Авіаційна радіохвиля - Ульм

Наші хвилювання - радіохвилі ?

Ми всі щоденно користуємось пристроями, що живляться від електромагнітних хвиль: телевізор, стільниковий телефон, мікрохвильова піч тощо. Ми, пілоти неділі та інших днів, коротше кажучи, ще більше залежамо від борту наших літальних апаратів.
Перші два приклади, які природньо спадають на думку, - це УКВ-обладнання та радіонавігаційне обладнання, але також задіяні транспондери та GPS. Ось короткий опис (дуже короткий!) Програм, які нас цікавлять.

Але, до речі, що таке електромагнітна хвиля ?

Трохи історії.
Гюйгенс, а потім і Френель спочатку розробили і визначили хвильову теорію світла.
Максвелл (рівняння якого спричинили кошмари багатьох студентів) тим часом визначив закони електромагнетизму і продемонстрував, що світло є електромагнітною хвилею.
Завдяки йому були введені поняття швидкості поширення.
Низькочастотні радіохвилі, порівняно із світловими, пізніше були відкриті Поповим та Герцем.

З електромагнітними хвилями пов'язано кілька явищ:

Розмноження:

Це те, як хвиля подорожує середовищем, яке стосується нас - нижчих шарів атмосфери. Дальність дії радіосигналу залежить від того, як він поширюється.

Відображення:

Коли середовище змінюється, частина електромагнітної хвилі повертається до вихідного середовища. Первинний радар використовує це явище.

Заломлення

Коли середовище змінюється, хвиля поширюється у другому середовищі, але з іншим напрямком. Це має великий вплив на поширення радіохвиль.

Дифузія

У деяких випадках, коли хвиля зустрічає тіло з іншим середовищем, розсіювання впливає на довжину хвилі і викликає її збільшення або зменшення. Це явище експлуатується кінемометричними радарами (ефект Доплера).

Втручання

Як і всі хвилі, електромагнітні хвилі піддаються перешкодам. Вони призводять до перешкод під час радіопередач або навіть божевільних показників з АПД поблизу ЦБ, є безліч прикладів.

Дифракція

Це стосується нас мало, оскільки в основному це стосується мікрохвиль.

Для чого характерна електромагнітна хвиля ?

Радіохвиля характеризується своєю поляризацією та довжиною хвилі.
Поляризація радіохвилі відповідає напрямку електричного поля хвилі. Простіше кажучи, антена, розташована вертикально, призведе до вертикальної поляризації, і це також працює для горизонталі.
Зверніть увагу, що явно бажано, щоб передавальна та приймаюча антени мали однакову поляризацію. Ось чому антени на наших літаках, де це можливо, вертикальні, як і антени на наземних станціях. В іншому випадку втрати значні.
Коли хвиля поширюється у вакуумі, її швидкість становить 3,10Е8 м/с.
Довжина хвилі визначається як співвідношення: Швидкість поширення/частота в Гц
Для спрощення розрахунків ми покладемо рівняння: Довжина хвилі в метрах = 300/Частота в МГц

Класифікація хвиль

Радіохвилі класифікуються за частотою, отже, за довжиною хвилі. Раніше ми говорили про Великі хвилі, Середні хвилі, Малі хвилі тощо. Їх стандартизована класифікація така:

ЕЛЬФ (надзвичайно низька частота) від 3 Гц до 30 Гц
SLF (наднизька частота) від 30 Гц до 300 Гц
ULF (наднизька частота) від 300 Гц до 3000 Гц
VLF (дуже низька частота) від 3 кГц до 30 кГц
НЧ (низька частота) від 30 кГц до 300 кГц
MF (середня частота) від 300 кГц до 3 МГц
HF (висока частота) від 3 МГц до 30 МГц
УКВ (дуже висока частота) від 30 МГц до 300 МГц
UHF (надвисока частота) від 300 МГц до 3 ГГц
SHF (надвисока частота) від 3 ГГц до 30 ГГц
КВЧ (надзвичайно висока частота) від 30 ГГц до 300 ГГц

Використання радіохвиль в аеронавтиці охоплює значну частину цього спектру, починаючи від маяків NDB (від 190 кГц, тобто МФ) до радіолокаційного виявлення (діапазон X, 10 ГГц, отже, КВЧ) через УКХ для зв'язку та VOR і через УВЧ для транспондерів.

Радіохвилі поводяться по-різному залежно від довжини хвилі, від них залежить їх радіус дії.
Існує три типи радіохвиль:

1. Грунтові хвилі, НЧ і НЧ

Наземна хвиля - це поверхнева хвиля, яка поширюється слідом за поверхнею землі. Якщо це хороший провідник (океан, болото.) Послаблення електричного поля буде помірним, а діапазон важливим, якщо воно ізолююче (пустеля, сухий грунт.), Наземна хвиля дуже швидко ослабне.
Вище ніж 1 МГц, основна хвиля іноді заважає хвилі, відбитої іоносферою, ми побачимо, що це може бути проблемою з НДБ.

2. Хвилі, відбиті іоносферою

ВЧ-хвилі можуть долати великі відстані, оскільки вони відбиваються від землі та іоносфери. Отже, за кілька стрибків вони дають змогу подолати тисячі кілометрів або навіть обійти землю. Вони використовуються (все рідше і рідше після прибуття посилання, що працює за супутником) на трансатлантичних посиланнях.
Поширення за допомогою відбиття дуже залежить від частоти та сонячного випромінювання. Умови розповсюдження на одній смузі будуть дуже різними вдень та вночі.

3. Хвилі в оптичному діапазоні

УКХ-хвилі та інші, за деякими винятками, є хвилями оптичного діапазону. Їх траєкторія пряма, тому вона не йде за землею, і вони поглинаються іоносферою. Передача може бути здійснена лише в тому випадку, якщо приймач "бачить" передавач.
Формула оптичного діапазону в нм: 1,23 x квадратний корінь (висота у футах)
Якщо ви летите на 5000 футів, ви отримаєте VOR або ATS в межах 1,23 x корінь (5000) = 87 НМ

Оскільки метою радіосигналу є насамперед передача інформації, несуча частота модулюється. Існують різні типи модуляції, включаючи амплітудну модуляцію (AM), частотну модуляцію (FM), фазову модуляцію (PM) та інші, більш складні.
Основною модуляцією, що використовується в аерокосмічній мережі, є AM, як для NDB, так і для VHF-комунікацій та навігаційних систем. ВЧ-комунікації модулюються в SSB (Single Side Band), також відомий як BLU (Bande Lattérale Unique).

Радіоресурси, які ми використовуємо в авіації

УКВ-зв’язок
Зв'язок між ATS та пристроями здійснюється між 118 і 136 МГц в УКВ, амплітудна модуляція. З погляду розповсюдження не так багато сюрпризів, їх сфера - це оптична сфера, формулу якої знають усі.

УВЧ-зв’язок
Військові (а може, і якісь цивільні літаки?) Використовують смугу частот 225 - 400 МГц, переважно УВЧ. Їх поведінка більш-менш така ж, як і у УКВ-з’єднань.

ВЧ-зв’язок (не дуже поширений у наших зозулей)
ВЧ-зв'язок здійснюється на багатьох частотах від 3 до 18 МГц. Їх діапазон залежить від сонця, завжди є той, який іде краще, ніж інші, залежно від часу доби, і саме цей ми обираємо. Якість зв'язку досить низька (пам'ятайте, хвилі відбиваються від землі та іоносфери, але, залежно від кута падіння на початку, вони не всі прибувають одночасно), і весь світ розмовляє на одному і тому ж частота. Пристрій селективного виклику (SELCAL) дозволяє вимкнути звук приймача на борту, коли на нього не звернено управління. Їх дальність може сягати декількох тисяч кілометрів, зручно підтримувати контакт через Атлантику.

ВОР
VOR (VHF Omni Range) використовують діапазон частот 108-118 МГц (отже, VHF) в амплітудній модуляції. Діапазон їх оптичного діапазону.

ВОНИ
ILS (Система приземлення приладів) складається з двох передавачів, що використовують різні діапазони.
Локалізатор, що дозволяє передавати бічне вирівнювання на діапазоні 108-112 МГц (VHF), ковзання, що дозволяє передавати вертикальне вирівнювання, на діапазоні 329-335 МГц (UHF). Обидва мають оптичний діапазон.

DME
DME (обладнання для вимірювання відстані) використовують діапазон від 960 до 1215 МГц або УВЧ. Їх діапазон - це оптичний діапазон.
До речі, як працює EMR ?
Ми бачили, що швидкість поширення у вакуумі становила 3,10Е8 м/с. Ми скажемо, що в повітрі те саме.
Якщо я посилаю імпульс привітати DME, і він відповідає привіт (після затримки 50 мкс), я вимірюю час між викидом моєї зозулі та прийомом її зозулі, що дає мені відстань, яку я діля двома (туди і назад) і вуаля.

Транспондер
Транспондери використовують частоту 1030 МГц або UHF. Їх діапазон - це оптичний діапазон.

GPS
Супутники GPS (Глобальна система позиціонування) використовують діапазон 1200 - 1600 МГц або UHF, їх діапазон також оптичний. Якщо супутник невидимий для приймача GPS, він не буде прийнятий ...