§ 16. Радиолокация. Телевидение. Средства связи

Радиолокацией называют обнаружение объектов и измерение их координат с помощью радиоволн. Радиолокация основана на том, что радиоволны распространяются прямолинейно, с постоянной скоростью и отражаются встретившимися на их пути объектами. Установку для радиолокации называют радиолокатором или радаром, которая состоит из передающей и приёмной частей (рис. 16а). Передающая часть является источником радиоволн высокой мощности с частотой в диапазоне от 10⁷ до 10¹¹ Гц, которые с помощью антенны собираются в узкий луч, направленный в сторону объекта. Часть отражённого от объёкта луча распространяется обратно в направлении радиолокатора и улавливается его антенной и приёмной частью. Передающая часть излучает волны в виде коротких импульсов длительностью около 10^-6 с. В промежутках между этими излучаемыми импульсами приёмная часть радиолокатора улавливает отражённые от объекта импульсы и определяет интервал времени t, затраченный радиоволнами на путь до объекта и обратно. Зная t и скорость радиоволн с, легко вычислить расстояние до объекта R:

Океанские суда используют радиолокационные системы для навигации и для обнаружения косяков рыбы. На самолетах радиолокаторы используют для определения высоты полета, а в аэропортах - для управления воздушным движением, что помогает пилотам в условиях плохой видимости. Радиолокацию также применяют для прогнозирования погоды. В космических исследованиях радиолокаторы применяют для управления полетом, слежения за спутниками и космическими станциями. Радиолокатор намного расширил наши знания о Солнечной системе и ее планетах.

Телевидением называют передачу и приём видеоинформации с помощью электромагнитных волн. Чтобы смена изображения на экране телевизора казалось человеку плавной, картинку на экране меняют 25 раз в секунду. При этом каждая картинка на экране создаётся в результате 625 горизонтальных пробегов луча, постепенно перемещающегося в вертикальном направлении. Поэтому, чтобы передать изменения яркости и цвета в каждой точке экрана, происходящие с частотой 25 Гц, необходима более высокая, чем для радиосвязи, несущая частота - от 50 до 800 МГц.

Так как электромагнитные волны, соответствующие телевещанию, не отражаются от ионосферы, то они могут распространяться от передающей телевизионной антенны только в пределах видимости. Поэтому, чтобы передать телевизионный сигнал дальше, башни телевизионных антенн стараются делать как можно выше. Останкинская башня в Москве высотой 540 м является одной из самых высоких в мире и обеспечивает устойчивый приём телепередач в радиусе 120 км. Спутник, находящийся на высоте несколько десятков тысяч километров над поверхностью Земли, способен ретранслировать телевизионный сигнал почти на половину её поверхности (рис. 16б). Система таких спутников, каждый из которых постоянно находится над определённой точкой поверхности Земли, составляет основу спутникового телевидения.

Сотовый (мобильный) телефон, являясь комбинацией радиоприёмника и радиопередатчика, использует традиционную телефонную коммутацию для поддержания связи в так называемой «зоне покрытия», состоящей из «сот» уверенного приёма, окружающих базовые станции мобильной связи (рис. 16в). Телефон постоянно поддерживает радиоконтакт с ближайшей станцией мобильной связи, а если связь становится невозможной, то автоматически переключается на связь с соседней станцией. В настоящее время основным средством передачи и получения информации становится Интернет – сеть, соединяющая миллионы компьютеров во всём мире с помощью различных линий связи. 

Вопросы для повторения:

·        Как происходит радиолокация объекта?

·        Зачем нужны телебашни и спутники связи?

·        Как работает мобильная связь?

 

 

Рис. 16. (а) - радиолокатор, излучающий короткий импульс электромагнитных колебаний и улавливающий ту их часть, которая отразилась от самолёта; (б) – ретрансляционный спутник на геостационарной орбите; (в) – башни 1 мобильной связи, расположенные вдоль дороги и соответствующие зоны («соты») уверенного приёма сигнала, управляемые оператором 2.