renforcent mutuellement à certains endroits et s'annulent à d'autres endroits. (Les ondes cohérentes sont des ondes identiques en fréquence et en phase d'oscillation.) Les ondes électromagnétiques ont une dispersion, c'est-à-dire lorsque l'indice de réfraction du milieu des ondes électromagnétiques dépend de leur fréquence. Des expériences de transmission d'ondes électromagnétiques à travers un système de deux réseaux montrent que ces ondes sont transversales.

L'énergie des oscillations électromagnétiques émises (à l'aide d'un générateur d'oscillations continues) avec la même amplitude d'oscillations de courant dans l'antenne est proportionnelle à la quatrième puissance de la fréquence d'oscillation. À des fréquences de dizaines, centaines et même milliers de hertz, l'intensité des oscillations électromagnétiques est négligeable. Par conséquent, pour les communications radio et télévisuelles, on utilise des ondes électromagnétiques dont les fréquences vont de plusieurs centaines de milliers de hertz à des centaines de mégahertz.