ється досягти досить високого посилення - від мікровольт на вході до одиниць вольт на виході.
кінцевих пристроях в приймачі може бути динамічний гучномовець, навушники, цифровий пристрій, екран та ін
Як можна помітити, в радіосистемах зв'язку здійснюються такі основні операції:
- генерування електромагнітних коливань несучої частоти;
- обробка відеосигналу;
- модуляція коливань несучої частоти відеосигналом, тобто освіта радіосигналу;
- посилення потужності радіосигналу;
- перетворення частоти;
- демодуляція.
У цьому посібнику розглянуті ці процеси. Істотна увага приділена радіохвилях, їх формуванню, поширенню та випромінювання.
1. Радіохвилі
1.1 Електромагнітне поле
Радіохвилі - це поширюються в середовищі електромагнітні коливання, частоти яких лежать в діапазоні 3 кГц - 3 ТГц, що відповідає довжинам хвиль у вакуумі від 100 км до 0,1 мм. Електромагнітні хвилі є форма існування електромагнітного поля, яке визначається наступними основними фізичними величинами:
вектором напруженості електричного поля, В/м або Н/Кл;
вектором магнітної індукції, [Тесла].
Напруженість Е - це сила F, що діє з боку електричного поля на тіло, що має електричний заряд q = 1 Кл:
.
Магнітна індукція В - це сила Ампера, з якою магнітне поле діє на провідник довжиною l = 1 м з струмом I = 1 А, за умови, що вектор перпендикулярний провіднику:
, Тл
Параметри середовища
Умови розповсюдження радіохвиль в різних середовищах мають особливості залежно від параметрів середовища. Для поширення радіохвиль важливі наступні параметри:
Абсолютна діелектрична проникність
,
де Оµ'-відносна діелектрична проникність,, Оµ0 = Ф/м-діелектрична постійна. Відносна діелектрична проникність Оµ 'показує, у скільки разів зменшується напруженість електричного поля в середовищі в порівнянні з вакуумом;
Абсолютна магнітна проникність
,
де Ој'-відносна магнітна проникність, Гн/м, для феромагнітних середовищ>> 1. Відносна магнітна проникність Ој 'показує, у скільки разів збільшується магнітна індукція B в магнітному середовищі, в порівнянні з вакуумом;
Питома електропровідність g - це коефіцієнт пропорційності між щільністю струму провідника і напруженістю електричного поля:
(1.1)
Рівняння (1.1) - це закон Ома в диференціальній формі.
Додаткові вектори електромагнітного поля
Поряд з основними фізичними величинами і, що характеризують поле, застосовують додаткові:
вектор електричної індукції:
, Кл/м2;
вектор напруженості магнітного поля:
, А/м.
При вивченні поширення радіохвиль зазвичай застосовується пара векторів і, оскільки рівняння поля виходять симетричними.
Скалярні величини, що характеризують електромагнітне поле
Поряд з векторами, для опису поля застосовують скалярні величини:
1) потенціал електричного поля
В
де - потенційна енергія заряду q в електричному полі;
2) магнітний потік
, Веб,
де інтеграл від скалярного твори векторів і береться по замкнутій поверхні S.
1.2 Рівняння Максвелла
Теорія електромагнітного поля заснована на рівняннях Максвелла, які він сформулював в В«Трактаті з електрики і магнетизмуВ», опублікованому в 1873 р.
При виведенні рівнянь електромагнітного поля Максвелл використовував результати досліджень статичних (тобто постійних у часі) електричного і магнітного полів (див. Додаток 1). Відомі рівняння статичних полів Максвелл розвинув стосовно до змінному електромагнітному полю, завдяки двом ідеям (Додаток 2):
1) виникнення замкнутих силових ліній напруженості електричного поля навколо ліній магнітної індукції при умови, що величина B змінюється з часом (це випливає з закону електромагнітної індукції Фарадея);
2) введенню поняття В«щільність струму зміщенняВ»
,
Звідси випливає, що замкнуті лінії вектора магнітної індукції виникають не тільки навколо вектора густини струму провідності (тобто навколо траєкторії рухомих електричних зарядів), а й навколо силових ліній, якщо E змінюється в часі.
Число рівнянь Максвелла було скорочено Г.Герцем і О.Хевісайдом, в порівнянні з тим, що було написано в трактаті, вони привели їх до сучасного компактному увазі. В даний час прийнята наступна запис рівнянь Максвелла ..
Диференціальна формаІнтегральная форма
;;
;;
;;
;.
Тут Іпр - струм провідності:
,
де в правій частині - інтеграл по замкнутій поверхні S від скалярного твори векторів і; ПЃ - щільність електричного заряду q:
.
