Bølge er en forstyrrelse, der overføres energi gennem medium eller rum med ubetydelig eller ingen mængde masseoverførsel. Der er forskellige typer bølger, der giver mange forskellige typer tjenester. Elektromagnetiske bølger bruges i vid udstrækning i tekniske applikationer . Vi bruger bølgeformer i forskellige typer applikationer såsom trådløs meddelelse , Radar, Rumudforskning , Marine, Radionavigation, Fjernregistrering osv ... Blandt disse applikationer bruger nogle styret medium til at sende bølger, mens nogle gør brug af det ikke-styrede medium. I denne artikel ville vi vide, hvordan egenskaberne af medium påvirker udbredelsen af bølger og forskellige måder, hvorpå en bølge forplantes.
Hvad er bølgeforplantning? - Definition
Elektromagnetiske bølger genereres af den udstrålede effekt fra strømføringen chauffør . I ledere er en del af genereret kraft undslipper og formerer sig i det frie rum i form af Elektromagnetisk bølge , som har et tidsvarierende elektrisk felt, magnetfelt og udbredelsesretning vinkelret på hinanden.
Udstrålet fra en isotrop transmitter, disse bølger bevæger sig gennem forskellige stier for at nå modtageren. Stien, som bølgen tager for at rejse fra senderen og nå modtageren, er kendt som Bølgeforplantning.
Elektromagnetisk (EM) eller radiobølgeforplantning
Når isotropisk radiator bruges til smitte af EM-bølger får vi sfæriske bølgefronter som vist i figuren, fordi det udstråler EM-bølger ensartet og lige i alle retninger. Her er kuglens centrum radiatoren, mens kuglens radius er R. Det er klart, at alle punkterne i afstanden R, der ligger på kuglens overflade, har samme effekttætheder.
Sfærisk bølgefront
E-bølgerne bevæger sig i det frie rum med lysets hastighed, dvs. c = Men EM bølger bevæger sig gennem et andet medium, hastigheden reduceres. Hastigheden af EM-bølger i ethvert andet medium end ledig plads er givet af, 
hvor c er lysets hastighed og er relativ permittivitet af mediet.
EM-bølger transmitterer energi ved absorption og genemission af bølgeenergi fra atomerne i mediet. Atomer absorberer bølgenergien, gennemgår vibrationer og overfører energien ved genemission af EM med samme frekvens. Mediets optiske densitet påvirker forplantningen af EM-bølger.
Bølgeforplantningsligning
Bølger tager mange ruter på vej til modtageren. Mange parametre bestemmer den bane, som bølgen tager, såsom højderne for transmissionen og modtagelsen antenner startvinklen ved transmitterende ende, driftsfrekvensen polarisering etc…
Mange af bølgernes egenskaber modificeres under forplantning, såsom refleksion, brydning, diffraktion osv ... på grund af variationen i parametre for formeringsmedier som ledningsevne, permittivitet, permeabilitet og egenskaber ved hindrende objekter.
Generelt, når strøm udstråles i det frie rum, kan bølgeenergien udstråles eller absorberes af objekterne i mediet. Så mens der transmitteres en bølge gennem et medium, er det vigtigt at beregne det tab, der kan forårsages af bølgen. Dette tab kaldes Tab af radiotransmission , som er baseret på invers firkantet optiklov og beregnes som forholdet mellem den udstrålede effekt og den modtagne effekt.
Friis Free Space Radio Circuit
Som vi ved, at når en isotrop sender bruges, fordeles strømmen ens, kan gennemsnitseffekt udtrykkes i form af udstrålet effekt som,
Direktiviteten af en testantenne er givet af
Antag, at den modtagende antenne modtager al den genererede effekt fra radiobølgerne uden tab. Lad være den maksimale effekt, der modtages af modtagerantennen under en matchet belastningstilstand. Hvornår er den effektive blænde på den modtagende antenne, kan vi skrive som,
Generelt er direktivet og effektivt blænde område for enhver antenne er relateret som
Lad være modtagelsesantennens direktivitet. Derefter,
Ved at erstatte værdien i (3) får vi,
Denne ligning er kendt som den grundlæggende ligning for formering af frit rum, også kendt som Frisk ligning med fri plads. Faktoren ( λ / 4πr)to kaldes tab af ledig plads, hvilket indikerer tabet af signalet. Vejtab kan udtrykkes som
Vi kan udtrykke ligningen (6) i dB som,
Modtaget magt kan udtrykkes som
Som ved forenkling gives som,
Her udtrykkes afstand r i kilometer, mens frekvens f udtrykkes i MHz . Dette indikerer tab som følge af bølgespredning, der finder sted, når det spredes ud af kilden.
Typer af bølgeforplantning
De elektromagnetiske bølger eller radiobølger, der passerer gennem jordens miljø, afhænger ikke kun af egenskaberne af sig selv, men også af miljøets egenskaber. Der er forskellige former for formeringsveje, hvormed de transmitterede bølger kan nå modtageren. Alle disse tilstande afhænger af driftsfrekvensen, afstanden mellem sender og modtager osv ...
Bølgeforplantning
- Bølgerne, der formerer sig nær jordoverfladen, kaldes JORDBØLGER. Denne form for udbredelse er mulig, når den transmitterende og modtagende antenne begge er lukket for jordens overflade.
- Jordbølgerne, der bevæger sig uden refleksion, kaldes direkte bølger eller rumbølger.
- Jordbølgerne, der forplantes til modtageantennen gennem refleksionen fra jordens overflade kaldes Ground Reflected bølger eller Surface bølger.
- Bølgerne, der når modtageantennen på grund af spredning og refleksion ved ionisering i den øvre atmosfære kaldes Skywaves.
- Bølgerne, der reflekteres eller spredes i troposfæren, inden de når antennen, kaldes troposfærebølger.
Jordbølge eller overfladebølgeforplantning
En jordbølge bevæger sig langs jordens overflade. Disse bølger er lodret polariserede. Så vertikale antenner er nyttige til disse bølger. Hvis en vandret polariseret bølge formeres som en jordbølge på grund af jordens ledningsevne, bliver det elektriske felt af bølgen kortsluttet.
Når jordbølgen bevæger sig væk fra den sendende antenne, svækkes den. For at minimere dette tab skal transmissionsstien være over jorden med høj ledningsevne. Med hensyn til denne tilstand bør havvand være den bedste leder, men det blev observeret, at stor oplagring af vand i damme, sand eller stenet jord viser maksimale tab.
Derfor er højeffektive lavfrekvente sendere, der anvender jordbølgeforplantning, fortrinsvis placeret på havfronter. Da jordtab stiger hurtigt med frekvens, anvendes denne udbredelse praktisk talt kun til signaler op til frekvens 2 MHz.
Til udsendelse af mellemstore bølger skønt jordbølger foretrækkes, overføres energi til ionosfæren. Men i løbet af dagen absorberes energien fuldstændigt af ionosfæren, og om natten reflekterer ionosfæren energi tilbage til jorden. Så alt det sendesignal, der modtages i løbet af dagen, skyldes kun jordbølgen.
Det maksimale område for jordbølgeforplantning afhænger ikke kun af frekvensen, men også af transmitterens effekt. Når jordbølger passerer over jordens overflade kaldes de også overfladebølgen.
Formering af SkyWave
Hver lang radiokommunikation af mellem- og høje frekvenser udføres ved hjælp af skywave-formering. I denne tilstand bruges refleksion af EM-bølger fra det ioniserede område i den øvre del af jordens atmosfære til transmission af bølger til længere afstande.
Denne del af atmosfæren kaldes ionosfæren, som er omkring 70-400 km højde. Ionosfæren reflekterer EM-bølgerne, hvis frekvensen er mellem 2 og 30 MHz. Derfor kaldes denne form for formering også som kortbølgeforplantning.
Brug af skybølgeudbredelse punkt til punkt kommunikation over lange afstande er mulig. Med de mange refleksioner af himmelbølger er global kommunikation over ekstreme lange afstande mulig.
Men en ulempe er, at signalet, der modtages hos modtageren, er forsvundet på grund af et stort antal bølger, der følger et stort antal forskellige stier for at nå modtagelsespunktet.
Spredning af rumbølger
Når vi har at gøre med EM-bølger med frekvens mellem 30 MHz og 300 MHz, er rumbølgeforplantning nyttig. Her egenskaber af Troposfæren bruges til transmission.
Når vi opererer i rumbølgeudbredelsestilstand, når bølgen modtageantennen direkte fra senderen eller efter refleksion fra troposfæren, som er til stede ca. 16 km over jordoverfladen. Derfor rumbølgetilstand består af to komponenter .i.e. direkte bølge og indirekte bølge .
Selvom disse komponenter transmitteres på samme tid med den samme fase, kan de nå inden for fasen eller ude af fasen med hinanden i modtagerenden, afhængigt af de forskellige banelængder. Således er signalstyrken på modtagersiden vektorsummen af styrker af direkte og indirekte bølger.
Rummet bølgeforplantning mode bruges til formering af meget høje frekvenser.
Hvilken af formeringen bruges til kortbølgesending
Kortbølgesendinger finder normalt sted i frekvensområdet 1,7 - 30 MHz. Som vi har set ovenfor formeres frekvenserne i dette interval gennem Skywave-formeringsmetode.
Afhængig af frekvensen eller bølgelængden producerer de elektromagnetiske bølger forskellige påvirket i forskellige materialer og enheder. Derfor er de forskellige dele af elektromagnetiske spektrum bruges til forskellige applikationer. Hvilken af bølgeudbredelsen fascinerer dig? Anvendelse af hvilken af formeringsmetoden du finder udfordrende.
