bigpo.ru
добавить свой файл
1
РАДИОСВЯЗЬ, электросвязь, осуществляемая посредством радиоволн. Передача сообщений ведется при помощи радиопередатчика и передающей антенны, а прием — при помощи приемной антенны и радиоприемника. В радиопередатчике формируются радиосигналы — электрические колебания несущей частоты, промодулированные по амплитуде, частоте или фазе в соответствии с передаваемым сообщением (см. Модуляция колебаний). Радиосигналы излучаются (в виде электромагнитных волн) передающей антенной в окружающее пространство, достигают приемной антенны и поступают в радиоприемник, где они усиливаются и преобразуются в сигналы, адекватные передаваемому сообщению. Радиосвязь впервые продемонстрирована 7 мая 1895 А. С. Поповым. Линии радиосвязи используют для передачи телефонных (речевых) сообщений, телеграмм, факсимиле, цифровой информации, радиовещательных и телевизионных программ.


Радиосвязь, электросвязь посредством радиоволн. Для осуществления Р. в пункте, из которого ведётся передача сообщений (радиопередача), размещают радиопередающее устройство, содержащее радиопередатчик и передающую антенну, а в пункте, в котором ведётся приём сообщений (радиоприём), — радиоприёмное устройство, содержащее приёмную антенну и радиоприёмник. Генерируемые в передатчике гармонические колебания с несущей частотой, принадлежащей какому-либо диапазону радиочастот (см. Радиоволны), подвергаются модуляции в соответствии с передаваемым сообщением (см. Модуляция колебаний). Модулированные радиочастотные колебания представляют собой радиосигнал. От передатчика радиосигнал поступает в передающую антенну, посредством которой в окружающем антенну пространстве возбуждаются соответственно модулированные электромагнитные волны. Распространяясь, радиоволны достигают приёмной антенны и возбуждают в ней электрические колебания, которые поступают далее в радиоприёмник. Принятый т. о. радиосигнал очень слаб, т.к. в приёмную антенну попадает лишь ничтожная часть излученной энергии (см. Распространение радиоволн). Поэтому радиосигнал в радиоприёмнике поступает в электронный усилитель, после чего он подвергается демодуляции, или детектированию; в результате выделяется сигнал, аналогичный сигналу, которым были модулированы колебания с несущей частотой в радиопередатчике. Далее этот сигнал (обычно дополнительно усиленный) преобразуется при помощи соответствующего воспроизводящего устройства в сообщение, адекватное исходному.

  В месте приёма на радиосигнал могут накладываться электромагнитные колебания от посторонних источников радиоизлучений, способные помешать правильному воспроизведению сообщения и называемые поэтому помехами радиоприёму. Неблагоприятное влияние на качество радиосвязи могут оказывать также изменение во времени затухания радиоволн на пути распространения от передающей антенны к приёмной (см. Замирания) и распространение радиоволн одновременно по двум или нескольким траекториям различной протяжённости; в последнем случае электромагнитное поле в месте приёма представляет собой сумму взаимно смещенных во времени радиоволн, интерференция которых также вызывает искажения радиосигнала. Поэтому и эти явления относят к категории помех радиоприёму. Их влияние на приём радиосигналов особенно велико при связи на больших расстояниях. Широкое распространение Р. и использование радиоволн в радиолокации, радионавигации и др. областях техники потребовали обеспечения одновременного функционирования без недопустимых взаимных помех различных систем и средств, использующих радиоволны, — обеспечения их электромагнитной совместимости.

  Распространение радиоволн в открытом пространстве делает возможным в принципе приём радиосигналов, передаваемых по линиям радиосвязи, лицами, для которых они не предназначены (радиоперехват, радиоподслушивание); в этом — недостаток Р. по сравнению с электросвязью по кабелям, радиоволноводам и др. закрытым линиям. Тайна телефонных переговоров и телеграфных сообщений, предусматриваемая уставом связи СССР, соответствующими правилами др. стран и международными соглашениями, обеспечивается в необходимых случаях применением автоматических средств засекречивания радиосигналов (кодирование и др.).

  Попытки осуществить Р. предпринимал ещё Т. А. Эдисон в 80-е гг. 19 в. (им получен соответствующий патент), до открытия в 1888 электромагнитных волн Г. Герцем; хотя работы Эдисона не имели практического успеха, они способствовали появлению др. работ, направленных на реализацию идеи беспроводной связи. Герцем был создан искровой излучатель электромагнитных волн, который (с последующими различными усовершенствованиями) в течение нескольких десятилетий оставался наиболее распространённым в Р. видом радиопередатчика. Возможность и основные принципы Р. были подробно описаны У. Круксом в 1892, но в то время ещё не предвиделось скорой реализации этих принципов. Развитие Р. началось после того, как в 1895 А. С. Поповым, а годом позже Г. Маркони были созданы чувствительные приёмники, вполне пригодные для осуществления сигнализации без проводов, т. е. для Р. Первая публичная демонстрация Поповым работы созданной им радиоаппаратуры и беспроводной передачи сигналов с её помощью состоялась 7 мая 1895, что даёт основание считать эту дату фактическим днём появления Р.

  Приёмник Попова не только оказался пригодным для Р., но и (с некоторыми дополнительными узлами) был впервые успешно применен им в том же 1895 для автоматической записи грозовых разрядов, чем было положено начало радиометеорологии. В странах Западной Европы и США была развёрнута активная деятельность по использованию Р. в коммерческих целях. Маркони в 1897 зарегистрировал в Англии Компанию беспроводного телеграфирования и сигнализации, в 1899 основал Американскую компанию беспроводной и телеграфной связи, а в 1900 — Международную компанию морской связи. В декабре 1901 им была осуществлена радиотелеграфная передача через Атлантический океан. В 1902 в Германии производство оборудования для Р. организовал А. Слаби (совместно с Г. Арко), а также К. Ф. Браун. Очевидное огромное значение Р. для военных флотов и для морского транспорта, а также гуманистическая роль Р. (при спасании людей с кораблей, потерпевших крушение) стимулировали развитие её во всём мире. На 1-й Международной административной конференции в Берлине в 1906 с участием представителей 29 стран были приняты регламент радиосвязи и международная конвенция, вступившая в силу с 1 июля 1908. В регламенте было зафиксировано распределение радиочастот между разными службами Р. (см. ниже). Было основано Бюро регистрации радиостанций и установлен международный сигнал бедствия SOS. На международной конференции в Лондоне в 1912 было несколько изменено распределение частот, уточнён регламент и учреждены новые службы: радиомаячная, передачи сводок погоды и передачи сигналов точного времени. По решению радиоконференции 1927 было запрещено применение искровых радиопередатчиков, создававших излучение в широком спектре частот и препятствовавших тем самым эффективному использованию радиочастот; искровые передатчики были оставлены только для передачи сигналов бедствия, поскольку широкий спектр излучения радиоволн увеличивает вероятность их приёма. С 1915 до 50-х гг. аппаратура для Р. развивалась главным образом на основе электронных ламп; затем были внедрены транзисторы и др. полупроводниковые приборы.

  До 1920 в Р. применялись преимущественно волны длиной от сотен м до десятков км. В 1922 радиолюбителями было открыто свойство декаметровых (коротких) волн распространяться на любые расстояния благодаря преломлению в верхних слоях атмосферы и отражению от них. Вскоре такие волны стали основным средством осуществления дальней Р. Для приёма передаваемых т. о. сигналов, приходящих с больших расстояний, служат чувствительные приёмники и большие, сравнительно остронаправленные антенные сооружения, занимающие большую территорию, т. н. антенное поле (подобные же сооружения используются и для излучения декаметровых волн). Для ослабления радиопомех приёмное оборудование размещается в стороне от городов и вдали от радиопередатчиков, на специальных приёмных радиоцентрах. Радиопередающие устройства также группируются — на передающих радиоцентрах. Те и другие связаны с находящимся в городе центральным телеграфом, откуда поступают передаваемые и куда транслируются принимаемые сигналы.

  В 30-е гг. были освоены метровые, а в 40-е — дециметровые и сантиметровые волны, распространяющиеся в основном прямолинейно, не огибая земной поверхности (т. е. в пределах прямой видимости), что ограничивает прямую связь на этих волнах расстоянием в 40—50 км. Поскольку ширина диапазонов частот, соответствующих этим длинам волн, — от 30 Мгц до 30 Ггц — в 1000 раз превышает ширину всех диапазонов частот ниже 30 Мгц (волны длиннее 10 м), то они позволяют передавать огромные потоки информации, осуществляя многоканальную связь. В то же время ограниченная дальность распространения и возможность получения острой направленности с антенной несложной конструкции позволяют использовать одни и те же длины волн во множестве пунктов без взаимных помех. Передача на значительные расстояния достигается применением многократной ретрансляции в линиях радиорелейной связи или с помощью спутников связи, находящихся на большой высоте (около 40 тыс. км) над Землёй (см. Космическая связь). Позволяя вести на больших расстояниях одновременно десятки тысяч телефонных разговоров и передавать десятки телевизионных программ, радиорелейная и спутниковая связь по своим возможностям являются несравненно более эффективными, чем обычная дальняя Р. на декаметровых волнах, значимость которой соответственно уменьшается (за ней, например, остаётся роль полезного резерва, а также роль средства связи на направлениях с малыми потоками информации).

  При большой мощности радиопередатчика (десятки квт) Р. на метровых волнах в узкой полосе частот (несколько кгц) возможна на расстояниях ~ 1000 км за счёт рассеяния волн в ионосфере (см. Ионосферная радиосвязь). Пользуются также отражением радиоволн от ионизованных следов метеоров, сгорающих в верхних слоях атмосферы (см. Метеорная радиосвязь), но при этом передача информации идёт с перерывами, что не позволяет осуществлять телефонных переговоры.

  Малая часть энергии излучения на дециметровых и сантиметровых волнах может также распространяться за пределы горизонта (на расстояния в сотни км) благодаря электрической неоднородности тропосферы. Это позволяет при сравнительно большой мощности передатчиков (порядка нескольких квт) строить линии радиорелейной связи с расстоянием между промежуточными станциями в 200—300 км и более (при сужении частотного спектра излучения, т. е. уменьшении объёма передаваемой информации, см. Тропосферная радиосвязь).

  Линии Р. используются для передачи телефонных сообщений, телеграмм, потоков цифровой информации и факсимиле, а также и для передачи телевизионных программ (обычно на метровых и более коротких волнах). По назначению и дальности действия различают международные и внутрисоюзные общегосударственные линии Р. Внутрисоюзные линии делятся на магистральные (между столицей СССР и столицами союзных республик, краевыми и областными центрами, а также между последними) и зоновые (внутриобластные и внутрирайонные). Развитие линий Р. планируется с учётом вхождения Р. в Единую автоматизированную систему связи страны.

  Организационно-технические мероприятия и средства для установления Р. и обеспечения её систематического функционирования образуют службы Р., различаемые по назначению, дальности действия, структуре и др. признакам. В частности, существуют службы: наземной и космической Р. (к космической Р. относят все виды Р. с использованием одного или нескольких спутников или иных космических объектов); фиксированной (между определёнными пунктами) и подвижной (между подвижной и стационарной радиостанциями или между подвижными радиостанциями); радиовещания и телевидения. Для производственных и специальных служебных надобностей имеются ведомственные службы Р. в некоторых министерствах и организациях (например, в гражданской авиации, на ж.-д., морском и речном транспорте, в службах пожарной охраны, милиции, медицинской службе городов), а также внутрипроизводственная связь на промышленных и с.-х. предприятиях, в некоторых учреждениях и т.д. (см. также Радиостанция низовой связи). Большое значение имеет Р. в вооружённых силах.

 

  Лит.: Регламент радиосвязи, М., 1975; Изобретение радио. А. С. Попов. Документы и материалы, под ред, А. И. Берга, М., 1966; Развитие связи в СССР. 1917—1967, под ред. Н. Д. Псурцева, М., 1967: Чистяков Н. И., Хлытчиев С. М., Малочинский О. М., Радиосвязь и вещание, М., 1968; Гусятинский И. А., Пирогов А. А., Радиосвязь и радиовещание, М., 1974.

  Н. И. Чистяков.

Радиоволны (от радио...), электромагнитные волны с длиной волны > 500 мкм (частотой < 61012 гц). Р. имеют многообразное применение: радиовещание, радиотелефонная связь, телевидение, радиолокация, радиометеорология и др. Во всех перечисленных случаях Р. являются средством передачи на расстояние без проводов той или иной информации: речи, телеграфных сигналов, изображения. Р. используются для определения направления и расстояния до различных объектов (радиодальномер), для получения сведений о строении верхних слоев атмосферы, Солнца, планет и т.п.

 

  Табл. 1. — Деление диапазона радиоволн на поддиапазоны

Название поддиапазона

Длина волны, м

Частота колебаний, гц

Сверхдлинные волны

Длинные волны

Средние волны

Короткие волны

Метровые волны

Дециметровые волны

Сантиметровые волны

Миллиметровые волны

Субмиллиметровые волны

более 104 м

104—103 м

103—102 м

102—10 м

10—1 м

1—0,1 м

0,1—0,01 м

0,01—0,001

10+3—510+5

менее 3104

3104—3105

3105—3106

3106—3107

3107—3108

3108—31010

31010—31011

31011—61012

 

  Таблица 2

Диапазон радиочастот

наименование диапазона

Гранины диапазонов

основной термин

параллельный термин

1-й диапазон частот

2-й диапазон частот

3-й диапазон частот

4-й диапазон частот

5-й диапазон частот

6-й диапазон частот

7-й диапазон частот

8-й диапазон частот

9-й диапазон частот

10-й диапазон частот

11-й диапазон частот

12-й диапазон частот

Крайне низкие КНЧ

Сверхнизкие СНЧ

Инфранизкие ИНЧ

Очень низкие ОНЧ

Низкие частоты НЧ

Средние частоты СЧ

Высокие частоты ВЧ

Очень высокие ОВЧ

Ультравысокие УВЧ

Сверхвысокие СВЧ

Крайне высокие КВЧ

Гипервысокие ГВЧ

3—30 гц

30—300 гц

0,3—3 кгц

3—30 кгц

30—300 кгц

0,3—3 Мгц

3—30 Мгц

30—300 Мгц

0,3—3 Ггц

3—30 Ггц

30—300 Ггц

0,3—3 Тгц

Диапазон радиоволн

наименование диапазона

Гранины диапазонов

основной термин

параллельный термин

1-й диапазон

2-й диапазон

3-й диапазон

4-й диапазон

5-й диапазон

6-й диапазон

7-й диапазон

8-й диапазон

9-й диапазон

10-й диапазон

11-й диапазон

12-й диапазон

Декамегаметровые

Мегаметровые

Гектокилометровые

Мириаметровые

Километровые

Гектометровые

Декаметровые

Метровые

Дециметровые

Сантиметровые

Миллиметровые

Децимиллиметровые

100—10 мм

10—1 мм

1000—100 км

100—10 км

10—1 км

1—0,1 км

100—10 м

10—1 м

1—0,1 м

10—1 см

10—1 мм

1—0,1 мм

Примечание. Диапазоны радиочастот включают наибольшую частоту и исключают наименьшую. Диапазоны радиоволн включают наименьшую длину и исключают наибольшую.

 

  В первых опытах передачи сигналов при помощи Р., осуществленных А. С. Поповым в 1895—99, использовались Р. с длиной волны от 200 до 500 м (частоты от 1,5106 до 0,6 106 гц). Дальнейшее развитие радиотехники привело к использованию более широкого спектра электромагнитных волн. Нижняя граница спектра Р., излучаемых радиопередающими устройствами, порядка 103—104 гц.

  В природе существует много естественных источников Р.: звёзды, в том числе Солнце, галактики, метагалактики, планеты. Исследование Р. от внеземных источников позволило расширить наши представления о Вселенной (см. Радиоастрономия). Некоторые процессы, происходящие в земной атмосфере, также сопровождаются генерацией Р. Например, Р. возникают при разряде молний (см. Атмосферики), при возбуждении колебаний в ионосферной плазме. При этих процессах возбуждаются Р. и более низких частот (вплоть до долей герца).

  Р. различных частот по-разному распространяются в пределах Земли и в космическом пространстве (см. Распространение радиоволн) и в связи с этим находят различное применение в радиосвязи и в научных исследованиях. С учётом особенностей распространения, генерации и (отчасти) излучения весь диапазон Р. принято делить на ряд поддиапазонов: сверхдлинные волны, длинные волны, средние волны, короткие волны, метровые волны, дециметровые волны, сантиметровые волны, миллиметровые волны и субмиллиметровые волны (табл. 1). Деление Р. на диапазоны в радиосвязи установлено международным регламентом радиосвязи (табл. 2).

 

  М. Б. Виноградова.

Сверхдлинные волны (мириаметровые), радиоволны, с длиной волны  > 10 км (частота < 30 кгц). Для С. в.  сравнима с расстоянием от поверхности Земли до ионосферы, поэтому они могут распространяться по сферическому волноводу Земля — ионосфера на очень большие расстояния с незначительным ослаблением (атмосферный волновод). С. в. используются в наземных навигационных системах. При определённых условиях С. в. могут просачиваться через ионосферу вдоль силовых линий магнитного поля Земли и возвращаться в магнитосопряжённую точку на другом полушарии (см. Атмосферики). С. в. распространяются в земной коре и водах морей и океанов, так как коэффициент поглощения в проводящих средах уменьшается с уменьшением частоты. В связи с этим С. в. используются в системах подземной радиосвязи и подводной радиосвязи (см. Распространение радиоволн).

 

Длинные волны, радиоволны с длиной волны от 1 км до 10—20 км. Могут распространяться за счёт дифракции радиоволн на сферической поверхности Земли на расстояния до 1—2 тыс. км. На более далёкие расстояния Д. в. распространяются за счёт направляющего действия сферического атмосферного волновода, образованного поверхностью Земли и нижней границей ионосферы (см. Распространение радиоволн).

 

Средние волны, радиоволны с длиной волн  от 102 до 103 м (частоты 3 Мгц — 300 кгц). В дневные часы С. в. обычно сильно поглощаются в ионосфере и распространяются только как поверхностные волны, огибая поверхность Земли. В ночные часы С. в. могут распространяться, подобно коротким волнам, на большие расстояния, многократно отражаясь от слоя Е ионосферы и от поверхности Земли (см. Распространение радиоволн). Дальность радиопередачи на С. в. в дневные часы ~500—1000 км, в ночные часы при отражении от ионосферы ~ несколько тыс. км. С. в. применяются в радиовещании, радионавигациии т. д.

 

Короткие волны, радиоволны в диапазоне длин волн от 10 до 100 м. К. в. отражаются от ионосферы, испытывая при этом очень малое поглощение. Отражаясь многократно от ионосферы и от поверхности Земли, К. в. могут распространяться на очень большие расстояния (см. Распространение радиоволн) и поэтому широко используются для радиосвязи в земных условиях. Радиоприём на К. в. зависит от регулярных и нерегулярных процессов в ионосфере, связанных с солнечной активностью, временем года и временем суток. Для космической радиосвязи К. в. не могут быть использованы, т. к. ионосфера для них непрозрачна.

 

Метровые волны, радиоволны с длиной волны от 1 до 10 м [частоты (3—30)107 гц]. При наземной радиосвязи распространяются на небольшие расстояния как прямые и земные радиоволны (см. Распространение радиоволн). На большие расстояния они могут распространяться в виде тропосферных волн за счёт рефракции или рассеяния на неоднородностях и как ионосферные волны за счёт отражения от метеорных следов (в годы максимума солнечной активности — вследствие отражения от ионосферы). Применяются для связи с космическими объектами, т. к. проходят через ионосферу Земли. Прохождение М. в. через атмосферу Земли сопровождается рефракцией, частичным поглощением и вращением плоскости поляризации.

 

Дециметровые волны, радиоволны с длиной волны от 10 см до 1 м. Используются в радиорелейной связи и радиолокации. Д. в. мало поглощаются при прохождении через земную атмосферу, поэтому применяются для связи с космическими объектами. Для земной связи используются Д. в., распространяющиеся за счёт рассеяния на неоднородностях тропосферы (см. Распространение радиоволн).

 

Сантиметровые волны, радио волны с длиной волны  от 1 до 10 см (частоты 30—3 Ггц). Проходят через атмосферу Земли, испытывая малое искажение. Поглощение в тропосфере водяными парами и каплями дождя существенно только для волн с  < 3 см, ионосфера практически прозрачна для С. в., которые могут использоваться для работы спутников связи и линий связи Земля — космос (см. Космическая связь). В наземных условиях С. в. распространяются в пределах прямой видимости; на большие расстояния они могут распространяться за счёт рассеяния на неоднородностях тропосферы (см. Распространение радиоволн).

  Т. А. Гайлит.

 

Миллиметровые волны, радиоволны с длиной волны от 1 до 10 мм. Ввиду значительного поглощения в парах воды и газах, содержащихся в атмосфере Земли, применение М. в. для наземной радиосвязи ограничено «окнами прозрачности» — узкими диапазонами длин волн, для которых поглощение минимально. Гидрометеоры (дождь, туман, снег) вызывают практически полное поглощение М. в. Возможна передача М. в. по волноводам (см. Радиоволновод) и квазиоптическим линиям (см. Квазиоптика). М. в. могут применяться в космических линиях связи вне тропосферы Земли и других планет.

 

Субмиллиметровые волны, радиоволны с длиной волны от 10-3 до 510-5 м (частоты 31011—61012 гц). С. в. наиболее коротковолновая часть радиодиапазона (более короткие волны уже относятся к оптическому диапазону). При распространении С. в. сильно поглощаются парами воды и газами, входящими в состав воздуха, за исключением небольших интервалов частот (окна прозрачности). При работе с С. в. используются квазиоптические линии передачи (см. Квазиоптика). С. в. могут применяться для космической связи наряду с волнами оптического диапазона.