Талас је поремећај који се преноси енергије кроз средину или свемир са занемарљивом или никаквом количином преноса масе. Постоје разне врсте таласа који пружају много различитих врста услуга. Електромагнетни таласи широко се користе у инжењерске примене . Таласне облике користимо у разним врстама апликација, попут бежичне комуникација , Радар, Истраживање свемира , Поморство, Радио навигација, даљинско очитавање итд ... Међу овим апликацијама неке користе вођени медиј за слање таласа, док неке користе невођени медиј. У овом чланку бисмо знали како својства медија утичу на ширење таласа и различите начине на које се талас шири.
Шта је ширење таласа? - Дефиниција
Електромагнетни таласи се генеришу зраченом снагом из струје која носи возач . У проводницима је део генерисана снага бежи и шири се у слободни простор у облику Електромагнетни талас , који има временски променљиво електрично поље, магнетно поље и смер ширења који су међусобно ортогонални.
Зрачен од изотропни предајник, ови талас путује различитим путевима да би стигао до пријемника. Пут који је талас прешао да би прешао предајник и стигао до пријемника познат је као Ширење таласа.
Електромагнетно (ЕМ) или ширење радио таласа
Када изотропни радијатор користи се за преношење ЕМ таласа добијамо сферне таласне фронте као што је приказано на слици јер ЕМ таласи зраче равномерно и подједнако у свим правцима. Овде је центар сфере радијатор, док је полупречник сфере Р. Јасно је да све тачке на растојању Р, које леже на површини сфере, имају једнаке густине снаге.
Сферни таласни фронт
Таласи Е путују у слободном простору брзином светлости, тј. ц = Али ЕМ таласи путују кроз други медиј брзина се смањује. Брзина ЕМ таласа у било ком средству осим у слободном простору дата је са, 
где је ц брзина светлости и релативна пермитивност медија.
ЕМ таласи преносе енергију апсорпцијом и поновном емисијом енергије таласа од стране атома у медијуму. Атоми апсорбују енергију таласа, подвргавају се вибрацијама и преносе је енергијом поновном емисијом ЕМ исте фреквенције. Оптичка густина медија утиче на ширење ЕМ таласа.
Једначина ширења таласа
Таласи путују многим путевима до свог пријемника. Многи параметри одлучују о путу који талас прелази, као што су висине преноса и пријема антене , угао лансирања на крају преноса, учесталост рада поларизација итд ...
Многа својства таласа се модификују током ширења, попут рефлексије, преламања, дифракције итд ... због промене параметара пропагационих медија попут проводљивости, пропустљивости, пропустљивости и карактеристика објеката који ометају.
Генерално, када се снага зрачи у слободном простору, таласну енергију могу зрачити или апсорбовати објекти у медијуму. Дакле, док преносите талас кроз медијум, неопходно је израчунати губитак који талас може проузроковати. Овај губитак се зове Губитак радио преноса , који је заснован на инверзни квадратни закон оптике а израчунава се као однос зрачене снаге и примљене снаге.
Фриис Радио Спаце Цирцуит
Као што знамо да када се користи изотропни предајник, снага се дистрибуира подједнако, просечна снага се може изразити израженом снагом као,
Усмереност испитне антене дата је са
Претпоставимо да пријемна антена прима сву генерисану снагу од радио-таласа без икаквих губитака. Дозволите да буде максимална снага коју прима антена пријемника под одговарајућим условима оптерећења. Када је ефективни отвор пријемне антене, можемо записати као,
Генерално, усмереност и ефикасност отвор бленде површина било које антене односи се на
Дозволите да буде усмереност пријемне антене. Онда,
Заменом вредности у (3) добијамо,
Ова једначина је позната као Основна једначина за ширење слободног простора, такође позната као Свеже једначина слободног простора. Фактор ( λ / 4πр)два назива се губитак путање слободног простора што указује на губитак сигнала. Губитак пута може се изразити као
Једначину (6) можемо изразити у дБ као,
Примљена снага може се изразити као
Који се, ради поједностављења, даје као,
Овде је растојање р изражено у километрима, док је фреквенција ф изражена у МХз . То указује на губитак услед ширења таласа који се дешава када се шири изван извора.
Врсте ширења таласа
Ширење електромагнетних таласа или радио таласа, пролазећи кроз земљино окружење, не зависи само од њихових особина већ и од својстава околине. Постоје различити путеви ширења којима одабрани таласи могу доћи до пријемника. Сви ови режими зависе од фреквенције рада, удаљености између предајника и пријемника итд.
Ширење таласа
- Таласи који се шире у близини земљине површине називају се ПРИЗЕМНИ ТАЛАСИ. Ова врста ширења је могућа када су предајна и пријемна антена затворене за површину земље.
- Приземни таласи који путују без икаквог одраза називају се директни таласи или свемирски таласи.
- Таласи тла који се шире на антену за пријем рефлексијом од земљине површине називају се рефлектовани таласи или површински таласи.
- Таласи који доспевају до антене због распршења и рефлексије јонизацијом у горњим слојевима атмосфере називају се небески таласи.
- Таласи који се одражавају или расејавају у тропосфери пре него што дођу до антене називају се тропосферским таласима.
Размножавање земаљског таласа или површинског таласа
Приземни талас путује површином земље. Ови таласи су вертикално поларизовани. Дакле, вертикалне антене су корисне за ове таласе. Ако се хоризонтално поларизовани талас шири као приземни талас, због проводљивости земље, електрично поље таласа долази до кратког споја.
Како се приземни талас удаљава од одашиљачке антене, он се ослабљује. Да би се овај губитак свео на минимум, преносна путања мора бити над земљом са високом проводљивошћу. С обзиром на ово стање, морска вода треба да буде најбољи проводник, али примећено је да велико складиштење воде у барама, песковитом или каменитом земљишту показује максималне губитке.
Стога су нискофреквентни предајници велике снаге, који користе ширење приземних таласа, пожељно смештени на океанским фронтовима. Како се губици тла брзо повећавају са фреквенцијом, ово ширење се практично користи само за сигнале до фреквенције 2 МХз.
За емитовање средњих таласа иако су приземни таласи пожељни, нека енергија се преноси у јоносферу. Али током дана јоносфера у потпуности апсорбује енергију, а ноћу јоносфера рефлектује енергију натраг на земљу. Дакле, сав емитовани сигнал примљен током дана настаје само због приземног таласа.
Максимални опсег ширења приземног таласа не зависи само од фреквенције већ и од снаге предајника. Како земаљски таласи прелазе површином земље, они се називају и површинским таласима.
Проширење СкиВаве-а
Свака дуга радио комуникација средњих и високих фреквенција врши се ширењем небеских таласа. У овом режиму рефлексија ЕМ таласа из јонизованог подручја у горњем делу атмосфере земље користи се за пренос таласа на веће удаљености.
Овај део атмосфере назива се јоносфера која је на око 70-400 км висине. Ионосфера одражава ЕМ таласе ако је фреквенција између 2 и 30 МХз. Стога се овај начин ширења назива и ширењем кратког таласа.
Коришћење тачке ширења небеског таласа до тачке комуникације је могуће на великим удаљеностима. Са вишеструким одразима небеских таласа, могућа је глобална комуникација на изузетно великим удаљеностима.
Али недостатак је тај што је сигнал примљен на пријемнику избледео због великог броја таласа који су пратили велики број различитих путања до тачке пријема.
Простирање свемирског таласа
Када се ради о ЕМ таласима фреквенције између 30 МХз до 300 МХз, тада је корисно ширење свемирског таласа. Овде су својства Тропосфера користе се за пренос.
Када ради у режиму ширења свемирског таласа, талас стиже до пријемне антене директно од предајника или након рефлексије од тропосфере која је присутна на око 16 км изнад површине земље. Отуда се мод свемирског таласа састоји од два компоненте тј. директан талас и индиректни талас .
Иако се ове компоненте преносе истовремено са истом фазом, оне могу доћи унутар фазе или ван фазе међусобно на крају пријемника, у зависности од различитих дужина путање. Дакле, на страни пријемника јачина сигнала је векторски збир јачина директних и индиректних таласа.
Простор ширење таласа режим се користи за ширење врло високих фреквенција.
Које се од ширења користи за емитовање кратких таласа
Краткоталасно емитовање се обично одвија у фреквенцијском опсегу од 1,7 до 30 МХз. Као што смо горе видели, фреквенције у овом опсегу се шире путем Скиваве начина ширења.
У зависности од фреквенције или таласне дужине, електромагнетни таласи производе различите утицаје у различитим материјалима и уређајима. Отуда различити делови електромагнетног спектра користе се за разне примене. Шта од ширења таласа вас интригира? Примена који начин ширења вам се чини изазовним.
