Wave är en störning som överförs energi genom medium eller utrymme med försumbar eller ingen mängd massaöverföring. Det finns olika typer av vågor som ger många olika typer av tjänster. Elektromagnetiska vågor används ofta i tekniska applikationer . Vi använder vågformer i olika typer av applikationer som trådlöst kommunikation , Radar, Utforskning av rymden , Marin, radionavigering, fjärranalys osv ... Bland dessa applikationer använder vissa styrt medium för att skicka vågor medan andra använder det ostyrda mediet. I den här artikeln skulle vi veta hur mediumets egenskaper påverkar utbredningen av vågor och olika sätt på vilka en våg sprids.
Vad är vågförökning? - Definition
Elektromagnetiska vågor genereras av den utstrålade effekten från strömföringen förare . I ledare är en del av genererad kraft flyr och sprider sig till fritt utrymme i form av Elektromagnetisk våg , som har ett tidsvarierande elektriskt fält, magnetfält och utbredningsriktning vinkelrätt mot varandra.
Strålade från en isotrop sändare, dessa vågor färdas genom olika vägar för att nå mottagaren. Banan som vågens väg tar för att resa från sändaren och nå mottagaren är känd som Vågförökning.
Elektromagnetisk (EM) eller radiovågförökning
När isotropisk radiator används för överföring av EM-vågor får vi sfäriska vågfronter som visas i figuren eftersom det strålar EM-vågor enhetligt och lika i alla riktningar. Här är sfärens mitt radiatorn medan sfärens radie är R. Det är uppenbart att alla punkter på avståndet R, som ligger på sfärens yta, har lika kraftdensiteter.
Sfärisk vågfront
E-vågorna färdas i det fria utrymmet med ljusets hastighet, dvs. c = Men EM vågor rör sig genom ett annat medium minskar hastigheten. Hastigheten för EM-vågor i något annat medium än fritt utrymme ges av, 
där c är ljusets hastighet och är relativ permittivitet för mediet.
EM-vågor överför energi genom absorption och återemission av vågsenergi genom atomerna i mediet. Atomerna absorberar vågsenergin, genomgår vibrationer och skickar energin genom återemission av EM med samma frekvens. Mediets optiska densitet påverkar förökning av EM-vågor.
Wave Propagation Equation
Vågor tar många vägar på väg för att nå mottagaren. Många parametrar bestämmer banans väg som t.ex. sändning och mottagning antenner , startvinkeln vid sändningsänden, driftsfrekvensen polarisering etc…
Många av egenskaperna hos vågorna modifieras under fortplantning, såsom reflektion, brytning, diffraktion etc ... på grund av variationen i parametrar för förökningsmaterial som konduktivitet, permittivitet, permeabilitet och egenskaper hos hinderande föremål.
I allmänhet, när kraft utstrålas i det fria utrymmet, kan vågens energi utstrålas eller absorberas av föremålen i mediet. Så när du överför en våg genom ett medium är det viktigt att beräkna förlusten som kan orsakas av vågen. Denna förlust kallas Förlust av radioöverföring , som är baserad på invers kvadratisk optiklag och beräknas som förhållandet mellan den utstrålade effekten och den mottagna effekten.
Friis Radio Space Circuit
Som vi vet att när en isotrop sändare används fördelas kraften lika, genomsnittlig effekt kan uttryckas i termer av utstrålad effekt som,
Direktiviteten hos en testantenn ges av
Antag att den mottagande antennen tar emot all genererad effekt från radiovågorna utan förlust. Låta vara den maximala effekten som mottagarantennen får under ett matchat belastningsförhållande. När är den effektiva bländaren för mottagarantennen kan vi skriva som,
I allmänhet är direktiviteten och effektiv öppning område för vilken antenn som helst är relaterat till
Låt vara mottagarantennens riktning. Sedan,
Att ersätta värdet i (3) får vi,
Denna ekvation är känd som den grundläggande ekvationen för spridning av fritt utrymme, även känd som Färsk friutrymmesekvation. Faktorn ( λ / 4πr)två kallas förlust av ledigt utrymme, vilket indikerar förlusten av signalen. Banförlust kan uttryckas som
Vi kan uttrycka ekvationen (6) i dB som,
Mottagen kraft kan uttryckas som
Som vid förenkling ges som,
Här uttrycks avståndet r i kilometer medan frekvensen f uttrycks i MHz . Detta indikerar förlust på grund av vågspridning som äger rum när den sprids ut ur källan.
Typer av vågförökning
De elektromagnetiska vågorna eller utbredningen av radiovågor, som passerar genom jordens miljö, beror inte bara på egenskaperna hos sig själva utan också på miljöns egenskaper. Det finns olika förökningsvägar genom vilka de överförda vågorna kan nå mottagaren. Alla dessa lägen beror på driftsfrekvensen, avståndet mellan sändare och mottagare osv ...
Vågförökning
- Vågorna som sprider sig nära jordytan kallas JORDVÅGOR. Denna typ av spridning är möjlig när sändar- och mottagarantennen båda är stängda mot jordytan.
- Markvågorna som färdas utan reflektion kallas direktvågor eller rymdvågor.
- Markvågorna som sprider sig till mottagarantennen genom reflektionen från jordytan kallas markreflekterade vågor eller ytvågor.
- Vågorna som når mottagarantennen på grund av spridning och reflektion genom jonisering i den övre atmosfären kallas Skywaves.
- Vågorna som reflekteras eller sprids i troposfären innan de når antennen kallas troposfärvågor.
Markvåg eller ytvågförökning
En markvåg vinklar längs jordens yta. Dessa vågor är vertikalt polariserade. Så vertikala antenner är användbara för dessa vågor. Om en horisontellt polariserad våg sprids som en jordvåg på grund av jordens ledningsförmåga blir vågens elektriska fält kortslutet.
När markvågen rör sig bort från den sändande antennen dämpas den. För att minimera denna förlust måste överföringsvägen vara över marken med hög konduktivitet. Med hänsyn till detta tillstånd bör havsvatten vara den bästa ledaren men det observerades att stor lagring av vatten i dammar, sandig eller stenig mark visar maximala förluster.
Följaktligen är lågeffektiva sändare med hög effekt, som använder markvågsutbredning, företrädesvis placerade på havsfronter. Eftersom markförluster ökar snabbt med frekvens används denna utbredning praktiskt taget endast för signaler upp till frekvensen 2 MHz.
För sändning av medelvåg även om markvågor föredras överförs en viss energi till jonosfären. Men under dagtid absorberas energin helt av jonosfären och under natten reflekterar ionosfären energi tillbaka till jorden. Så all sändningssignal som tas emot under dagtid beror bara på markvåg.
Det maximala utbredningsområdet för markvågsproduktion beror inte bara på frekvensen utan också på sändarens kraft. När markvågor passerar över jordytan kallas de också Ytvågen.
SkyWave förökning
Varje lång radiokommunikation med medelhöga och höga frekvenser genomförs med hjälp av skywave-förökning. I detta läge används reflektion av EM-vågor från det joniserade området i den övre delen av jordens atmosfär för överföring av vågor till längre avstånd.
Denna del av atmosfären kallas jonosfär som ligger på cirka 70-400 km höjd. Ionosfären reflekterar EM-vågorna om frekvensen är mellan 2 och 30 MHz. Därför kallas detta förökningssätt också som kortvågsutbredning.
Det är möjligt att använda utbredningspunkt från punkt till punkt-kommunikation över långa avstånd. Med flera reflektioner av himmelvågor är global kommunikation över extremt långa avstånd möjlig.
Men en nackdel är att signalen som tas emot på mottagaren har bleknat på grund av ett stort antal vågor som följer ett stort antal olika vägar för att nå mottagningspunkten.
Rymdvågförökning
När vi har att göra med EM-vågor med frekvens mellan 30 MHz och 300 MHz, är rymdvågsutbredning användbar. Här egenskaper av Troposfär används för överföring.
När vi arbetar i rymdvågsutbredningsläge når vågen mottagningsantennen direkt från sändaren eller efter reflektion från troposfären som är närvarande cirka 16 km över jordytan. Därför består rymdvågsläget av två komponenter .i.e. direkt våg och indirekt våg .
Även om dessa komponenter sänds samtidigt med samma fas kan de nå inom fasen eller ut ur fasen med varandra vid mottagaränden beroende på de olika banlängderna. Således är signalstyrkan vid mottagarsidan vektorsumman av styrkorna för direkta och indirekta vågor.
Utrymmet vågutbredning läget används för förökning av mycket höga frekvenser.
Vilken av förökningen används för kortvågssändning
Kortvågssändning sker vanligtvis i frekvensområdet 1,7 - 30 MHz. Som vi har sett ovan förökas frekvenserna i detta intervall via Skywave-förökningsläge.
Beroende på frekvensen eller våglängden producerar de elektromagnetiska vågorna olika påverkade i olika material och anordningar. Därför de olika delarna av elektromagnetiskt spektrum används för olika applikationer. Vilken av vågutbredningen fascinerar dig? Tillämpning av vilket av förökningsläget du tycker är utmanande.
