![]() Pri pojme elektromagnetické vlnenie sa nám asi vybaví telefonovanie, televízne a rozhlasové vysielanie
V reálnom nehomogénnom prostredí (obr. b) dochádza k exponenciálnemu zmenšovaniu amplitúdy vektorov E a H. Elektrická zložka nie je vo fáze s magnetickou zložkou ( je medzi nimi fázový posun φ ) a vlnový odpor nie je konštantný.
Elektromagnetické vlny sa šíria z vysielača trojakým spôsobom: - priamou priestorovou vlnou - ionosférickou priestorovou vlnou - povrchovou vlnou 1.3.1 Vlnová dĺžka Je to vzdialenosť medzi dvoma miestami v priestore, kde má elektromagnetické pole rovnakú fázu. Je priamo úmerná rýchlosti šírenia c elektromagnetickej vlny a perióde prúdu T, ktorý vyvolal elektromagnetické pole: ![]() Podľa vlnovej dĺžky λ sa elektromagnetické vlny delia na :
Vlastnosti elektromag. vlnenia sa prejavujú najmä pri šírení v priestore súvisia v vlnovou dĺžkou λ (resp. f) pre rádioelektrické zariadenia je λ=103-10-1m. Pre príjem dlhých a stredných vĺn sa využíva ohyb vlnenia pozdĺž zemského povrchu. V pásme VKV sú už prekážky v teréne miestami kde vzniká tieň.→nedá sa zachytiť signál(vyžaduje voľný terén, vyššie položené vysielače) - využíva sa rovnomerné priamočiare šírenie plus odraz od vodivých prekážok(ionosféra) 1.3.2 Ionosféra Pôsobením slnečného a kozmického žiarenia sa narúša elektrická neutralita atmosféry a dochádza k ionizácii, čím sa mení koncentrácia elektrónov v atmosfére. Ionizovanú časť atmosféry nazývame ionosféra. Ionosféra sa nachádza vo výške asi 60 až 600 km nad zemským povrchom. Existuje viac vrstiev ionosféry ( D, E, F1, F2 ), ktoré sa nachádzajú v určitých výškach, pričom vyššie vrstvy majú väčší počet ionizovaných častíc na cm3 a nižšiu permitivitu. Táto zmena permitivity je spojito závislá od výšky a preto sa elektromagnetické vlny šíria krivočiaro. Existuje určitá kritická ( najvyššia ) frekvencia, pri ktorej sa ešte odráža elektromagnetická vlna vstupujúca kolmo do ionosféry. Závislosť medzi kritickou frekvenciou a koncentráciou elektrónov v ionosfére v takomto prípade je daná vzťahom : ![]() kde N je počet elektrónov na cm3 v mieste maximálnej ionizácie. Elektromagnetické vlny s frekvenciou nad 20 MHz sa už od ionosféry odrážajú len výnimočne, čiže sa môžu šíriť iba ako priama priestorová vlna ( na priamu viditeľnosť.)
Elektromagnetické vlny sa šíria rôznym spôsobom:
1.3.3 Antény Správy sa šíria pomocou elektromagnetických vĺn z vysielača ku prijímaču. Aby mohlo nastať šírenie elektromagnetických vĺn je potrebné, aby v priestore bolo také miesto, kde sa mení hustota elektrického prúdu. Takéto miesto sa nazýva žiarič elektromagnetického poľa alebo anténa. Anténu predstavuje vodič, v ktorom sa elektrický prúd s časom mení. Aj keď anténa predstavuje navonok vodič pripojený ku zdroju striedavého prúdu len jedným koncom, ide v skutočnosti o rezonančný obvod. Ten je tvorený indukčnosťou samotného vodiča a kapacitou tohto vodiča k okoliu, vzhľadom k zemi, k ostatným okolitým vodičom atď. Pre jednoduchosť si predstavme sériový rezonančný obvod zložený z cievky L a kondenzátora C. Ak dosky kondenzátora C od seba vzdialime (a), siločiary elektrického poľa sa budú šíriť medzi doskami kondenzátora prostredím (b, c). Podobne, keďže anténa je rovný vodič a nie vinutá cievka, siločiary magnetického poľa sa šíria od vodiča preč do okolitého prostredia (d)
Ak je pripojený vodič na zdroj striedavého prúdu, bude sa prúd vo vodiči šíriť konečnou rýchlosťou v, takže na koniec vodiča o dĺžke l dôjde za čas ![]() 2 Počiatky bezdrôtovej komunikáciePrvé vierohodné záznamy, ktoré nesú znak starobylej komunikácie, boli popísané dejepiscom Polybiusom. Idea komunikácie bola postavená na systéme kódovacích kníh a kódovacích tabúl, ktoré popísaným a navrhnutým symbolom pripisovali jednotlivé významy resp. alafabetické znaky. Polibiom popísaná idea je datovaná približne 350 rokov pred Kristom. Jednotlivé správy alebo znaky mali svoj s ![]() Žurnalista a bádateľ H.M. Stanley v roku 1876 objavil na brehu rieky Kongo (dnes Zaire) kmeň osadníkov, ktorý komunikoval pomocou "hovoriacich bubnov". Bubny boli vyrobené z kmeňa stromu, ktorý bol vydlabaný. Poľa toho, ako bolo na bubon udierané, vydávané zvuky zneli podobne miestnemu jazyku. Osadníci takto komunikovali, pretože nimi osídlené oblasti boli oddelené hustým lesom, ktorý znemožňoval ich priamu viditeľnosť. Ľudský hlas, resp. zvuk umožňoval komunikáciu len na malé vzdialenosti. Aby sa dosah správ zväčšil, boli používané svetelné a dymové signály. Starovekí Gréci využili na komunikáciu v boji o Thermopylae zrkadlá odrážajúce slnečné lúče. Výhodu priamej viditeľnosti na veľkú vzdialenosť využívalo námorné loďstvo, ktoré komunikovalo pomocou zástav (semafory). Túto formu komunikácie využívali námorné flotily po stáročia.
2.1 Optický telegrafP ![]() Panelový telegraf oužitie zástav v pozemnej komunikácii je sťažené pre rázovitosť terénu. Vizuálny princíp využíval tiež optický telegraf, ale s výhodným umiestnením na vysokopoložených miestach, vežiach, stožiaroch alebo budovách. Prvé pokusy s návrhom optických telegrafov začali robiť v roku 1790-1791 bratia Chappeovci, pôvodom Francúzi. Prvá verejná skúška takéhoto telegrafu bola v marci 1791. Toto zariadenie bolo Chappeovcami opisované ako Kyvadlový systém, tiež uvádzaný ako Synchronizovaný systém. Nespokojnosť vynálezcov s využitím Kyvadlového telegrafu vyústila do návrhu panelového telegrafu. 5 panelov telegrafu mohlo signalizovať 25 symbolov, čo bolo 3 krát viac, ako využíval ich prvý Kyvadlový systém (10 symbolov). Neskôr Claude Chappe pochopil, že panelový telegraf bol zlý štart, a že predĺžené objekty sú na veľké vzdialenosti lepšie viditeľné, ako posuvné panely. V Požiadavky na rýchlosť a objem komunikácie sa postupne zvyšovali a technické riešenia optickými telegrafmi už nepostačovali. Rozvoj fyziky a nové poznatky o elektrickom prúde a jeho magnetických účinkoch otvorili nové možnosti.
O V N 3 Prenos informácií elektromagnetickým vlnením v súčasnostiV súčasnosti sa prenos správ na veľké vzdialenosti uskutočňuje prostredníctvom elektrického prúdu, a to tak, že správa (rôznej fyzikálnej podstaty) ovplyvňuje niektorý parameter elektrického prúdu a takto vytvorený elektrický prúd sa prenáša na miesto určenia. Elektrický prúd, ktorý je nositeľom určitej správy, nazývame elektrický signál. Elektrický signál je teda akýmsi elektrickým ekvivalentom správy. Prenosom elektrického signálu od odosielateľa ku príjemcovi sa zaoberá technická vedná disciplína nazývaná Oznamovacia technika.
Oznamovaciu techniku rozdeľujeme na telekomunikačnú a rádiokomunikačnú. Rádiokomunikačná sa zaoberá prenosom informácií pomocou elektromagnetických vĺn, ktoré sa šíria vo voľnom priestore. Telekomunikačná sa zaoberá prenosom informácií pomocou elektromagnetických vĺn, ktoré sa šíria po metalickom alebo optickom vedení. Ľubovoľný rádiokomunikačný alebo telekomunikačný prenosový systém tvorí spojovací reťazec, ktorý obsahuje:
3.1 Televízne vysielanieOd vynálezu rádia a ovládnutia elektomagnetického vlnenia sa ľudia pokúšali o prenos obrazu a zvuku na diaľku. Myšlienka prenosu obrazov na diaľku spočíva v premene svetla na elektrický signál a neskôr v spätnej transformácii signálu na svetlo. Prenášaný obraz sa rozdelí na malé štvorčeky. Pomocou fotoelektrického javu sa premení svetelná energia každého zobrazovaného bodu na elektrický signál. Obraz sa sníma pomocou videokamery. Svetlo odrážajúce sa od snímaného objektu prechádza cez objektív kamery ovládaný elektromotorčekom na mikročip CCD (skratka z anglického Charge-Coupled Devices = obvod s nábojovou väzbou), pozostávajúci až zo 400 000 drobných svetlocitlivých snímačov. Dôležitý je fakt, že každá farba farebného spektra je utvorená z troch základných farieb – červenej, zelenej a modrej. Z toho vyplýva, že každý farebný obraz sa dá filtrami rozložiť na tieto farby. Preto sú v kamere látky, citlivé práve na tieto tri farby. Dopadom svetla na snímač vzniká elektrický náboj, ktorý je tým väčší, čím je svetlo intenzívnejšie. Vzniknutý el. signál sa potom buď priamo vysiela pomocou elektromagnetických vĺn, alebo sa uchová buď nahratím na magnetickú pásku či iným spôsobom. T 3.2 Rádiové vysielanieNa začiatku každého rozhlasového vysielania je skutočný zvuk, či je to hudba, reč alebo iný druh zvuku. V rozhlasovom štúdiu od svojho zdroja zvukovými vlnami do okolitého prostredia. Zvukové vlny dopadnú na mikrofón, v ktorom sa ich energia mení na energiu elektromagnetickú. Vznikne striedavý elektrický signál, ktorého frekvencia je zhodná s frekvenciou zvukových vĺn. Tento signál nízkofrekvenčných mikrofónov sa potom zosilňuje nízkofrekvenčným zosilňovačom. Upravuje sa v zvukovej reči a znova zosilňuje na napätie potrebné na diaľkový prenos do vlastného vysielača a to zvyčajne káblovým prenosom. Vo vysielači sa nízkofrekvenčný signál zoslabený diaľkovým prenosom znova zosiluje v nízkofrekvenčných zosilňovačoch. Nízkofrekvenčný signál z koncového zosilňovača má už pomerne veľký výkon, jeho frekvencia a priebeh je však rovnaký ako na výstupe v réžií. Týmto signálom by bolo možné napájať priamo reproduktory. Keby sme ho však priviedli na anténu vysielača, nešírili by sa z nej do priestoru elektromagnetické vlny. Pre tento účel je vhodný len vysokofrekvenčný signál, ktorý však zasa nemožno v reproduktore zmeniť na zvukové vlny. Zostáva teda riešenie, že do antény vysielača treba privádzať vysokofrekvenčný signál, do ktorého je určitým spôsobom zapísaný nízkofrekvenčný signál, ktorý chceme prenášať. Tomuto zápisu hovoríme modulácia. Nízkofrekvenciu nazývame modulačnou a vysokofrekvenciu nosnou, lebo slúži na prenos nízkej frekvencie priestorom pomocou elektromagnetických vĺn. Často sa prenos v tvare elektromagnetického vlnenia uskutočňuje aj voľným prostredím. Na tento účel slúži vysielač V a prijímač P. Takú oznamovaciu sústavu nazývame rádiokomunikačná sústava. V prijímacom zariadení sa signál dekóduje - premení sa na pôvodnú správu. No a výstupným členom sústavy je znova elektroakustický menič- reproduktor R. V ňom sa elektromagnetická energia signálu premieňa späť na energiu zvukového vlnenia.
3.3 Iné využitieVyužitie prenosu informácii elektromagnetickým vlnením je veľmi rozmanité a nástupom nových technológii sa stále rozširuje. Najčastejšie používané zariadenie, ktoré pracuje pomocou elektromagnetických vĺn je mobilný telefón. Mnoho ľudí si ani neuvedomuje, na akom princípe pracuje. Mobilný telefón funguje na frekvenciách 900 MHz, 1800 MHz, prípadne v Amerike aj 1900 MHz. WiFi alebo aj Wireless Fidelity je bezdrôtová technológia prenosu dát. .WiFi svojim užívateľom ponúka hneď niekoľko plusov: vytvoriť si sieť ľahko a rýchlo, bez nutnosti ťahať káble. WiFi používa pri prenose dát mikrovlny a vysiela v určenom pásme, ktoré je vyčlenené regulačným orgánom. V tomto pásme môžu vysielať hromadné oznamovacie prostriedky ako televízie a rádia. Zároveň v ňom fungujú aj mikrovlné rúry a iné spotrebiče a preto sa medzinárodnou dohodou vyčlenilo takzvané pásmo ISM (Industrial Scientific and Medical), čo v preklade znamená pásmo vyhradené pre priemyselné, vedecké a lekárske účely.
ZáverCieľom našej prace bolo priblížiť problematiku prenosu informácií elektromagnetickým vlnením. Bez elektromagnetického vlnenia by sme nemohli doma sledovať televíziu ani rádio, nefungovalo by autíčko na diaľkové ovládanie, ani diaľkové ovládanie televízora. Ani mnohé iné veci, bez ktorých by sme si nevedeli predstaviť náš život. Literatúra
Yüklə 380,5 Kb. Dostları ilə paylaş: |