Значення розвитку радіоелектроніки для радіозв’язку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Індивідуально-дослідне завдання

з дисципліни

„Технічні засоби виробництва” на тему:

„Значення розвитку радіоелектроніки для радіозв'язку”

Історія - це вивчення минулого для створення теперішнього та прогнозування й планування майбутнього. Історія науки й техніки є частиною людської цивілізації. Досвід поколінь демонструє, що для повного орієнтування в теперішньому й тим паче для передбачення майбутнього необхідно знати минуле.

Сучасний етап науково-технічного прогресу пов'язаний з революційними змінами в передачі, обробці захисті й використанні інформації, які впливають на всі аспекти життя суспільства. Усе це стало можливим завдяки успіхам у розвитку таких наук, як радіоелектроніка і теорія зв'язку.

Радіоелектроніка виникла в результаті синтезу радіотехніки й електроніки. Сучасна радіоелектроніка - це збірна назва багатьох галузей науки й техніки, основними з яких є радіотехніка, радіофізика й електроніка.

Головна задача радіотехніки полягає в передаванні інформації на відстань за допомогою електромагнітних коливань. Науку, що займається вивченням фізичних основ генерації, випромінюванням та прийманням електромагнітних коливань радіочастотного й оптичного діапазонів, називають радіофізикою. У більш ширшому значенні сучасна радіотехніка - сфера науки й техніки, що пов'язана із посиленням, переробкою, обробкою, зберіганням, випромінюванням і прийняттям електромагнітних коливань радіочастотного діапазону, що використовуються для передавання інформації на відстань. Отже, радіотехніка й радіоелектроніка тісно пов'язані і часто ці терміни замінюють один одного.

Радіозв'язок - різновид зв'язку, у котрому носієм інформації є радіохвилі.

Частотна сітка, що використовується у радіозв'язку, поділяється на діапазони:

1. Довгі хвилі (ДХ) -- f = 150--450 кГц (л = 2000--670 м)

2. Середні хвилі (СХ) -- f = 500--1600 кГц (л = 600--190 м)

3. Короткі хвилі (КХ) -- f = 3-30 МГц (л = 100-10 м)

4. Ультракороткі хвилі (УКХ) -- f = 30 МГц -- 300 МГц (л = 10-0,01 м)

В залежності від діапазону радіохвилі мають свої особливості та закони розповсюдження:

· ДХ сильно поглинаються іоносферою, основне значення мають приземні хвилі, які розповсюджуються, огинаючи землю. Їх інтенсивність по мірі віддалення від передавача зменшується порівняно швидко.

· СХ сильно поглинаються іоносферою вдень, район їх дії визначається приземною хвилею, ввечері добре відбиваються від іоносфери і район дії визначається відбитою хвилею.

· КХ розповсюджуються виключно відбиттям від іоносфери, тому навколо передавача існує т. н. мертва зона. Вдень краще розповсюджуються більш короткі хвилі (30 МГц), вночі - більш довгі (3 МГц). Короткі хвилі можуть розповсюджуватися на великі відстані при малій потужності передавача.

· УКХ розповсюджуються в ідеальних умовах по прямій як світло.

При проходженні УКХ через іонізовані ділянки атмосфери (грозова активність, магнітні бурі на Сонці) вони зазнають менших втрат і радіозв'язок може відбуватися на більші відстані.

Розповсюдження радіохвиль від джерела до приймача може відбуватися декількома шляхами одночасно. Таке розповсюдження має назву багатопроменевістю. Як наслідок багатопроменевості та зміни параметрів середовища, виникають завмирання - зміна рівня сигналу, що отримується, у часі. При багатопроменевості зміна рівня сигналу відбувається внаслідок інтерференції, тобто у точці прийому електромагнітне поле є сумою зміщених у часі радіохвиль одного й того ж сигналу.

Можна виділити такі особливі ефекти:

1). Ефект антиподів - радіосигнал може добре прийматися в точці Землі, приблизно протилежній передачі. Наприклад: радіозв'язок Е.Кренкеля (RAEM), що знаходився на Землі Франца-Йосифа з Антарктикою (WFA). Радіозв'язок плоту Кон -Тікі (місцезнаходження приблизно 6° п.ш., 60° з.д.) з Осло, радіопередавач з вихідною потужністю 6 Ватт. Луна від хвилі, яка обійшла Землю (фіксована затримка сигналу)

2). Рідко спостерігається та є маловідомим ефект LDE (Світове ехо, ехо з великою затримкою).

Види радіозв'язку

Радіозв'язок можна поділити на:

· Супутниковий зв'язок

· Радіорелейний зв'язок

· Стільниковий зв'язок

· Транкінговий зв'язок

1. Супутниковий зв'язок

Один з видів радіозв'язку, заснований на використанні штучних супутників Землі на яких змонтовані ретранслятори. Супутниковий зв'язок здійснюється між земними станціями, які можуть бути як стаціонарними, так і мобільними.

Оскільки супутниковий зв'язок є радіозв'язком, для передачі через супутник сигнал повинен бути промодульованим. Модуляція відбувається на земній станції. Модульований сигнал переноситься на потрібну частоту, підсилюється та надходить на передавальну антену.

Звичайний (нерегенеративний) супутник, прийнявши сигнал від однієї наземної станції, переносить його на іншу частоту, підсилює й передає іншій наземній станції. У супутнику може бути кілька незалежних каналів, що здійснюють ці операції, кожний з яких працює в певному діапазоні частот.

Регенеративний супутник демодулює прийнятий сигнал та знову модулює його. Завдяки цьому помилки виправляються два рази: на супутнику та на прийомній земній станції. Недоліком цього методу є складність, висока вартість супутника та наземного обладнання.

2. Радіорелейний зв'язок радіозв'язок по лінії, утвореній ланцюжком приймально-передавальних (ретрансляційних) радіостанцій. Наземний радіорелейний зв'язок здійснюється звичайно на деци- і сантиметрових хвилях. Антени сусідніх станцій звичайно розташовують у межах прямої видимості, тому що це найнадійний варіант. Для збільшення радіусу видимості антен їх встановлюють якнайвище -- на щоглах (вежах) висотою 70-100 м (радіус видимості -- 40-50 км) і на високих будівлях.

Граничним випадком цього підходу є супутниковий зв'язок -- у ній ретранслятор винесений на максимально можливу висоту (десятки тисяч кілометрів), і в зоні його видимості -- майже половина земної кулі! Довжина наземної лінії радіорелейного зв'язку -- до 10000 км, ємність -- до декількох тисяч каналів.

Глобальна мережа радіорелейного зв'язку активно розгорталася в СРСР в 70-х рр. (оскільки це на багато порядків дешевше, ніж кабельні лінії, особливо в умовах величезних просторів з нерозвиненою інфраструктурою; високі ж швидкості передачі інформації тоді ще не були потрібні), і ретранслятори можна знайти практично де завгодно -- на будь-якому висотному будинку або піднесенні й уздовж будь-якої транспортної (особливо залізничної) магістралі. Пізніше на її основі (як магістральної мережі) будувалася мережа стільникового зв'язку, особливо в регіонах.

3. Стільниковий зв'язок

радіоелектроніка стільниковий зв'язок

Принципова схема побудови стільникової мережі та використання базовими станціями чотирьох частотних діапазонів (F1..4)

Стільниковий зв'язок - один із видів мобільного радіозв'язку, в основі якого лежить стільникова мережа. Особливість стільникового зв'язку полягає в тому, що зона покриття ділиться на «стільники», що визначається зонами покриття окремих базових станцій англ. Base station subsystem (BSS). Стільники частково перекриваються й разом утворюють мережу. На ідеальній (рівній і без забудови) поверхні зона покриття однієї базової станції являє собою коло, тому складена з них мережа має вигляд шестикутних зон (бджолиних стільників).

Мережу становлять рознесені в просторі прийомопередавачі, що працюють у тому самому частотному діапазоні, і комутувальне устаткування, що дозволяє визначати поточне місце розташування рухливих абонентів і забезпечувати безперервність зв'язку при переміщенні абонента із зони дії одного прийомопередавача в зону дії іншого.

4. Транкінговий зв'язок призначений для забезпечення голосового зв'язку між великою кількістю рухомих абонентів при обмеженій кількості радіоканалів.

Принцип транкінгового радіозв'язку полягає у вільному доступі абонентів до декількох радіоканалів. При цьому конкретна лінія зв'язку надається абоненту автоматично за певним протоколом. Зараз існує декілька транкінгових протоколів, які розроблювались фірмами-виробниками радіоустаткування. Всі ці протоколи закриті для широкого використання і не є стандартизованими. Тому абонентське устаткування різних фірм-виробників не має сумісності і це є великий недолік таких систем.

За участю компанії Motorola був розроблений відкритий протокол (МРТ1327) для транкінгових систем з аналоговою передачею голосу, який став стандартом у країнах Європи.

Особливістю стандарту МРТ1327 є наявність виділеного каналу управління, яким з швидкістю 1200 б/с передаються сигнали керування. Всі інші радіоканали, утворені базовими станціями, призначені для голосового зв'язку абонентів і передачі даних. Іншими властивостями систем зв'язку на основі МРТ1327 є автоматичний пошук і реєстрація абонентів з перевіркою серійних номерів радіостанцій, автоматичне звільнення каналу при відсутності передачі. А також сортування всіх викликів, що надходять, за пріоритетами. Виклики з низьким рівнем пріоритету стають у чергу на обслуговування. Таким чином в будь-якому випадку кожен абонент отримує можливість доступу у мережу.

На початку XIX ст. була створена наука про електромагнітні явища, яка і стала фундаментом для радіоелектроніки і теорії зв'язку. У витоків радіотехніки лежить найбільше відкриття електромагнітного поля, пов'язане з трьома видатними вченими: Майклом Фарадеєм (1791-1867), що встановив закон електромагнітної індукції; Джеймсом Клерком Максвеллом (1831-1879), що створив класичну електродинаміку; Генріхом Герцем (1857-1894), що вперше експериментально отримав електромагнітні хвилі.

У 1831 р. англійський вчений М. Фарадей відкрив закон електромагнітної індукції. Це дозволило в 1873 р. іншому англійському фізикові, Дж. До. Максвеллу, розробити теорію електромагнітного поля і описати закони поширення радіохвиль. Максвелл довів, що світло має електромагнітну природу, що електромагнітні хвилі будь-яких частот поширюються в просторі зі швидкістю світла. Ці докази були оформлені Максвеллом строго математично у вигляді рівнянь, які отримали назву «Рівняння Максвелла». Ця теорія була експериментально підтверджена Г. Герцем (1887) в Німеччині, який довів існування випромінювання електромагнітних хвиль і що показав їх поширення, віддзеркалення, заломлення, інтерференцію і поляризацію.

Отже, розвиток радіотехніки це постійне освоєння усе більш високих частот електромагнітних хвиль і вживання сигналів з широким спектром. На сьогодні організаційно-технічні заходи і засоби для встановлення радіозв'язку і забезпечення її систематичного функціонування утворюють служби радіозв'язку, що розрізняються за призначенням, дальністю дії, структурою та іншими ознаками.

Зокрема, існують служби наземного і космічного радіозв'язку (до космічного радіозв'язку належать всі види радіозв'язку з використанням одного або декількох супутників або інших космічних об'єктів); фіксованого (між певними пунктами) і рухливого (між рухливою і стаціонарною радіостанціями або між рухливими радіостанціями); радіомовлення і телебачення.

Для виробничих і спеціальних службових потреб є відомчі служби радіозв'язку в деяких міністерствах і організаціях (наприклад, в цивільній авіації, на залізничному, морському і річковому транспорті, в службах пожежної охорони, міліції, медичній службі міст), а також внутрішньовиробничий зв'язок на промислових підприємствах, в деяких установах тощо. Велике значення має радіозв'язок в озброєних силах.

Розвиток радіотехніки безпосередньо пов'язаний із створенням елементної бази, зокрема, з розробкою електронних приладів для систем передачі інформації на відстань за допомогою електромагнітних коливань. Подальший розвиток радіотехніки безперервно ставив завдання по створенню і впровадженню нових електронних елементів і вузлів, що привело до появи самостійної галузі науки - електроніки.

Електроніка - наука про взаємодію електронів з електромагнітними полями і про методи створення електронних і напівпровідникових приладів і пристроїв. На початку 50-х років XX ст. було створено перші напівпровідникові прилади транзистори, а в 1960-х роках перші інтегральні мікросхеми, що дозволило різко понизити масу і габарити радіотехнічної апаратури при одночасному підвищенні її надійності і значному зменшенні енергоспоживання. При цьому електроніка чітко розділилася на енергетичну (силову) електроніку і мікроелектроніку.

Мікроелектроніка - розділ електроніки, пов'язаний із створенням інтегральних мікросхем. Мірило прогресу в мікроелектроніці - число елементів, що розміщуються на одній мікросхемі. Сучасні великі аналогові інтегральні схеми і цифрові мікропроцесори на одному кристалі замінюють часом цілі блоки і пристрої радіоелектронної апаратури попереднього покоління.

Квантова електроніка - це сучасна галузь фізики, що вивчає взаємодію електромагнітного випромінювання з електронами, що входять до складу атомів молекул твердих тіл і що створює на основі цих досліджень наукові методи для розробки квантових пристроїв різного призначення. На основі квантової електроніки як науки швидко формується лазерна техніка.

У поняття лазерної техніки входять наукові рекомендації і технічні рішення, при виконанні яких створюються різні прилади квантової електроніки. Ці прилади генерують електромагнітне випромінювання, підсилюють і формують його, а також перетворюють спектр лазерного випромінювання.

Лазерна техніка - це сукупність науково обґрунтованих методик розрахунку, технічних рішень і засобів, що дозволяють оптимальним чином створювати схеми і конструкції квантових приладів, заснованих на використанні лазерного випромінювання. Вказана галузь науки і техніки молода, багатогранна і, безумовно, перспективна.

Список використаних джерел:

1. Шаповал Ю. Г. Изображение и слово в журналистике. - Л., 1985. - С. 31.

2. Лизанчук В. В. Радіожурналістика: засади функціонування: Підручник. - Л., 2000. - С.135.

3. Вказівки продюсерам Бі-Бі-Сі. - К., 1998. - С. 52.

4. Основы радиожурналистики / Под ред. В.Н. Ружникова. М. 1984.

5. http://uk.wikipedia.org/wiki/

Размещено на Allbest.ru