Теория радиоволн: ликбез. Какие волны улавливает телевизор

Аналоговые телевизионный сигнал имеет ширину в несколько мегагерц, поэтому диапазоны длинных, средних и коротких волн для него слишком узки. Для передачи таких сигналов используют как минимум ультракороткие волны. Не изменилась эта ситуация и с переходом на цифровое телевидение.

Инструкция

Диапазоны волн, отведенные для телевизионного вещания, различаются в разных странах. В России для аналогового вещания на метровых волнах принят стандарт D, предусматривающий 12 каналов. Первому из них соответствует частота в 49,75 МГц для передачи сигнала изображения и в 56,25 МГц - для передачи сигнала звука. В последнем же из них изображение и звук передаются, соответственно, на частотах в 223,25 и 229,75 МГц. Передачи на дециметровых волнах раньше велись не во всех городах, а сегодня - практически в каждом. Частоты каналов в этом диапазоне установлены стандартом K. На первом из них, носящем номер 21, для сигналов изображения и звука предусмотрены частоты в 471,25 и 477,75 МГц. Последним же каналом диапазона вначале был 41 (631,25 и 637,75 МГц), затем 60 (783,25 и 789,75 МГц), а сегодня таковым является канал с номером 69 (855,25 и 861,75 МГц). Модуляция сигнала изображения амплитудная, звука - частотная. Внимательный читатель посчитает, что во всех случаях разность между частотами для передачи изображения и звука составляет 6,5 МГц. В других странах эта разность может отличаться, составляя, например, 5,5 МГц (стандарты B и G).

Между каналами 5 и 6, а также 12 и 21 имеются большие промежутки. Устраивать телевизионное вещание на попадающих в эти промежутки частотах в эфире нельзя - это может помешать радиовещанию и другим видам связи. Но на них можно вещать по кабелю, что сегодня часто и практикуется. Вначале телевизоры были неспособны работать в этих диапазонах - требовались приставки. Теперь же принимать эти каналы, получившие номера от S1 до S40, практически все телевизоры могут самостоятельно. Разности частот для передачи сигналов изображения и звука на этих каналах также соответствуют принятым в стране стандартам.

Цифровое телевизионное вещание ведется на частотах в пределах существующего дециметрового диапазона, поэтому антенны можно использовать уже имеющиеся. Только между антенной и телевизором необходимо поместить приставку-декодер, либо использовать телевизор со встроенным декодером. Но благодаря сжатию в цифровом вещании возможно введение так называемых мультплексов, когда по одному частотному каналу вещают несколько телевизионных. В стандарте DVB-T2 сжатие еще эффективнее, чем в DVB-T. Для вещания по кабелю используются стандарты DVB-C и DVB-C2.

В спутниковом телевещании используются диапазоны частот, соответствующих единицам и десяткам гигагерц. Ранее оно было также аналоговым, но частотная модуляция использовалась и для передачи сигналов изображения. Теперь спутниковое вещание ведется в тех же диапазонах, но с использованием цифровых стандартов, в частности, DVB-S и DVB-S2.

Внимание, только СЕГОДНЯ!

Все интересное

В информационных сетях и печатных изданиях появляется все больше информации о смене аналогового вещания цифровым. Даже сообщается конкретная дата – 1 июля 2018 года, когда в России полностью отключится аналоговое телевещание. Аналоговое вещаниеПри…

Технология ADSL позволяет осуществлять выход в интернет посредством специального высокоскоростного модема, который подключается по выделенной линии. Преимуществами ADSL являются высокая скорость передачи данных и непрерывность соединения. Принцип…

Современные TV-приемники рассчитаны на прием цифрового сигнала, но большинство телевизоров, находящихся в распоряжении жителей РФ, являются аналоговыми устройствами, не приспособленными к приему передач в цифровом режиме. Однако получить современное…

Сегодня, когда телевидение является естественной частью жизни, сложно представить, что когда-то оно существовало лишь в фантазии изобретателей. Между тем история телевещания началась чуть более века назад. Инструкция 1Появлению первого телевизора…

В зонах неуверенного приема телевизионного сигнала пользователям приходится принимать меры для улучшения качества звука и изображения своими силами. Одним из возможных решений такой проблемы может стать использование антенного усилителя. В условиях…

Спутниковое телевидение предоставляет возможность просматривать в высоком качестве множество российских и зарубежных телеканалов. Цифровой формат, опережая по всем показателям привычное аналоговое вещание, гарантирует получение отличного изображения…

Сколько каналов телевидения действует на территории России сегодня? Наверное, и не сосчитать. Потому что кроме обязательных общероссийских, которых на сегодняшний день 8, существует множество дополнительных коммерческих. К тому же каждый регион в…

Системы телевизионного вещания, применяемые сегодня, не всегда удовлетворяют требованиям, предъявляемым зрителем к качеству изображения. Специалисты во всем мире неустанно работают над повышением качества телевизионной картинки. Инструкция1Нередко…

Мир современного человека невозможно представить без телевидения. Телевизор стал частью нашей жизни, выполняя функции от информационной до развлекательной. В погоне за хорошим качеством многие мечтают о спутниковом телевидении, ведь нам важно не…

Мировая наука не стоит на месте и с каждым годом в нашу жизнь внедряется все больше нововведений. Стандарты цифрового изображения и звука в Интернете уже давно не новость, но вот такой тип трансляций и добрался до телевизоров самых обычных жителей,…

Радиоволны с частотой в диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц, принадлежат электромагнитному спектру. Другие факты о радиоволнах, представлены в этой статье.
Передача волны!
Значительным открытием в области передачи связи, радиоволны были открыты в 1867 году шотландским физиком Джеймсом Максвеллом.
Вы когда-нибудь замечали, что большинство устройств, которые мы используем в нашей жизни, основаны на концепции передачи данных через радиоволны.

Телевизионная антенна принимает электромагнитные волны от телевизионной станции и в свою очередь передает различные каналы. Микроволновая печь или телефон, почти все наши устройства требуют радиоволн, что бы работать или передавать данные. Радиоволны используются в основном для передачи информации в пространстве. Их основной функцией является передача данных через модуляции. Они имеют преимущество над многими другими типами сигналов из-за того, что их скорость равна скорости света при движении в вакууме. Высокие скорости передачи делают процесс передачи очень эффективным.
Как работают радиоволны?
Телекоммуникации в беспроводной среде в основном используют электромагнитные сигналы. Несущий сигнал является одним из таких электромагнитных сигналов, используемый для передачи информации в пространстве. Несущий сигнал модулируется для выполнения различных типов данных. AM и FM являются примерами таких модуляций, используемых для вещания радиоволн. Давайте рассмотрим пример, чтобы понять эту концепцию лучше. Радио антенна является обязательным для приема сигналов от станций АМ и FM. Это делает радио способным улавливать ряд сигналов. Радио тюнер затем используется для настройки на необходимую частоту. Радиоприемник преобразует принятые сигналы в звук для слушателя.

Некоторые факты о радиоволнах.
◾ Длина радиоволн относится к расстоянию от одной вершины к другой в электрическом поле волны. Колеблется от 1 мм до 100 километров.

◾ Частотой радиоволн является степень близости этих волн. Частота этих типов волн в диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц. Амплитуда определяет высоту радиоволн.

◾ Длина и частота радиоволн обратно пропорциональна.

◾ Ошибочное мнение, что радиоволны являются звуковыми волнами, они являются электромагнитными волнами.

◾ Радио волны могут распространяться на большие расстояния с минимальными затратами энергии.

◾ Радиоволна пройдет от Земли до Солнца за 8 минут.

◾ FM имеет более высокое качество звука по сравнению с AM.

◾ AM дешевле, чем FM и может передаваться на большие расстояния, без изменений.

◾ Радиоволна почти в 100 000 раз длиннее, чем видимая световая волна.

◾ Радиоволны могут распространяться в разных частотах.

◾ Радио волны могут генерироваться, естественно, за счет использования астрономических тел или молнии.

◾ Использование радиоволн регулируется различными законами. Это осуществляется для того, чтобы избежать взаимных помех между различными частотами.

◾ Радиоволны используется в телескопах, радио, рентгеновских аппаратах, сотовых телефонах, и радиоуправляемых игрушках.

◾ Астронавты, используют радиоволны, что бы общаться с землей.

◾ Самолеты и большие суда используют радиокомпас, в процессе навигации.

◾ Антенны и телескопы также используют радиоволны для передачи и приема данных.

Инструкция

Думаю все крутили ручку радиоприемника, переключая между «УКВ», «ДВ», «СВ» и слышали шипение из динамиков.
Но кроме расшифровки сокращений, не все понимают, что скрывается за этими буквами.
Давайте ближе познакомимся с теорией радиоволн.

Радиоволна

Длина волны(λ) - это расстояние между соседними гребнями волны.
Амплитуда(а) - максимальное отклонения от среднего значения при колебательном движении.
Период(T) - время одного полного колебательного движения
Частота(v) - количество полных периодов в секунду

Существует формула, позволяющая определять длину волны по частоте:

Где: длина волны(м) равна отношению скорости света(км/ч) к частоте (кГц)

«УКВ», «ДВ», «СВ»

Сверхдлинные волны - v = 3-30 кГц (λ = 10-100 км).
Имеют свойство проникать вглубь толщи воды до 20 м и в связи с этим применяются для связи с подводными лодками, причем, лодке не обязательно всплывать на эту глубину, достаточно выкинуть радио буй до этого уровня.
Эти волны могут распространяться вплоть до огибания земли, расстояние между земной поверхностью и ионосферой, представляет для них «волновод», по которому они беспрепятственно распространяются.

Длинные волны (ДВ) v = 150-450 кГц (λ = 2000-670 м).

Этот тип радиоволны обладает свойством огибать препятствия, используется для связи на большие расстояния. Также обладает слабой проникающей способностью, так что если у вас нет выносной антенны, вам вряд ли удастся поймать какую-либо радиостанцию.

Средние волны (СВ) v = 500-1600 кГц (λ = 600-190 м).

Эти радиоволны хорошо отражаются от ионосферы, находящейся на расстоянии 100-450 км над поверхностью земли.Особенность этих волн в том, что в дневное время они поглощаются ионосферой и эффекта отражения не происходит. Этот эффект используется практически, для связи, обычно на несколько сотен километров в ночное время.

Короткие волны (КВ) v= 3-30 МГц (λ = 100-10 м).

Подобно средним волнам, хорошо отражаются от ионосферы, но в отличии от них, не зависимо от времени суток. Могут распространяться на большие расстояния(несколько тысяч км) за счет пере отражений от ионосферы и поверхности земли, такое распространение называют скачковым. Передатчиков большой мощности для этого не требуется.

Ультракороткие Волны (УКВ) v = 30 МГц - 300 МГц (λ = 10-1 м).

Эти волны могут огибать препятствия размером в несколько метров, а также имеют хорошую проникающую способность. За счет таких свойств, этот диапазон широко используется для радио трансляций. Недостатком является их сравнительно быстрое затухание при встрече с препятствиями.
Существует формула, которая позволяет рассчитать дальность связи в УКВ диапазоне:

Так к примеру при радиотрансляции с останкинской телебашни высотой 500 м на приемную антенну высотой 10 м, дальность связи при условии прямой видимости составит около 100 км.

Высокие частоты (ВЧ-сантиметровый диапазон) v = 300 МГц - 3 ГГц (λ = 1-0,1 м).
Не огибают препятствия и имеют хорошую проникающую способность. Используются в сетях сотовой связи и wi-fi сетях.
Еще одной интересной особенностью волн этого диапазона, является то, что молекулы воды, способны максимально поглощать их энергию и преобразовывать ее в тепловую. Этот эффект используется в микроволновых печах.
Как видите, wi-fi оборудование и микроволновые печи работают в одном диапазоне и могут воздействовать на воду, поэтому, спать в обнимку с wi-fi роутером, длительное время не стоит.

Крайне высокие частоты (КВЧ-миллиметровый диапазон) v = 3 ГГц - 30 ГГц (λ = 0,1-0,01 м).
Отражаются практически всеми препятствиями, свободно проникают через ионосферу. За счет своих свойств используются в космической связи.

AM - FM

Зачастую, приемные устройства имеют положения переключателей am-fm, что же это такое:

AM - амплитудная модуляция

Это изменение амплитуды несущей частоты под действием кодирующего колебания, к примеру голоса из микрофона.
АМ - первый вид модуляции придуманный человеком. Из недостатков, как и любой аналоговый вид модуляции, имеет низкую помехоустойчивость.

FM - частотная модуляция

Это изменение несущей частоты под воздействие кодирующего колебания.
Хотя, это тоже аналоговый вид модуляции, но он имеет более высокую помехоустойчивость чем АМ и поэтому широко применяется в звуковом сопровождении ТВ трансляций и УКВ вещании.

На самом деле у описанных видом модуляции есть подвиды, но их описание не входит в материал данной статьи.

Еще термины

Интерференция - в результате отражений волн от различных препятствий, волны складываются. В случае сложения в одинаковых фазах, амплитуда начальной волны может увеличиться, при сложении в противоположных фазах, амплитуда может уменьшиться вплоть до нуля.
Это явление более всего проявляется при приеме УКВ ЧМ и ТВ сигнала.

Поэтому, к примеру внутри помещения качество приема на комнатную антенну ТВ сильно «плавает».

Дифракция - явление, возникающее при встрече радиоволны с препятствиями, в результате чего, волна может менять амплитуду, фазу и направление.
Данное явление объясняет связь на КВ и СВ через ионосферу, когда волна отражается от различных неоднородностей и заряженных частиц и тем самым, меняет направление распространения.
Этим же явлением объясняется способность радиоволн распространяться без прямой видимости, огибая земную поверхность. Для этого длина волны должна быть соразмерна препятствию.

PS:

Надеюсь, информация описанная мной будет полезна и принесет некоторое понимание по данной теме.