Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка):
Нужно различать, когда речь идет об амплитуде сигнала (которая обычно используется в математических формулах) и о размахе напряжения (двойной амплитуде). Если в выражение (1.6) подставить значения напряжения и тока из уравнений
Так как напряжение и ток сигнала - переменные величины, то и мощность сигнала является переменной. При этом можно выделить два слагаемых, которые соответственно являются постоянной и переменной составляющими мощности:
(1.9)
р(0=—
v ; 2
(1.10)
(W] 1. МИР РАДИОСВЯЗИ
Среднее значение переменной составляющей второго слагаемого (за период) в формуле (1.10) равно нулю. Поэтому среднее значение мощности сигнала за период колебаний составляет:
U I
P =—2-L (1.11)
2
В формуле (1.11) используются значения амплитуды напряжения и тока. Если в это выражение подставить размах напряжения и тока, получим:
р =. 0PP1Pp (1.12)
8
В приведенных выше формулах напряжение и ток сигнала изменяются по закону косинуса. Данные формулы справедливы для расчета сопротивления резистор-ной нагрузки, например полностью согласованной приемопередающей антенны радиостанции. Однако при наличии в цепи емкостного или индуктивного сопротивления выражение (1.10) принимает следующий вид:
P(t) = UpIpsin(2rcft)cos(2nft) = -^- sin(4nft) (1.13)
Поскольку среднее значение переменной составляющей за период равно нулю, то и среднее значение мощности сигнала за период будет равно нулю. Это означает, что катушка индуктивности и конденсатор не потребляют электрической энергии. Однако данные элементы, как будет показано в следующей главе, способны ее накапливать.
Известно, что радиоволны распространяются со скоростью света. Существует определенная зависимость между частотой излучения f и длиной волны излучаемого сигнала X:
fX = c (1.14)
с = 299 792 458 м/с (1.15)
где с - скорость света в вакууме.
Для практических расчетов используют округленное значение скорости света: с = 3,00 X 108 м/с. Необходимо уметь переводить значение длины волны X в значение частоты f и наоборот, например:
f (МГц) = 300 / X (м) или X (м) = 300 / f (МГц) (1.16)
Длина волны - важная характеристика, поскольку она определяет размеры антенны. Для эффективного излучения размер передающей антенны должен быть соизмерим с длиной электромагнитной волны (меньше длины радиоволны в два, четыре, восемь и т.д. раз). Например, для радиостанции с амплитудной модуляцией (AM), ведущей передачу на частоте 1 МГц, длина волны равна 300 м. Для эффективной передачи сигнала с такой длиной волны потребуется передающая антенна размером примерно 38 м. Поэтому частота 1 МГц не подходит для использования, например, в мобильных (сотовых) телефонах. Телефоны сотовой связи
_1.2. ЧАСТОТА ркГ]
работают на частотах порядка 1 ГГц, длина волны которых составляет около 30 см, а размер антенны не превышает нескольких сантиметров.
В настоящее время на Земном шаре работают тысячи радио- и телестанций. Для того чтобы не мешать друг другу, они ведут прием и передачу на разных частотах, которые называются частотными каналами (диапазонами).
В системах сотовой связи разделение на частотные каналы и их использование имеет свои особенности. В некоторых системах для работы одного и того же пользователя (абонента) предназначены несколько различных частот. Эти частоты могут меняться по мере того, как, например, автомобиль с мобильным телефоном абонента перемещается из зоны действия одной ретрансляционной антенны в зону действия другой. Иногда один и тот же диапазон выделенных для работы частот используется одновременно несколькими абонентами. В этом случае передача (прием) информации ведется при помощи различных кодов, которые позволяют абонентам быть независимыми друг от друга.
Распределение рабочих диапазонов частот между потребителями во всех странах мира осуществляется на основании Регламента радиосвязи, принятого в 1959 году специальными уполномоченными организациями. Например, в США такой организацией является Федеральная комиссия по радиосвязи (FCC - Federal Communications Commission), а в России - Главгоссвязьнадзор. Различные официальные органы, как внутри страны, так и международные, сотрудничают между собой, чтобы предотвратить взаимное влияние передатчиков друг на друга.
При распределении диапазонов между передающими радиостанциями обязательно учитывается, что расстояние, на которое может распространяться радиоволна, зависит от ее частоты. Например, радиоволны с частотой меньше 30 МГц могут распространяться вокруг всего Земного шара, отражаясь от ионосферы.
Другим важным фактором, влияющим на распределение частот, является то, что некоторым организациям, например телевидению, требуются для работы каналы, занимающие большой частотный диапазон. Телевизионный канал обычно занимает полосу частот шириной в 6,5 МГц. В то же время, например для радиостанций с амплитудной модуляцией, выделяемая полоса частот составляет 0,01 МГц. Частоты, отведенные для работы радиостанций, ведущих передачу информации сигналами азбуки Морзе, могут отстоять одна от другой на 500 Гц. В табл. 1.3 приведены названия и соответствующие им числовые значения рабочих диапазонов радиоволн.
