Борис Крук - ...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь

Из теории известно: для эффективного излучения электромагнитной волны антенной ее размеры должны быть соизмеримы с длиной волны. А теперь представьте, что вы слушаете передачи на волне 2 000 м. Ясно, что построить антенну даже в 2 раза меньшей высоты вряд ли удастся. Сейчас в радиовещании применяются антенны высотой 75-300 м. Надо сказать, что это довольно дорогие и громоздкие сооружения в виде стальных башен, установленных на изоляторах, или стальных мачт, поддерживаемых оттяжками.

Длинные волны возбуждаются колебаниями с частотами 30-300 кГц. В этом диапазоне не могут работать, не мешая друг другу, много радиостанций. Действительно, если частоты, на которых они вещают, разнести друг от друга на 10 кГц (чтобы не прослушивались соседние радиостанции), то в отведенный диапазон "влезет" всего 26 радиовещательных станций.

Продолжим наше путешествие. Следующий диапазон — средневолновый. Но и здесь в дневные часы прослушивается мало радиостанций. Зато ночью их число возрастает: мы начинаем слышать дальние станции. Это объясняется тем, что средние волны имеют меньшую длину (1000-100 м) и, распространяясь поэтому не только по поверхности Земли, но и во все стороны, "наталкиваются" на ионосферу, отражаются от нее и перекрывают тем самым большие расстояния. Днем же под воздействием лучей Солнца нижний, отражающий слой ионосферы разрушается и радиоволны поглощаются верхними ее слоями.

Вещание на средних волнах мало чем отличается от вещания на длинных волнах. Так же требуются мощные радиопередатчики, применяются те же громоздкие антенные сооружения, по-прежнему "тесным" оказывается частотный диапазон 0,3–3 МГц.

Короткие волны (100-10 м) могут многократно отражаться от ионосферы и поверхности Земли и огибать нашу планету. Поэтому на коротких волнах даже сигнал маленькой радиолюбительской станции при благоприятных условиях можно принять в любой точке земного шара. Для вещания на таких волнах требуется значительно меньшая мощность передатчика. Существенно уменьшаются размеры антенн. В диапазоне частот 3-30 МГц. соответствующем коротким волнам, даже в дневное время мы ловим десятки радиостанций, а ночью, когда прохождение волн лучше, прослушивается так много станций, что эфир начинает казаться "тесным".

В то же время всем нам хорошо знакомы внезапные ухудшения качества радиоприема на коротких волнах. Бывает даже, что радиостанции исчезают на время от нескольких секунд до нескольких минут. Это дает себя знать неприятное явление — замирание. Передающая антенна излучает волны не в одном направлении, а во многих, поэтому на ионосферу падает не один луч, а как бы пучок лучей. В приемную антенну приходят волны, которые распространялись разными путями. Взаимодействуя, они то "гасят", то усиливают друг друга.

Последний диапазон радиоволн — ультракоротковолновый. В нем размещаются волны длиной от 10 м до 0,3 мм. Это очень широкий диапазон. Поэтому ультракороткие волны подразделяют на метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые. Первые из них занимают частоты 30-300 МГц, а последние — 30 000-1 000 000 МГц. Для таких сверхвысоких частот (принято сокращение СВЧ) введены специальные обозначения: гигагерцем (ГГц) называют каждую тысячу мегагерц, а терагерцем (ТГц) — каждую тысячу гигагерц. Таким образом, миллиметровым волнам соответствуют частоты 30 ГГц-1 ТГц.

Ультракороткие волны не отражаются от ионосферы и почти не поглощаются ею. Они ведут себя подобно лучам света: пронизывают ионосферу и уходят в космос. В атмосфере Земли существует всего два "окна". Одно из них — в области видимого света. Им человечество пользуется уже тысячи лет, изучая звезды в телескоп. Второе — "радиоокно" в области УКВ. Оно обнаружено только в XX в. благодаря развитию техники радиосвязи. Именно с помощью этого "окна" осуществляется связь с космическими кораблями.

Из-за "прямолинейного" характера распространения ультракоротких волн связь на них возможна только до тех пор, пока антенна приемника "видит" антенну передатчика. Если на пути волны встречается препятствие (высокий дом, гора, лес), связь становится невозможной. "Зачем же тогда наносить на шкалы современных радиоприемников волны этого диапазона, — спросит наблюдательный читатель, — если их невозможно принимать так же, как длинные, средние и короткие? Дело в том, что "необъятный" частотный диапазон ультракоротких волн очень привлекателен для радио- и телевизионного вещания. Во-первых, в нем могут работать с большим разносом частот, не мешая друг другу, сотни радиостанций. При этом чем большая полоса частот отводится радиостанции, тем легче сохранить все самые тончайшие оттенки транслируемых звуков. В настоящее время на ультракоротких волнах ведется высококачественное стереофоническое вещание на обычные радиоприемники. Во-вторых, только в таком широком диапазоне и можно организовать телевизионное вещание. Что же касается выполнения условия "прямой видимости", то не остается ничего иного, как поднять антенну как можно выше. Например, Останкинская телевизионная башня "вытянулась" вверх на 525 м.