Микровълнови комуникации и радиокомуникации
Радиовълните и микровълните са електромагнитни вълни, които пренасят информация без проводници: радио, телевизия, мобилни телефони, Wi-Fi, GPS и сателитна връзка. Информацията се "качва" на носеща вълна чрез модулация (амплитудна или честотна). Дългите вълни се огъват около Земята и се отразяват от йоносферата, а микровълните преминават през нея и се насочват с антени в тесен сноп. Микровълните се използват и в радарите и микровълновите фурни.
Какво да запомним
- Връзка: c = λν, c ≈ 3·108 m/s.
- AM: изменя се амплитудата; FM: изменя се честотата на носещата вълна.
- Микровълни: честоти от около 300 MHz до 300 GHz (Wi-Fi 2,4 и 5 GHz).
- Йоносферата отразява дългите и средните вълни, а микровълните преминават през нея.
- Антената излъчва и приема електромагнитни вълни.
Пример
FM станция на 90 MHz излъчва вълна с дължина λ = 3·108/9·107 ≈ 3,3 m.
Проверете се: 15 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Микровълнова фурна работи при честота 2,45 GHz. Каква е дължината на вълната? (c = 3·108 m/s)
- ≈ 1,2 m
- ≈ 1,2 mm
- ≈ 12 cm
- ≈ 120 m
Отговор: ≈ 12 cm
λ = c/ν = 3·108/2,45·109 ≈ 0,12 m.
Какво пренася сигнала в радиокомуникациите?
- Звукови вълни
- Електромагнитни вълни
- Ултразвук
- Електрони, летящи през въздуха
Отговор: Електромагнитни вълни
Радиовълните са електромагнитни и се разпространяват със скоростта на светлината.
Какво е модулация в радиотехниката?
- Изменение на амплитудата или честотата на носещата вълна според сигнала
- Усилване на звука в говорителя
- Превръщане на ток в светлина
- Поглъщане на вълни от антената
Отговор: Изменение на параметър на носещата вълна според сигнала
Така звукът или данните се "качват" на високочестотната носеща вълна.
Радиостанция излъчва на честота 100 MHz. Каква е дължината на вълната?
- 30 m
- 0,3 m
- 300 m
- 3 m
Отговор: 3 m
λ = c/ν = 3·108/108 = 3 m.
Защо за сателитните комуникации се използват микровълни, а не дълги радиовълни?
- Микровълните се движат по-бързо от радиовълните
- Дългите вълни не се разпространяват във въздуха
- Микровълните преминават през йоносферата и могат да се насочват в тесен сноп
- Микровълните не отслабват с разстоянието
Отговор: Микровълните преминават през йоносферата и се насочват в тесен сноп
Дългите вълни се отразяват от йоносферата, а микровълните стигат до спътника и се фокусират с параболични антени.
С каква скорост се разпространяват радиовълните във въздуха?
- 340 m/s
- ≈ 3·108 m/s
- ≈ 3·105 m/s
- ≈ 1500 m/s
Отговор: ≈ 3·108 m/s
Радиовълните са електромагнитни вълни и се движат със скоростта на светлината.
Кое устройство излъчва и приема радиовълни?
- Антената
- Високоговорителят
- Микрофонът
- Батерията
Отговор: Антената
Антената превръща електричните трептения в електромагнитни вълни и обратно.
Какво означава FM в радиото?
- Амплитудна модулация
- Фазова модулация
- Без модулация
- Честотна модулация
Отговор: Честотна модулация
При FM според сигнала се изменя честотата на носещата вълна.
На какви честоти работят домашните Wi-Fi мрежи?
- 100 MHz
- 50 Hz
- 2,4 и 5 GHz
- 1 kHz
Отговор: 2,4 и 5 GHz
Wi-Fi използва микровълни около 2,4 GHz и 5 GHz.
Кой слой на атмосферата отразява средните и дългите радиовълни?
- Тропосферата
- Йоносферата
- Озоновият слой
- Стратосферата
Отговор: Йоносферата
Йоносферата съдържа йони и електрони, които отразяват по-дългите радиовълни.
Каква е честотата на радиовълна с дължина 300 m?
- 1 MHz
- 100 MHz
- 1 kHz
- 10 MHz
Отговор: 1 MHz
ν = c/λ = 3·108/300 = 106 Hz.
Защо мобилните мрежи имат много базови станции?
- Заради шума
- Защото са евтини
- Заради Слънцето
- Малък обхват на микровълните
Отговор: Малък обхват на микровълните
Микровълните се разпространяват почти по права линия, спират се от препятствия и не се отразяват от йоносферата.
Геостационарен спътник е на около 36 000 km над Земята. За колко време сигнал отива до спътника и се връща?
- ≈ 0,12 s
- ≈ 2,4 s
- ≈ 0,24 s
- ≈ 24 ms
Отговор: ≈ 0,24 s
t = 2·3,6·107/3·108 = 0,24 s.
Каква е дължината на вълната на GPS сигнал с честота 1,5 GHz?
- 2 m
- 20 cm
- 2 cm
- 45 cm
Отговор: 20 cm
λ = c/ν = 3·108/1,5·109 = 0,2 m.
Радарен сигнал се връща от самолет след 200 μs. На какво разстояние е самолетът?
- 30 km
- 60 km
- 15 km
- 3 km
Отговор: 30 km
Сигналът изминава пътя два пъти: d = ct/2 = 3·108·2·10−4/2 = 3·104 m.