Радиотолқындардың таралуы

Радиотолқындардың таралуы Радио және телехабарларда, радиобайланыста, радиолокация мен радионавигацияда қолданылатын электромагниттік толқындарды радиотолцыпдар деп атайды. Радиотолқындарды төменде көрсетілгендей бірнеше диапазондарға бөледі.

Толқындардың аталуы	Толқын ұзындықтарының диапазоны, $\lambda /m$
Аса ұзын толқын	$\lambda$ > 10000
Ұзын толқын	10000 ÷ 1000
Орташа толқын	1000 ÷ 100
Қысқа толқын	100 ÷ 10
Ультрақысқа толқындар: метрлік	10 ÷ 1
Ультрақысқа толқындар: дециметрлік	1 ÷ 0,1
Ультрақысқа толқындар: сантиметрлік	0,1 ÷ 0,01
Ультрақысқа толқындар: миллиметрлік	0,01 ÷ 0,001

Толқын ұзындықтары әр түрлі диапазондарда қолданылатын антенна түрлерінің ерекшелігі бар. Радиохабарларды тарататын ұзын, орташа, қысқа толқындарды вертикаль бағытталған өткізгіш вибраторлар шығарады. Қабылдау қашықтығын арттыру мақсатында антенналарды мүмкін болғанынша биік орнатуға тырысады. Радиолокация, ғарыштық радиобайланыс және телехабарлар үшін ультрақысқа толқындарды пайдаланады. Ұзындығы жарты толқын ұзындығына тең вибратор немесе бірнеше осындай вибраторлардан құралған антенна бағытталған метрлік электромагниттік сәуле шығарады. Сантиметрлік және дециметрлік диапазондағы радиосәулелерін шығару үшін параболалық шағылдырғыштар қолданылады.

Ионососфера және Жер

Радиотолқындардың таралуына жер бедері мен су беттері, әсіресе атмосфераның жоғарғы қабаты — ионосфера көбірек әсер етеді. Ионосфераны жер бетінен 90—300 км биіктікте, иондар мен электрондардан тұратын иондалған газ қабаты құрайды. Атмосфераның жоғары қабатының иондалуы, негізінен, Күннің ультракүлгін және рентген сәулелерінің әрекетінен болады. Түнмен салыстырғанда иондардың концентрациясы күндіз 20 еседей артық. Сондықтан ионосфераның қасиеті тәулік бойы және жыл мезгіліне байланысты өзгеріп тұрады. Ионосфера электромагниттік толқындарды шағылдырады және жұта алады. Ұзын радиотолқындар дифракция нәтижесінде көкжиектен асып алыска жетеді. Әрі ионосферадан жақсы шағылады, сол себепті ұзын толқындар шалғай қашықтыққа тарайды.

Қысқа толқындардың алыс қашықтыққа таралуы, оның жер бетінен және ионосферадан бірнеше дүркін шағылуының арқасында болады. Жердегі кез келген радиостанциямен қысқа толқында байланыс орнатуға болады. Ультрақысқа толқындар ионосферадан шағылмай, ешбір кедергісіз өтіп кетеді. Олардың дифракциялық қасиеті нашар, жер бетін орағытып өтпейді. Сондықтан ультрақысқа толқынды байланыс таратқыш антеннаның тікелей көріну аймағында ғана жүзеге асырылады. Ретрансляторлар мен серіктерді пайдаланып, шалғай кашықтыққа теле-радио хабарларды тарату мүмкін болды.

АН

Радиолокация

Радиотолқындар арқылы объектіні тауып, оған дейінгі қашықтықты және оның кеңістіктегі орнын, қозғалыс жылдамдығын анықтау радиолокация деп аталады. Радиолокация негізіне радиотолқындардың өткізгіш денелерден шағылуы алынған. Ол радиотолқындар шағылатын обьектілердің сызықтық өлшемдері толкындардың ұзындығынан артық болғанда айқын байқалады. Сондықтан радиолокациялық станцияларда ультрақысқа толқындарды қолданады. Радиолокацияда обьектіні табу үшін сүйірлене бағытталған электромагниттік толқын шоғы пайдаланылады. Дециметрлік және одан кіші толқын ұзындығымен жұмыс істейтін радиолокаторларда бағытталған толқынды параболалық металл айнаның фокусында орналасқан антенналар шығарады. Метрлік толқындарды сүйірлей бағыттау үшін белгілі бір қалыпта орналасқан антенналар жүйесін қолданады. Бір бағытта интенференция салдарынан толқындар күшейіп сүйірлене бағытталса, өзге бағыттарда олар бірін-бірі толығымен немесе жартылай өшіреді. Радиолокатор немесе радар таратқыш және қабылдағыш күрделі радиотехникалык жүйелерден тұрады. Радиолокатор импулъстік режимде жүмыс істейді. Ұшақтың орнын анықтау үшін оған радиолокатордың антеннасын бағыттайды, ал генератор қысқа мерзімді электромагниттік толқындардың периодты импульстерін шығарады (3.27-сурет). Әрбір импульстің ұзақтығы τ = 10⁻⁶c шамасындай, ал импульстік аралықтары t = 10⁻³c, яғни 1000 еседей үлкен. Обьектіден шағылған электромагниттік толқынды, радиолокатордың таратқыштан қабылдағышқа ауыстырылып қосылған антеннасы импульстердің үзілісі мезетінде қабылдайды. Электромагниттік толқынның обьектіге барып және шағылып кайту уақытын t уақытын өлшеу арқылы, арақашықтықты анықтайды:

$~l={c\cdot t \over 2}$

мұндағы с = 3 • 10⁸ м/с радиотолқынның вакуумде таралу жылдамдығы.

Радардың экранында жіберілген және шағылған электромагниттік толқындардың импульстеріне сәйкес келетін электрондық шоқтың ауытқуын бақылайды және қашықтықты тікелей өлшейді. Өйткені экрандағы импульстерге сәйкес ауытқулардың арасы толқынның жүріп өту t уақытына және объектіге дейінгі I қашықтыққа тікелей пропорционал. Радиолокатор антеннасы кез келген бағытта қозғала алады. Антеннаның қозғалу бұрышы бойынша, мысалы, ұшақтың бағытын, оның координатасын анықтайды. Уақыттың өтуіне байланысты координаталардың өзгеруі бойынша нысананың жылдамдығы мен оның траекториясын есептейді.

Қазіргі кезде радиолокацияны қолдану саласы аумақты, соның ішінде еліміздің қорғаныс мақсатында: зымырандарды, ұшақтар мен кемелерді байқап, анықтап отырады. Радарлар бірнеше жүздеген километрге дейінгі қашықтықтағы нысаналарды байқай алады. Аэропорттағы операторлар ұшақтардың ұшуы мен қонуы, әуе жолындағы қозғалысын радиолокаторлар арқылы бақылайды және тиісті нұсқаулар беріп, ұшу қауіпсіздігін қамтамасыз етеді. Құрғақ және ылғалды жер бедері, қалалық ғимараттар, транспорттық коммуникациялар, су радиотолқындарды түрліше шағылдырады.

Ұшақтан радиолокациялык құралдар арқылы ұшқыш жерге дейінгі қашықтықты, ұшу жылдамдығын ғана біліп қоймайды, сонымен бірге жер бетінің радиолокациялық картасын көріп отырады. Ол бұндай информацияны күндіз де алып отырады.

3.28 сурет

Радиолокация ғарыштық зерттеулер мен астрономияда қолданылады. Радиотелескоптар (3.28-сурет) арқылы шалғайдағы ғарыш денелері шығаратын көрінбейтін кең диапазондағы электромагниттік толқындарды қабылдай отырып, әлемнің құрылысын зерттеу мүмкін болды. Радиолокациялық әдіс негізінде Жерден Айға және Меркурий, Шолпан, Марс, Юпитер планеталарына дейінгі қашықтықтар дәл анықталды.

Ғарыштық кемелердің барлығы бірнеше радиолокатормен жабдықталған. Олар тікелей планеталардың бет түрінің қыртысын көрсете алады, аспан денелері туралы көп мағлұматтар береді.