- Радиосвязь
– передача и прием информации с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве без проводов.
Радиолокация
Радиотелефонная
Виды радиосвязи
Радиотелеграфная
Радиовещание
Телевидение
- Попов
Александр Степанович , русский физик и электротехник, изобретатель электрической связи без проводов (радиосвязи, радио). В 1882 окончил физико-математический факультет Петербургского университета и был оставлен в нём для подготовки к научной деятельности.
- Первые научные исследования Попова были посвящены анализу наивыгоднейшего действия динамоэлектрических машины (1883) и индукционным весам Юза
(1884). После опубликования (1888) работ Г. Герца
по электродинамике Попов стал изучать электромагнитные явления и прочитал серию публичных лекций на тему «Новейшие исследования о соотношении между световыми и электрическим явлениями». Пытаясь найти способ эффективной демонстрации опытов Герца перед большой аудиторией, Попов занялся конструированием более наглядного индикатора электромагнитных волн (ЭВ), излучаемых Герца вибратором
.
Для получения электромагнитных волн Генрих Герц использовал простейшее устройство, называемое вибратором Герца. Это устройство представляет собой открытый колебательный контур.
- Схема радиоприёмника
- А. С. Попова:
- М и N
- держатели, к которым посредством лёгкой часовой пружины подвешен когерер;
- А и В
- платиновые пластинки когерера, к которым через поляризованное реле (Релэ) постоянно подводится напряжение электрической батареи (Р-Q).
Принцип
радиосвязи
заключается
в том, что созданный электрический ток высокой частоты
, созданный в передающей антенне, вызывает
в окружающем пространстве быстроменяющееся электромагнитное поле
, которое распространяется
в виде электромагнитной волны
.
Основные принципы радиосвязи
Приемный контур
громкоговоритель
Перед. антенна
Прием. антенна
Основные принципы радиосвязи.
Блок – схема.
Задающий генератор(ГВЧ)
вырабатывает гармонические колебания ВЧ.
Микрофон
преобразовывает механические звуковые колебания в электрические той же частоты.
Модулятор
изменяет(модулирует) по частоте или амплитуде ВЧ колебания с помощью электрических колебаний низкой частоты НЧ.
Усилители высокой и низкой частоты УВЧ и УНЧ
усиливают по мощности высокочастотные и низкочастотные электрические колебания.
Передающая антенна
излучает модулированные электромагнитные волны.
Приемная антенна
принимает электромагнитные волны. Электромагнитная волна, достигая приемной антенны, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
Детектор
выделяет из модулированных высокочастотных колебаний низкочастотные колебания.
Динамик
преобразует электромагнитные колебания в механические звуковые колебания.
- В 1899 П. Н. Рыбкин и Д. С. Троицкий - помощники Попова - обнаружили детекторный эффект когерера. На основе этого эффекта Попов построил «телефонный приёмник депеш» для слухового приёма радиосигналов (на головные телефоны) и запатентовал его (Русская привилегия № 6066 от 1901). Приёмники этого типа выпускались в 1899-1904 в России и во Франции (фирма «Дюкрете») и широко использовались для радиосвязи. В начале 1900 приборы Попова были применены для связи во время работ по ликвидации аварии броненосца «Генерал-адмирал Апраксин» у острова Гогланд и при спасении рыбаков, унесённых на льдине в море. При этом дальность связи достигла 45 км.
В 1901 Попов в реальных корабельных условиях получил дальность связи 148-150 км.
- Когда работы по применению радиосвязи на кораблях привлекли к себе внимание заграничных деловых кругов, Попов получил ряд предложений переехать для работы за границу. Он решительно отверг их. Вот его слова:
- «
Я горд тем, что родился русским. И если не современники, то, может быть, потомки наши поймут, сколь велика моя преданность нашей родине и как счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи
».
Радиолокация – обнаружение объектов и определение их координат с помощью отражения радиоволн.
Радиолокаторы используются для определения расстояния и обнаружения самолетов, кораблей, скопления облаков, локации планет, в космических исследованиях. С помощью радиолокации определяют скорости орбитального движения планет, а также скорости их вращения вокруг своей оси.
- В современной жизни мы привыкли ежедневно пользоваться телевизором, радио, многие имеют сотовые телефоны. Эти приборы являются приемниками электромагнитных волн, с помощью которых мы получаем информацию из телецентра, от радиостанции – смотрим телепередачу, слушаем музыку, беседуем с приятелями. Передача информации с помощью электромагнитных волн называется радиосвязью.
- Изобретение радиосвязи не было случайностью. Оно явилось итогом многочисленных исследований и открытий. Основываясь на представлениях Эрстеда, Ампера и Фарадея о магнитном поле и развивая их, английский физик Дж. Максвелл разработал теорию электромагнитного поля и предсказал существование электромагнитных волн.
- В 1887 году немецкий физик Г. Герц экспериментально подтвердил правильность теоретических выводов Максвелла, впервые получил электромагнитные волны и исследовал их свойства. Опыты Герца открыли перед человечеством возможность применения радиоволн для осуществления связи.
- В России одним из первых занялся изучением электромагнитных волн преподаватель офицерских курсов в Кронштадте Александр Степанович Попов. 7 мая 1895 года на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге он продемонстрировал действие своего прибора, явившегося, по сути дела, первым в мире радиоприемником. День 7 мая в нашей стране отмечается как День радио. Но не думайте, что первые передачи звучали так же, как в нынешнее время. Ведь был изобретен пока только радиотелеграф. Вот текст первой радиограммы: с помощью азбуки Морзе (т.е. длинных и коротких электромагнитных сигналов) Поповым были переданы всего два слова: «Генрих Герц» - в честь великого экспериментатора.
- Это фотография приемника, который находится в Политехническом музее. В качестве детали, непосредственно «чувствующей» электромагнитные волны, был применен когерер. Он состоит из стеклянной трубочки, в которую вставлены два электрода, а между ними помещены металлические опилки. Сопротивление опилок резко уменьшается, когда через них проходит ток высокой частоты. Если после этого встряхнуть трубочку, то сопротивление опилок вновь увеличивается. Попов предложил оригинальный способ встряхивания когерера с помощью электромагнитного звонкового реле. Присоединив к когереру вертикальный провод, он создал простейшую антенну. Позже параллельно звонку был включен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов.
- Важнейшим этапом в развитии радиосвязи было создание в 1913 году генератора незатухающих электромагнитных колебаний. Стала возможной надежная и высококачественная радиотелефонная связь – передача музыки и речи с помощью электромагнитных волн.
- Рассмотрим физические основы радиопередачи. Чтобы передать по радио речь или музыку, необходимо прежде всего превратить с помощью микрофона звуковые колебания в электромагнитные, т.е. в переменный ток, частота которого соответствует частоте передаваемого звука (20-20000 Гц). Но для радиосвязи необходимо использовать высокочастотные колебания, которые интенсивно излучаются антенной и могут в пространстве распространяться на большие расстояния. Для получения таких колебаний используется генератор (частота от нескольких сотен тысяч герц до сотен тысяч мегагерц). «Складывая» оба эти сигнала, мы получаем высокочастотный модулированный сигнал, который интенсивно излучается антенной и содержит информацию.
- Электромагнитные волны достигают антенны приемника и вызывают электромагнитные колебания в приемном колебательном контуре, который состоит из конденсатора переменной емкости и катушки индуктивности. Изменяя емкость конденсатора, мы настраиваем контур на частоту той или иной радиостанции. В демодуляторе из модулированных колебаний выделяется низкочастотный информационный сигнал, который подается на громкоговоритель, превращающий электрический ток в звук. Таким образом, принцип радиосвязи заключается в том, что электромагнитные колебания, возбужденные в передающей антенне, сначала преобразуются в электромагнитные волны, а затем эти электромагнитные волны в приемной антенне снова преобразуются в электромагнитные колебания.
- Электромагнитные волны, длина волны которых от 10 км до 0,05 мм, относятся к радиодиапазону. В свою очередь, радиоволны делятся на длинные, средние, короткие и ультракороткие. Радиовещание осуществляется на длинных, средних и УКВ (до 1м) волнах. Более короткие волны используются для телевизионного вещания, радиолокации, радиорелейной связи и космической связи.
- В современной технике отражение радиоволн различными препятствиями находит широкое применение. Высокочувствительные приемники улавливают и усиливают отраженный сигнал с целью получить информацию о том, где находится тот предмет, от которого отразилась волна. Перед вами схема определения местоположения самолета радиолокатором. Радар посылает в импульсном режиме остронаправленную электромагнитную волну. Отраженный от самолета сигнал достигает антенны радиоприемника через время T, что позволяет вычислить расстояние от радара до самолета. Измерение угла места и азимута позволяет точно определить положение самолета в пространстве. Наиболее широко применяют радиолокацию в авиации, на флоте и в космонавтике. Очень большое значение имеет она в военном деле. Также радиолокационным методом измерили расстояние от Земли до Луны и планет Солнечной системы.
- Телевидение является, пожалуй, наиболее важным и перспективным средством связи. Схема телевещания в основном совпадает со схемой радиосвязи. Однако здесь модулируется не только звуковой сигнал, но и сигнал изображения, получаемый с помощью специальных телевизионных электронно-лучевых трубок. Для передачи используются УКВ волны с длиной волны от 6м до 30см.
- Телевидение – это не только телевещание. Телевидение участвует в освоении космоса: телевизионные камеры устанавливают на космических кораблях, луноходах и марсоходах, с их помощью на Землю передаются изображения поверхности планет и их спутников. Телевидение находит все более широкое применение в народном хозяйстве. Например, при помощи телекамер диспетчер со своего рабочего места может видеть необходимые ему участки цеха, железнодорожного узла, морского порта, речного причала. Телевизионные установки являются единственным средством наблюдения за состоянием подземных хранилищ и скважен. Соединение телефона с телевидением дало новое средство связи – видеотелефон.
- Радиорелейная связь осуществляется с помощью деци- и сантиметровых волн, которые распространяются в пределах прямой видимости. Поэтому линии связи состоят из цепочки приемно-передающих радиостанций, находящихся на расстоянии 40-50 км друг от друга и имеющих мачты высотой 70-100 м. Техника передачи сигналов по линии похожа на передачу эстафеты: каждый ретранслятор, приняв сигнал, усиливает его и посылает следующему ретранслятору. Радиорелейные линии служат для осуществления сотовой мобильной связи и телевизионного вещания.
- Для космической радиосвязи используются ретрансляционные спутники связи, которые запускаются на орбиты, имеющие форму сильно вытянутых эллипсов. Такие спутники связи позволяют осуществлять телевизионное вещание и телефонную связь на самые отдаленные регионы нашей страны и планеты.
- Быстрейшему развитию радиотехники способствовало изобретение электронной лампы и создание на ее основе генератора незатухающих колебаний. «Ламповая» электроника занимала господствующее положение почти полвека, затем на смену ей пришли полупроводниковые приборы – транзисторная электроника. В последние десятилетия главным направлением развития полупроводниковой электроники является микроэлектроника. Большое значение в ее развитии имело создание интегральных схем. В 70х годах ХХ века были созданы большие интегральные схемы (БИС), а затем разработаны микроЭВМ - компьютеры.
- В настоящее время создается глобальная система связи, которая охватывает всю планету. МЫ НЕ МЫСЛИМ СЕБЯ БЕЗ РАДИОСВЯЗИ!
Слайд 1
Принцип радиосвязи
Афанасьева Нина Петровна МОУ Уканская средняя школа
Слайд 2
Радиосвязь – передача и прием информации с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве без проводов.
Слайд 3
Виды радиосвязи Радиотелеграфная Радиовещание Телевидение Радиолокация Радиотелефонная
Слайд 6
Опыты Герца, описание которых появилось в 1888 году, заинтересовали физиков всего мира. Ученые стали искать пути усовершенствования излучателя и приемника электромагнитных волн. В России одним из первых занялся изучением ЭМВ преподаватель офицерских курсов в Кронштадте Александр Степанович Попов. Начав с воспроизведения опытов Герца, он затем использовал более надежный и чувствительный способ регистрации ЭМВ.
Слайд 7
Исследования относятся к различным проблемам электротехники и радиотехники, в частности радиосвязи. Попов построил чувствительный приемник, пригодный для беспроводной сигнализации (радиосвязи). В первых опытах по радиосвязи, проведенных в физическом кабинете, а затем в саду Минного офицерского класса, приёмник обнаруживал излучение радиосигналов, посылаемых передатчиком, на расстоянии до 60 м. При проведении опытов Попов заметил, что подсоединение к когереру вертикального металлического провода (антенны) приводило к увеличению расстояния уверенного приема. Попов занимался изучением рентгеновских лучей, им сделаны первые в России рентгеновские снимки предметов и конечностей человека.
Слайд 8
7 Мая 1895 года на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге А.С.Попов продемонстрировал действие своего прибора, явившегося, по сути дела, первым в мире радиоприемником. День 7 мая стал днем рождения радио. Ныне он ежегодно отмечается в нашей стране. Попов продолжал настойчиво совершенствовать приемную и передающую аппаратуру. Он ставил своей задачей построить прибор для передачи сигналов на большие расстояния. Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м., затем более 600 м. Затем на маневрах Черноморского флота в 1899 ученый установил радиосвязь на расстоянии 20 км, а в 1901 году дальность была уже 150 км. В 1899 была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона.
Слайд 11
ГВЧ МУ М Перед. антенна Прием. антенна Приемный контур громкоговоритель
Основные принципы радиосвязи
Слайд 13
Преобразование звукового сигнала в электрические колебания низкой частоты
Слайд 14
Схема автогенератора на транзисторе для амплитудной модуляции
Слайд 16
Схема детектора
Передача изображенияДля передачи изображения, его сначала надо
преобразовать в электрические сигналы. На станции
с которой передается сигнал, его преобразуют в
последовательность электрических импульсов.
Потом данными сигналами модулируются колебания
высокой частоты.
Телевидение и его развитие
Телевидение и его развитие
Развитие средств связи
осуществляется полным
ходом. Еще 20 лет назад
не в каждой квартире
можно было встретить
домашний проводной
телефон. А сейчас уже
никого не удивишь
наличием мобильного
телефона у ребенка. Об
спутниковом телевидении
можно и не упоминать.
Иконоскоп
Для преобразования
изображения в
электрический сигнал
используют прибор,
называемый иконоскоп.
Иконоскоп не является
единственным способом
преобразования
изображения в поток
электрических импульсов.
Этапы развития средств связи
Английский ученый Джеймс Максвелл в 1864 году
теоретически предсказал существование
электромагнитных волн.
1887 году экспериментально в Берлинском
университете обнаружил Генрих Герц.
7 мая 1895 году А.С. Попов изобрел радио.
В 1901 году итальянский инженер Г. Маркони впервые
осуществил радиосвязь через Атлантический океан.
Б.Л. Розинг 9 мая 1911 года электронное телевидение.
30 годы В.К. Зворыкин изобрел первую передающую
трубку –иконоскоп.
Современные направления развития средств связи
Радиосвязь
Телефонная связь
Телевизионная связь
Сотовая связь
Интернет
Космическая связь
Фототелеграф (Факс)
Видеотелефонная связь
Телеграфная связь
Радиосвязь
– передача и прием информации с помощью
радиоволн, распространяющихся в пространстве без
проводов.
Виды радиосвязи.
Радиотелеграфная
Радиотелефонная
Радиовещание
Телевидение.
Космическая связь
КОСМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ, радиосвязь или оптическая
(лазерная) связь, осуществляемая между
наземными приемно-передающими станциями и
космическими аппаратами, между несколькими
наземными станциями через спутники связи,
между несколькими космическими аппаратами.
Фототелеграф
Фототелеграф, общепринятое сокращённое
название факсимильной связи
(фототелеграфной связи).
Вид связи для передачи и приема нанесенных
на бумагу изображений (рукописей, таблиц,
чертежей, рисунков и т.п.).
Устройство, осуществляющее такую связь.
Первый фототелеграф
В начале века немецким
физиком Корном был создан
фототелеграф,
который ничем
принципиально не отличается
от современных барабанных
сканеров. (На рисунке справа
приведена схема телеграфа
Корна и портрет
изобретателя,
отсканированный и
переданный на расстояние
более 1000 км 6 ноября 1906
года).
Шелфорд Бидвелл (Shelford
Bidwell), британский физик,
изобрел «сканирующий
фототелеграф». Для
передачи изображений
(диаграмм, карт и
фотографий) в системе
использовался материал
селен и электрические
сигналы.
Видеотелефонная связь
Персональная видеотелефонная
связь на UMTS-оборудовании
Новейшие модели телефонных
аппаратов имеют
привлекательный дизайн,
богатый выбор аксессуаров,
широкую функциональность,
поддерживают технологии
Bluetooth и wideband-readyаудио, а также XML-интеграцию с
любыми корпоративными
приложениями
Виды линии передачи сигналов
Двухпроводная линия
Электрический кабель
Метрический волновод
Диэлектрический волновод
Радиорелейная линия
Лучеводная линия
Волоконно–оптическая линия
Лазерная связь
Волоконно-оптические линии связи
Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) в настоящее время считаются
самой совершенной физической средой для передачи информации.
Передача данных в оптическом волокне основана на эффекте полного
внутреннего отражения. Таким образом оптический сигнал, передаваемый
лазером с одной стороны, принимается с другой, значительно удаленной
стороной. На сегодняшний день построено и строится огромное
количество магистральных оптоволоконных колец, внутригородских и
даже внутриофисных. И это количество будет постоянно расти.
В ВОЛС применяют электромагнитные волны оптического
диапазона. Напомним, что видимое оптическое излучение лежит в
диапазоне длин волн 380...760 нм. Практическое применение в
ВОЛС получил инфракрасный диапазон, т.е. излучение с длиной
волны более 760 нм.
Принцип распространения оптического излучения вдоль
оптического волокна (ОВ) основан на отражении от границы сред
с разными показателями преломления (Рис. 5.7). Оптическое
волокно изготавливается из кварцевого стекла в виде цилиндров с
совмещенными осями и различными коэффициентами
преломления. Внутренний цилиндр называется сердцевиной ОВ, а
внешний слой - оболочкой ОВ.
Лазерная система связи
Довольно любопытное решение для
качественной и быстрой сетевой связи
разработала немецкая компания
Laser2000. Две представленные модели
на вид напоминают самые обычные
видеокамеры и предназначены для связи
между офисами, внутри офисов и по
коридорам. Проще говоря, вместо того,
чтобы прокладывать оптический кабель,
надо всего лишь установить изобретения
от Laser2000. Однако, на самом-то деле,
это не видеокамеры, а два передатчика,
которые осуществляют между собой
связь посредством лазерного излучения.
Напомним, что лазер, в отличие от
обычного света, например, лампового,
характеризуется монохроматичностью и
когерентностью, то есть лучи лазера
всегда обладают одной и той же длиной
волны и мало рассеиваются.
Впервые осуществлена лазерная связь между спутником и самолетом 25.12.06, Пн, 00:28, Мск
Французская компания Astrium впервые в мире
продемонстрировала успешную связь по
лазерному лучу между спутником и самолетом.
В ходе испытаний лазерной системы связи,
прошедших в начале декабря 2006 года, связь на
расстоянии почти 40 тыс. км была осуществлена
дважды - один раз самолет Mystere 20 находился
на высоте 6 тыс. м, в другой раз высота полета
составила 10 тыс. м. Скорость самолета составляла
около 500 км/ч, скорость передачи данных по
лазерному лучу - 50 Мб/с. Данные передавались на
геостационарный телекоммуникационный спутник
Распространение радиоволн.
Ионосфера – это ионизированная верхняя часть атмосферы, начинающаяся с расстояния примерно 50-90 км от поверхности земли и переходящая в межпланетную плазму. Ионосфера способна поглощать и отражать э/м волны. От неё хорошо отражаются длинные и короткие волны. Длинные волны способны огибать выпуклую поверхность Земли. За счет многократного отражения от ионосферы радиосвязь на коротких волнах возможна между любыми точками на Земле. УКВ не отражаются ионосферой и свободно проходят через неё; они не огибают поверхность Земли, поэтому обеспечивают радиосвязь только пределах прямой видимости. Телевещание возможно только в этом частотном диапазоне. Для расширения зоны приема телевизионных передач, антенны передатчиков устанавливаются на возможно большей высоте, для этой же цели используют ретрансляторы –специальные станции, принимающие сигналы, усиливающие их и излучающие дальше. УКВ способны обеспечивать связь через ИСЗ, а также связь с космическими кораблями.
