Теория антенн - термины распространения волн

В процессе распространения волны есть несколько терминов, с которыми мы сталкиваемся довольно часто. Давайте обсудим эти термины один за другим.

Виртуальная высота

Когда волна преломляется, она загибается постепенно, но не резко. Однако путь падающей волны и отраженной волны одинаков, если она отражается от поверхности, расположенной на большей высоте этого слоя. Такая большая высота называется виртуальной высотой.

На рисунке отчетливо видны virtual height (высота волны, которая должна отражаться) и actual height(преломленная высота). Если виртуальная высота известна, можно найти угол падения.

Критическая частота

Критическая частота для слоя определяет наивысшую частоту, которая будет возвращена на землю этим слоем после того, как передатчик направит сигнал прямо в небо.

При обычном изменении скорости ионизации через слои волна будет изгибаться вниз. Максимальная частота, которая изгибается и достигает приемной станции с минимальным затуханием, может быть обозначена какcritical frequency. Это обозначаетсяf_c.

Многолучевость

Для частот выше 30 МГц существует распространение космической волны. Многолучевость сигналов - это общая проблема распространения электромагнитных волн, проходящих через небесную волну. Волну, отражающуюся от ионосферы, можно назватьhop или skip. Для сигнала может быть несколько скачков, поскольку он может многократно перемещаться назад и вперед от ионосферы и поверхности земли. Такое движение сигнала можно назватьmultipath.

На приведенном выше рисунке показан пример многолучевого распространения. Многолучевое распространение - это термин, который описывает несколько путей, по которым сигнал проходит, чтобы достичь пункта назначения. Эти пути включают несколько переходов. Пути могут быть результатом отражения, преломления или даже дифракции. Наконец, когда сигнал из таких разных трактов попадает в приемник, он несет в себе задержку распространения, дополнительный шум, разность фаз и т. Д., Что снижает качество принимаемого выходного сигнала.

Затухание

Снижение качества сигнала можно обозначить как fading. Это происходит из-за атмосферных эффектов или отражений из-за многолучевого распространения.

Затухание относится к изменению силы сигнала в зависимости от времени / расстояния. Это широко распространено в беспроводной передаче. Наиболее частыми причинами замирания в беспроводной среде являются многолучевое распространение и мобильность (как объектов, так и взаимодействующих устройств).

Пропустить расстояние

Измеряемое расстояние на поверхности Земли от передатчика до приемника, на котором отраженный от ионосферы сигнал может достигнуть приемника с минимальными скачками или пропусками, известно как skip distance.

Максимальная полезная частота (МПЧ)

В Maximum Usable Frequency (MUF)это самая высокая частота, передаваемая передатчиком, независимо от мощности передатчика. Самая высокая частота, которая отражается от ионосферы к приемнику, называетсяcritical frequency, fc.

$$ MUF = \ frac {Критическая \ частота} {\ cos \ theta} = f_ {c} \ sec \ theta $$

Оптимальная рабочая частота (OWF)

Частота, которая используется в основном для конкретной передачи и которая, согласно прогнозам, будет использоваться в течение определенного периода времени на трассе, называется Optimum Working Frequency (OWF).

Интерференция между символами

Inter symbol interference(ISI) чаще встречается в системе связи. Это также основная причина многолучевого распространения сигнала. Когда сигналы поступают на принимающие станции по разным путям распространения, они компенсируют друг друга, что известно как явлениеsignal fading. Здесь следует помнить, что сигналы гасятся векторно.

Глубина кожи

Электромагнитные волны не подходят для распространения под водой. Однако они могут распространяться под водой, если мы сделаем частоту распространения чрезвычайно низкой. Затухание электромагнитных волн под водой выражается глубиной скин-слоя.Skin depthопределяется как расстояние, на котором сигнал ослабляется на 1 / e. Это мера глубины, на которую может проникнуть электромагнитная волна. Глубина кожи представлена ​​какδ (дельта).

Распространение по воздуховоду

На высоте около 50 м от тропосферы существует явление; температура увеличивается с высотой. В этой области тропосферы более высокие частоты или микроволновые частоты имеют тенденцию преломляться обратно в атмосферу Земли, а не стрелять в ионосферу для отражения. Эти волны распространяются вокруг кривизны Земли даже на расстояние до 1000 км.

Это рефракция продолжается в этой области тропосферы. Это можно назватьSuper refraction или Duct propagation.

На изображении выше показан процесс Duct Propagation. Основным требованием к формированию воздуховода является температурная инверсия. Повышение температуры с высотой, а не понижение температуры, известно как явление температурной инверсии.

Мы обсудили важные параметры, с которыми мы сталкиваемся при распространении волн. Волны более высоких частот передаются и принимаются с использованием этой техники распространения волн.