100 лет радио - Мигулина В.В.
ISBN 5-256-01228-2
Скачать (прямая ссылка):
110
А.Е.Резников, В.В.Копейкин
шением проблемы электромагнитной совместимости является учет излучения гармоник промышленных электросетей и менее десятка передатчиков, работающих в этом диапазоне частот по всему земному шару/ поскольку все остальные помехи носят естественный характер, имеют четко выраженный сезонный и суточный ход и относительно легко могут быть учтены. В КВ диапазоне ситуация намного сложнее. Кроме нескольких сотен тысяч стационарных и передвижных передатчиков, которые постоянно работают, в этом диапазоне существенно изменяются во времени и пространстве условия отражения радиоволн от ионосферы, так что в отдельных областях уровень искусственных помех может существенно превышает уровень естественных помех.
С проблемой электромагнитной совместимости в последнее время тесно связывают проблемы защиты окружающей среды и человека от электромагнитного излучения. Уже известны некоторые поражающие факторы радиоволн СНЧ, УКВ и СВЧ диапазонов и механизмы их воздействия на человека на значительных удалениях (до сотен километров от источника). В целом, видимо, для минимизации ущерба живой природе желательно использовать структуру сигналов и механизмы распространения, обеспечивающие интегральные характеристики электромагнитных полей, близкие к характеристикам естественных электромагнитных шумов, для чего наиболее употребительны сверхширокополосные системы передачи информации.
Стратегическое, магистральное направление развития радиосвязи во всех диапазонах частот в ближайшие десятилетия видится в совместном использовании как квазимонохроматических, так и сверхширокополосных сигналов, что при удачном комбинировании позволит реализовать электромагнитную совместимость и увеличить пропускную способность радиоканала.
А.В.СОКОЛОВ, доктор технических наук
Субмиллиметровые и миллиметровые волны и их применение
Миллиметровые (ММВ) и субмиллиметровые (СБМВ) радиоволны занимают промежуточное положение между сантиметровыми и оптическими, как это показано на рис.1. По сравнению с сантиметровыми волнами радиотехнические устройства на этих волнах обладают рядом характерных особенностей: повышенной помехоустойчивостью, более высоким угловым разрешением, значительно меньшими дальностями распространения и большим частотным диапазоном порядка 3000 ГГц.
Первая приемопередающая аппаратура для генерации электромагнитного излучения на волне 6 мм была создана П. И. Лебедевым в 1894 г., что в то время явилось блестящей демонстрацией смыкания электромагнитных волн с инфракрасными. Позднее, в 1922 г. А. А. Глаголева-Аркадьева с помощью оригинального массового излучателя реализовала генерацию электромагнитных волн в диапазоне от 82 мкм до 5,0 см.
Первые теоретические и экспериментальные исследования распространения этих волн были проведены около сорока лет тому назад (Ван Флек, В. Вейсскопф, Т. Роджерс, А. Г. Аренберг, Б. А. Введенский, М. А. Колосов и др.).
Характеристики распространения
Атмосфера как среда распространения на ММВ и СБМВ не столь прозрачна, как для сантиметровых, поскольку в чистой атмосфере молекулы отдельных газов, обладающих постоянными ди-польными моментами, могут поглощать энергию падающей электромагнитной волны.
Наибольшее поглощение на СБМВ вызывают молекулы паров воды с постоянным электрическим моментом, которые взаимодействуют с полем падающей волны на более чем 900 резонансных частотах. Из-за постоянного магнитного момента молекул кислорода на ММВ существуют две линии интенсивного поглощения. Молекулы других "примесных" газов (Оз, N0, N20, СО, СО2, 502 и др.)
© А.В.Соколов, 1995
112
А В, Соколов
Длина волны
103 104 105 106 Ю7 мкм 10 102 103 104 мм
10° Гц 1 10"1 ГГц
Частота
Рис.1. Диапазоны радиоволн: MB — метровые волны; ДЦВ — дециметровые; CMB — сантиметровые; ММВ — миллиметровые; СБМВ — субмиллиметровые; ИК — инфракрасные; ОВ — оптические
обладают очень малой концентрацией в воздухе и не вносят ощутимого поглощения.
Помимо указанных молекул в воздухе находится большое количество частиц воды в жидком и твердом состояниях, а также частицы аэрозолей (дымы, пыль, песчинки), размеры которых могут изменяться в широких пределах — от единиц микрон до нескольких миллиметров.
На ММВ и СБМВ поперечные размеры"гидрометеоров и аэрозолей нередко оказываются сравнимыми с длиной волны падающего излучения, что может вызывать существенное поглощение и рассеяние электромагнитной энергии в пространстве. Полное затухание на каждой из длин волн является суммой молекулярного, гидрометеорного и аэрозольного ослаблений, зависящих от температуры, давления, влажности воздуха и метеорологических условий (рис.2).
Как видно из рис.2, наибольшее ослабление ММВ наблюдается в дождях. В диапазоне СБМВ преобладает молекулярное поглощение и даже в тех участках спектра, где отсутствует интенсивное резонансное поглощение в парах воды. По абсолютному значению к нему приближается ослабление в туманах, которое превосходит молекулярное в инфракрасном и оптическом диапазонах волн.
Из данных, приведенных на рис.2, следует, что ММВ и СБМВ в естественных атмосферных условиях имеют ограниченную дальность действия и не могут распространяться на те же расстояния, что и сантиметровые. Однако в верхних слоях атмосферы и в космическом пространстве эти волны могут иметь преимущество за счет возможной концентрации энергии в очень узких пучках излучения. При распространении ММВ в гидрометеорах наблюдаются три явления: различие ослаблений на разных поляризациях излучения, деполяризация и рассеяние вперед и назад, интенсивность которых тем больше, чем короче длина волны. Эффект рассеяния
