1
RADIJO BANGOS IR JŲ PRAKTINIS TAIKYMAS Kintamų elektrinio Kintamų elektrinio ir magnetinio ir magnetinio laukų sklidimas aplinka vadinamas elektromagnetine elektromagnetine banga. 1864 metais metais elektroma elektromagneti gnetinių nių bangų bangų egzistav egzistavimą imą teoriškai teoriškai numatė numatė Džeimsas Džeimsas Klarkas Klarkas Maksvelas. Maksvelas. Eksperimentiškai elektromagnetines bangas atrado vokiečių fizikas Heinrichas Hercas. Hercas . Priklausomai nuo bangos ilgio, elektromagnetinės bangos skirstomos į kelis diapazonus : gama spinduliai, rentgeno spinduliai, ultravioletiniai spinduliai, šviesa, infraraudonieji spinduliai, mikrobangos bei radijo bangos. Radijo bangos
– elektromagnetinės bangos, bangos , kurių bangos ilgis didesnis nei 1 mm.
Mažiausio ilgio, 1 mm – 30 cm bangų diapazonas dar išskiriamas papildomai ir vadinamas mikrobangomis. mikrobangomis. Trumpesnių nei 1 cm bangų Žemės atmosfera beveik visai nepraleidžia. Nuo 5 cm iki 15 m radijo bangas Žemės atmosfera puikiai praleidžia. Tačiau pralaidumo riba iš ilgabangės pusės kinta priklausomai nuo Saulės aktyvumo bei paros laiko. Radijo bangos atsiranda bet kada, kai krūvį turinti dalelė juda su pagreičiu radijo dažniu. dažniu. Už radijo radijo bangas bangas trumpe trumpesnė snėss elektr elektroma omagne gnetin tinės ės bangos bangos – gama spindulia spinduliaii , rentgeno spinduliai, spinduliai, infraraudonieji bei ultravioletiniai spinduliai ir regimoji šviesa, šviesa, matoma žmonių. Kai radijo banga pasiekia laidininką, ji sukelia kintamą elektros srovę (įtampą), kuri, jei reikia, gali būti elektronikos sustiprinta. Paprasčiausiu atveju siųstuvas periodiškai nutraukia bangų spinduliavimą, tokiu būdu perduodamas trumpus bei ilgus impulsus ( Morzės Morzės abėcėlė abėcėlė). ). Perduodant garsą, radijo bangos stiprumas ( amplitudinė moduliacija) moduliacija) arba jos dažnis (dažnuminė ( dažnuminė moduliacija) moduliacija) sutartose ribose keičiasi žemesnio (garsinio) signalo dažnio taktu. Radijo ryšio principas
Siųstu Siųstuvo vo anteno antenoje je sukuriami aukšto dažnio elektromagnetiniai virpesiai. Elektromagnetiniai virpesiai erdvėje apie anteną sukuria į visas puses plin plinta tannčią čią toki tokioo pat pat daž dažnio nio elektromagnetinę bangą. Imtu Imtuvo vo ante anteno noje je elektroma elektromagneti gnetinė nė banga banga indukuoja indukuoja tokio pat dažnio dažnio elektroma elektromagneti gnetinius nius virpesius, virpesius, kurie ir yra užfiksuojami. •
•
•
– informacija perduodama ilgais ir trumpais elektromagnetinės bangos impulsais. Radiotelefoninis ryšys – elek elektro troma magn gnet etin inėm ėmis is bang bangom omis is perduodama kalba ir muzika. Televizija – atvaizdų perd perdav avim imas as elek elektro troma magn gnet etin inėm ėmis is bangomis. •
•
•
Radiotelegrafi Radiotelegrafinis nis ryšys
2
Nors žodis „radijas“ dažniausiai yra vartojamas apibūdinant šitą reiškinį, kiti informacijos perdavimo būdai, tokie kaip televizija, radiolokacija ir telefonas, taip pat naudoja radijo veikimo principus. Radijo bangų perdavimas dideliu atstumu
Kaip ir regimoji šviesa, radijo bangos gali tapti imtuvui „nematomos“ jei siųstuvo antena „pasislepia už horizonto“ (sakoma – palieka tiesioginio matomumo zoną). Ilgos (žemesnio dažnio) bangos turi savybę šiek tiek „užlinkti“, todėl jomis galima signalą perduoti ir kiek didesniu atstumu. Trumposios bangos turi savybę atsispindėti žemyn nuo viršutinių atmosferos sluoksnių (jonosferos), todėl jomis palankiomis sąlygomis galima susisiekti praktiškai bet kuriuo atstumu. Tačiau ryšio kokybė ir galimybė labai priklauso nuo atmosferos būklės. Stabilaus ryšio spinduliui padidinti siųstuvo ir imtuvo antenas naudinga iškelti kuo aukščiau (bokšto viršūnė gali būti matoma virš horizonto ir kai jo papėdės jau nematyti). Itin trumpos (pavyzdžiui, mobiliųjų telefonų) radijo bangos gali būti priimamos tik tiesioginio matomumo zonoje, todėl nestabiliai dirbant telefonui paprastai naudinga mėginti pakilti į aukštesnę vietą. Radijo bangų sklidimas
Radijo bangos keliauja (sklinda) oru bei vakuumu visiškai vienodai, nereikalaudamos papildomos energijos. Saulės radiacija iššaukia viršutinio atmosferos sluoksnio jonizaciją. Tas sluoksnis vadinamas jonosfera. Didėjant saulės radiacijai, daugėja laisvų elektronų ir jonų, todėl didėja ir sluoksnio elektrinis laidumas. Į jonosferą patekusi radijo banga lūžta, vyksta dalinis arba pilnas jos atspindėjimas. Aišku, dalis radijo bangos energijos yra sugeriama. Todėl priklausomai nuo jonosferos elektrolaidumo ir radijo bangos dažnio būna įvairus bangų sklidimas. Taigi radijo banga, nuo antenos nukeliavusi iki jonosferos, ten atsispindėjusi, gali pasiekti atstumą iki 4 000 km. Bet jei bangos daro keletą šuolių – atsispindi nuo jonosferos, tada nuo žemės, vėl nuo jonosferos ir t.t., ryšys gali būti užmegstas su radijo stotimi, esančia kitoje žemės pusėje. Radijo bangos sklinda trimis pagrindiniais būdais: •
Tiesia linija (kai nėra kliūčių, arba taip sklinda trumpabangis spinduliavimas).
•
Atspindėdamos pakaitomis tai nuo jonosferos, tai nuo Žemės paviršiaus (taip sklinda 3 MHz - 30 MHz radijo bangos).
•
Užlinkdamos už Žemės paviršiaus (taip daugiausia sklinda didžiausio ilgio radijo bangos).
3
Radijo bangų spektras Pavadinimas
Ekstremaliai žemas dažnis Superžemas dažnis Ultražemas dažnis Labai žemas dažnis Žemas dažnis
Trumpinys
ITU Dažnis ir juosta bangos ilgis
ELF
1
SLF
2
ULF
3
VLF
4
LF
5
Vidutinis dažnis MF
6
Aukštas dažnis HF
7
Labai aukštas dažnis
VHF
8
Ultraaukštas dažnis
UHF
9
SHF
10
EHF
11
Superaukštas dažnis Ekstremaliai aukštas dažnis
3–30 Hz 100,000 km – 10,000 km 30–300 Hz 10,000 km – 1000 km 300–3000 Hz 1000 km – 100 km 3–30 kHz 100 km – 10 km 30–300 kHz 10 km – 1 km (ilgosios bangos) 300–3000 kHz 1 km – 100 m (vidutinės bangos) 3–30 MHz 100 m – 10 m (trumposios bangos)
Naudojimo pavyzdžiai
Bendravimas su povandeniniais laivais. Bendravimas su povandeniniais laivais. Bendravimas su požeminėmis slėptuvėmis. Bendravimas su povandeniniais laivais, bevielis širdies darbo stebėjimas, radijo švyturiai gelbėjimuiso iš sniego lavinų. Radijo navigacija, laiko signalas, AM radijo ilgų bangų transliavimas. AM radijo (vidutinių bangų) transliavimas
trumpų bangų transliacija, bendravimas „per horizontą“ su orlaiviais. FM radijas, televizijos transliacija, 30–300 MHz tiesioginis žemė-lėktuvas, lėktuvas10 m – 1 m žemė bendravimas 300–3000 MHz Televzijos transliacija, mikrobangų 1 m – 100 mm krosnelės, mobilieji telefonai, (ultratrumposios bangos) bevielis LAN, Bluetooth, GPS 3–30 GHz Mikrobangų įrenginiai, bevielis 100 mm – 10 mm LAN, dauguma modernių radarų 30–300 GHz Radijo astronomija, didelio greičio 10 mm – 1 mm mikrobangų radijo transliavimas.
Radijo bangų taikymas praktikoje
Nuo pat radijo ryšio išradimo iki mūsų laikų pagrindinis radijo bangų naudojimas yra informacijos perdavimas nuo vieno punkto iki kito t.y. telefonija, kompiuteriniai tinklai, GSM ryšys, radiofonija, televizija, radiolokacija, radionavigacija (GPS - geografinės padeties nustatymas, radionavigacinės sistemos). Radijo bangos naudojamos taip pat radioteleskopuose – tai dangaus kūnų skleidžiamas radijo bangas priimantys specialūs prietaisai, radioastronomijoje,
4
radiotelemetrijoje – tai priemonės matuoti įvairius dydžius per atstumą (kosminiai aparatai, zondai negyvenamose, neprieinamose vietose), kibernetikoje, ligoms diagnozuoti, gydyti, maistui sterilizuoti, labai kietoms arba trapioms medžiagoms apdirbti, echolotuose – tai prietaisai vandens gyliui matuoti, ultragarsiniuose lokatoriuose – tai prietaisai kūnų buvimo vietai aptikti, defektoskopuose – tai prietaisai gaminių defektams aptikti, metalo detektoriuose – tai minų ieškikliai, distancinio valdymo įrenginiuose -
belaidėse pelėse, TV distancinio valdymo
blokeliuose, Bluetooth ryšyje ir kituose įvairiausiuose radijo bangomis valdomuose prietaisuose. Radijo bangų taikymas radijuje
Radijas yra technologija, kuri leidžia perduoti signalus elektromagnetinių bangų moduliavimu. Radiju taip pat vadinamas prietaisas radijo bangoms priimti. Radijo išradimas ir istorija
1893 m. Sent Luise, Misūryje, Nikolas Tesla pademonstravo pirmąją radijo transliaciją. Sakydamas kalbą Filadelfijos Franklino Institute ir Nacionalinėje Elektros Šviesos Asocijacijoje, jis apibūdino ir detaliai pademonstravo radijo ryšio veikimo principus. Aparate, kurį jis naudojo, buvo visi elementai, kurie buvo panaudoti radijo sistemose prieš pradedant naudoti vakuuminį vamzdelį . 1894 m. Didžiosios Britanijos fizikas, seras Oliveris Lodžas pademonstravo ryšių, naudojant radijo bangas, susekimo įrenginį, pavadintą bangų imtuvu, naudojimo galimybę vamzdžiu, užpildytu geležies drožlėmis, kuris buvo išrastas Temistoklio Kalzechio-Onesčio Fermo mieste Italijoje 1884 m. Eduardas Branlis iš Prancūzijos ir Aleksandras Popovas iš Rusijos vėliau išleido pagerintas bangų imtuvo versijas. A. Popovas, kuris sukūrė praktinę komunikacijos sistemą paremtą bangų imtuvu, yra dažnai savo tėvynainių laikomas radijo išradėju. 1896 m. Guljelmui Markoniui buvo suteiktas D. Britanijos patentas nr. 12039, Elektrinių impulsų ir signalų perdavimo aparatuose patobulinimas; kartais laikoma, jog tai yra pirmasis patentas radijo imtuvui. G. Markonio pirmasis radijo ryšys buvo truputį kurioziškas. Jis savo asistentą su imtuvu pasiuntė už keletos mylių, bet kadangi asistentas neturėjo siųstuvo, tai buvo paimtas medžioklinis šautuvas, kad patvirtintų radijo bangų sklidimą. Kai Markonis išgirdo asistento šūvį, suprato, kad radijo bangos nusklido ir buvo priimtos (1896 m.). Kad radijo bangos „nusklido“ toli tai dar nieko nereiškė - reikalinga buvo sugalvoti būdą, jog jos nuneštų informaciją. Tuo primityviu laikotarpiu informacijos pagrindinis „nešikas“ buvo dar anksčiau sukurta ir telegrafuose naudota Morzės (Samuel Finley Breese Morse) abėcėlė
5
(1830 m.). Morzės abėcėlė - labai paprastas dalykas: kiekviena raidė atitinka taškų ir brūkšnių kombinacijas, nes tais „tamsiais laikais“ nebuvo galimybių kitaip perduoti informacijos. Išradimo nauda buvo stulbinanti: išgelbėta keletas skęstančių laivų, o poliarinėms ekspedicijoms tai buvo, išties, vienintelis išsigelbėjimas. 1897 m. Nikola Tesla Jungtinėse Valstijose sukūrė ir užpatentavo, kai kuriuos tonacijos patobulinimus. JAV Patentų Biuras 1904 m. Guljelmui Markoniui suteikė radijo išradimo patentą, greičiausiai įtakotas Markonio finansinių rėmėjų JAV, tarp kurių buvo Tomas Edisonas ir Endriu Kernagis. 1909 m. Markonis su Karlu Ferdinandu Braunu, buvo apdovanoti Nobelio Premija už Fiziką , už „įnašą tobulinant radijo telegrafiją“. Kaip ten bebūtų, Teslos patentas (nr.
)
645576
1943 m. JAV Aukščiausiojo Teismo buvo pripažintas pirmesniu už Markonio, tačiau tai atsitiko jau po Teslos mirties. Kai kurie autoriai mano, kad tai buvo padaryta dėl finansinių priežasčių, kad leistų JAV Vyriausybei išvengti nuostolių apmokėjimo, kurių reikalavo Markonio kompanijos už jų patentų naudojimą per Pirmą Pasaulinį Karą . Markonis atidarė pirmą pasaulio „radijo“ gamyklą Hol Stryte, Čelmsfordas, Anglija 1898, pasamdydamas apie 50 žmonių. Apie 1900 m., Tesla sukūrė Vardenklaifo Bokšto infrastruktūrą ir reklamos tarnybas. 1903 m. bokšto konstrukcija buvo beveik baigta. Skirtingos teorijos egzistuoja apie tai kaip Tesla ketino pasiekti jo radijo sistemos tikslus (kaip kalbama, 200 kW sistemą). Sekantis puikus išradimas buvo
vakuuminio vamzdelio
ieškiklis, išrastas
Vestinghauso inžinierių. Per 1906 m. Kūčias Redžinaldas Fesendenas, naudodamas savo heterodinos principu, transliavo pirmąją radijo transliaciją istorijoje iš Brant Roko (Masačiūsetsas). Laivai jūroje girdėjo transliaciją, kuri apėmė Fesendeno grojamą dainą „O Holy Night“ su smuiku ir skaitė ištrauką iš Biblijos. Pirmoji pasaulio radijo naujienų transliacija buvo pradėta 1920 m. rūgpjūčio 31 d. radijo stoties 8MK Detroite, Mičigane. Pirmosios reguliarios pasaulio transliacijos prasidėjo 1922 m. iš Markonio Išradimų Centro Vritlyje netoli Čelmsfordo, Anglijoje. Ankstyvieji radijai transliacijos energiją leido per anglinį mikrofoną. Kol kai kurie ankstyvieji radijai naudojo kai kurias sustiprinimo rūšis su elektrine srove arba elementu, kol XX a. trečiojo dešimtmečio viduryje dauguma gaviklių rūšių buvo su detektoriniais imtuvais. Trečiąjame dešimtmetyje, sustiprintas vakuuminis vamzdis pakeitė tiek radijo imtuvą, tiek radijo siųstuvą .
6
Raida XX amžiuje:
Oro pajėgos naudojo komercines AM bangų radijo stotis navigacijai. Tai tęsėsi iki septintojo dešimtmečio pradžios, kai VHF Bekryptė Diapazono navigacijos sistema galiausiai tapo plačiai paplitusi (nors AM bangų stotys vis dar pažymėtos Jungtinių Valstijų aviacijos diagramose). XX a. ketvirtojo dešimtmečio pradžioje radijo mėgėjai išrado vienos šalinės juostos ir dažnių moduliaciją. Dešimtmečio pabaigoje jie tapo pripažintu komercinių radijų veikimo metodu. 1960 m. Sony įdiegė pirmą tranzistorinį radiją, pakankamai mažą kad tilptų į švarko kišenę ir galintį būti aprūpintam paprastu elementu. Jis buvo saugus, nes jame nebuvo degių detalių. Vėlyvajame septintajame dešimtmetyje, JAV tarptautinis telefonų tinklas pradėjo versti radijo bangas į skaitmeninius signalus. Aštuntajame dešimtmetyje LORAN tapo pagrindine radijo navigacine sistem. Netrukus, JAV Jūrų Pajėgos eksperimentavo su palydovų navigacija, pasiekdami Visuotinės Išsidėstymo Sistemos (GPS) išradimą bei paleidimą 1987 metais. Dešimto dešimtmečio pradžioje radijo mėgėjai eksperimentuotojai pradėjo naudoti kompiuterius su garso plokštėmis radijo signalų apdorojimui. 1994, JAV Armija ir JAV Gynybos departamento pažangių tyrimų projektų agentūra (DARPA) pradėjo projektą, kurio metu buvo sėkmingai pagamintas skaitmeninis radijas. Skaitmeninės transliacijos pradėtos pačioje dešimto dešimtmečio pabaigoje. Radijo bangų taikymas televizijoje
Nors daugelis žmonių mano, jog televizija buvo sukurta dvidešimtojo amžiaus viduryje, tai nėra taip. Pats televizijos pavadinimas pirmąkart buvo panaudotas rusų inžinieriaus Konstantino Perskio dar 1900 m. pasaulinės Paryžiaus parodos metu vykusiame tarptautiniame elektrotechnikos kongrese, o šio išradimo ištakas galima rasti dar praeitame amžiuje. Prie šios technikos srities atsiradimo prisidėjo daug įvairių žmonių, todėl į klausimą, kas išrado televiziją, matyt niekuomet nepavyks atsakyti taip, kad neliktų nepatenkintų atsakymu. Amerikiečiai mano, kad tas išradėjas buvo Farnsworthas, japonai - kad inžinierius iš Hamamatsu miesto Takayanagi, vengrai - kad jų tautietis, pirmosios knygos apie televiziją autorius D. von Mihaly, rusai - kad Peterburgo profesorius Borisas Rosingas ir taip toliau. Iš tiesų, reiktų skirti "priešistorinę" mechaninę televiziją nuo šiuolaikinės elektroninės televizijos. Pirmoji atsirado dar 1884 m., kai vokietis Nipkowas sugalvojo skenuoti vaizdus panaudojęs besisukantį metalinį diską, kuriame buvo išgręžtos spirale išdėstytos skylės. Diskui
7
kartą apsisukus kiekviena skylė pralėkdavo po vieną ryškiai apšviesto vaizdo liniją. Pro skyles praėjusią šviesą buvo galima registruoti fotodetektoriumi, atsiradusius elektros signalus perduoti laidais arba radijo bangomis ir atkurti kitame ryšio linijos gale. Pirmaisiais dviem mūsų amžiaus dešimtmečiais su panašiais įrenginiais "žaidė" daug įvairių šalių technikos mėgėjų. Bene pats energingiausias iš jų buvo škotas Johnas Bairdas. Jis ne tik vieną po kito konstravo vis naujus mechaninės televizijos aparatus, bet ir stengėsi su jais supažindinti platesnę visuomenę. Bairdas paprastai pastatydavo veikiančius savo aparatus didžiausiose Londono parduotuvėse, kur žmonės galėjo pirmąkart pamatyti naująjį "technikos stebuklą". Negana to, 1929 m. Bairdui netgi pavyko įtikinti kompaniją BBC pradėti transliuoti bandomąsias televizijos laidas trumpųjų bangų diapazone. Dabar galima tik įsivaizduoti, kokia buvo tų pirmųjų televizijos laidų vaizdo kokybė. Bairdo aparatų diskuose buvo tik po 30 skylių, taigi tik tiek eilučių (tiksliau - žiedų, nes vaizdo linijos buvo apskritimai) ir sudarė perduodamą vaizdą, o greitai besisukančius siųstuvo ir imtuvo diskus reikėjo tiksliai sinchronizuoti tarpusavyje. Mechaninei televizijai ilgai gyvuoti nebuvo lemta. Jau ketvirtajame dešimtmetyje ją pradėjo išstumti elektroninė televizija, kuri ir vaizdo perdavimui, ir jo atkūrimui naudojo vakuuminius elektronų vamzdelius. Ši televizija gimė Amerikoje, o jos "tėvai" buvo rusų emigrantas Vladimiras Kozma Zvorykinas (1889 - 1982) ir Aidaho valstijos fermerio sūnus Philo Farnesworthas (1906 - 1971). V. Zvorykinas susipažino su tuo metu nauju prietaisu - elektroniniu vamzdeliu dar studijų Peterburgo Politechnikos institute metu. Vėliau jis dirbo Paryžiuje garsaus fiziko Langevino grupėje, o 1919 atvyko į JAV. Tik po gero dešimtmečio jam pavyko rasti savo elektroninės televizijos idėjų rėmėją. Juo tapęs kompanijos RCA vadovas Davidas Sarnoffas iš viso į televizijos technikos kūrimą investavo apie 50 mln. dolerių. Zvorykinas sukūrė ir vaizdą elektros signalu verčiantį prietaisą "ikonoskopą" (1929), ir jį atkuriantį prietaisą "kineskopą" (1928). Nežiūrint to milijonieriui Sarnoffui už šių prietaisų licenzijas dar teko sumokėti P.Farnesworthui, kuris sugebėjo užpatentuoti juos anksčiau už Zvorykiną. Pastarojo biografai mėgsta kartoti legendą apie tai, kaip trylikametis berniukas išdėsto elektroninės televizijos principus savo chemijos mokytojui. Nežinia, kiek tame yra tiesos, bet tikrai žinoma, kad 1927 m., būdamas dvidešimt vienerių jis jau pademonstravo veikiančią, savo dirbtuvėlėse sukonstruotą elektroninės televizijos sistemą, o 1930 m. sugebėjo ją užpatentuoti.
8
P.Farnesworthas ir toliau labai produktyviai dirbo. Netgi ir dabartiniuose televizoriuose rasime apie 100 elementų, kuriuos jis sukūrė pirmasis. Antrasis pasaulinis karas laikinai sustabdė televizijos vystymąsi, bet iškart po karo šis išradimas pradėjo savo pergalingą žygį, besitęsiantį ir mūsų dienomis. Jau 1950 m. pasaulyje buvo virš 12 milijonų televizorių. Televizijos
ateitis
yra
skaitmeninė. Po penkerių dešimties metų senoji analoginė įranga turėtų išnykti. Tai liečia ir televizijos imtuvus, ir siųstuvus, ir kameras bei kitą televizijos programų kūrimo įrangą. Taip bus todėl, kad prie skaitmeninių standartų pereina visa elektronikos pramonė. Televizijos atveju tai labai pagerins vaizdo ir garso kokybę bei padidins kanalų skaičių. Be to skaitmeninė technika žiūrovams leis televizijos aparatus jungti prie Interneto ir patiems aktyviai įtakoti tai, kas juose yra rodoma. Pirmosios lietuviškos televizijos laidos iš Vilniaus pradėtos transliuoti 1957 m. balandžio 30 d. Tuomet bandomojoje televizijos programoje buvo parodyta Lietuvos kino studijos dokumentinė apybraiža „Tėviškė“ ir meninis filmas „Prologas“. Televizijos pradžia pasaulyje galima laikyti 1817 m., kai švedų mokslininkas Jensas Berselijus išrado fotoelementą, kuris šviesos impulsus paverčia elektros srove. Prie televizijos išradimo daug prisidėjo amerikietis Filis Farnsvertas, škotas Džonas Lodžis Berdas ir rusas Vladimiras Zvorykinas. 1926 m. D. L. Berdas Londone pirmą kartą pasauliui pademonstravo televizinę sistemą, veikusią Nipkovo principu (mechaninė televizija). 1930 m. Berlyne, remiantis šiuo principu, buvo paruoštos ir transliuotos bandomosios televizinės laidos. Jas priiminėjo ir Stasys Brašiškis, savo radijo laboratorijoje Šiauliuose pasigaminęs pirmąjį Lietuvoje televizorių. 1961 m. Šiauliuose buvo įkurta pirmoji Lietuvoje televizorių gamykla. 1963 m. spalio mėnesį joje buvo pagaminti pirmieji televizoriai „Temp-6“. 1970 m. Šiaulių televizorių gamykloje pradėta gaminti spalvotoji stacionari ir mobilioji televizinė aparatūra telecentrams, gamykla tapo pagrindinė šios aparatūros kūrėja ir gamintoja buvusioje Tarybų Sąjungoje. Aparatūra buvo moderni, kokybiška, gerai vertinama ir kitose pasaulio šalyse.
9
Parodoje „Lietuvos televizijai – 50“ demonstruojama studijinė televizinė aparatūra, jos blokai, televizijos retransliavimo aparatūra, įvairių modelių televizoriai, fotografijų albumai apie televizorių gamybą ir gamintojus Šiauliuose ir kt. Televizijos istorija: •
1923 m. Vladimiras Zvorykinas (rusų kilmės amerikietis) išrado ikonoskopo kamerą ir kineskopo vamzdį, kurie naudojami televizoriuje.
•
1926 m. škotas J. Bairdas pademonstravo elektromechaninę televizijos sistemą. Bell Labs perduoda televizijos pagalba kino filmą.
•
1927 m. 21 metų amerikiečių inžinierius P.T. Farnsworthas sukūrė pirmąją visiškai elektroninę televizijos sistemą.
•
1929 m. Londone atidaryta pirmoji televizijos studija.
•
1931 m. Elektroninės televizijos transliacijos pradėtos Los Andžele ir Maskvoje.
•
1937 m. BBC pradeda reguliariai transliuoti televizijos programas.
•
1938 m. Firma „Du Mont“ pradeda prekiauti pirmuoju buitiniu elektroniniu televizoriumi.
•
1950 m. Pradėtos spalvotos televizijos transliacijos.
•
1957 m. Televizija pradėta transliuoti Lietuvoje.
•
1975 m. Lietuvoje pradėtos spalvotos televizijos transliacijos. Radijo bangų taikymas radiolokacijoje
Objektų aptikimas ir jų buvimo vietos tikslus nustatymas radijo bangomis vadinamas radiolokacija . Visą tai atlieka radiolokatorius , arba radaras, naudojant kryptingą radijo signalų spinduliavimą ir atspindėtų signalų priėmimą. Radiolokatoriais nustatomos objektų koordinatės erdvėje, jų judėjimo kryptys ir greičiai. Radiolokatorių sudaro galingas ultratrumpųjų radijo bangų siųstuvas ir labai jautrus imtuvas, suderintas to paties dažnio bangoms priimti. Atsispindėjusią bangą sugauna arba ta pati siuntimo antena, arba kita, priimanti taip pat tiktai tam tikros krypties bangas. Antena esti paraboloido formos ir spinduliuoja labai siaurą radijo bangų pluoštą - radijo spindulį. Suprantama, reikia ypač kryptingų radijo bangų. Angos kampas, kuriame sukoncentruota pagrindinė spindulio galios dalis, apytiksliai turi būti lygus vienam laipsniui. Radijo spindulys siunčiamas periodiškais impulsais, trunkančiais apie 10
⁶
־s. Pasiuntusi impulsą, radaro antena
automatiškai persijungia į imtuvo režimą ir 10 ³-10 ־ ־s laukia sugrįžtant atsispindėjusio signalo.Per ⁴
tą pertrauką radijo signalas spėja pasiekti tolimą objektą ir sugrįžti. Kuo ilgesnės bangos priimamos, tuo šiurkštesnis gali būti radioteleskopo parabolės paviršius. Milimetrinėms bangoms priimti turi būti naudojamas vientisas veidrodis, o metrinėms bangoms užtenka vielinio tinklo. Atstumas S
10
randamas išmatavus laiką t, per kurį bangų impulsas pasiekia objektą ir grįžta atgal. Kadangi radijo bangų sklidimo greitis c = 3*10
⁸
m/s atmosferoje praktiš kai pastovus, S= ct/2. Atmosfera
sklindančias bangas išsklaido, ir imtuvą pasiekia tik labai nedidelė siųstuvo išspinduliuotos energijos dalis. Todėl radiolokatorių imtuvai priimtą signalą sustipriną milijonų milijoną (10 ²) kartų. Toks jautrus imtuvas turi būti išjungtas, kai siųstuvas siunčia bangų impulsus. Informaciją apdoroja laiko registratoriai ir kompiuteriai, o rezultatai perduodami į televizoriaus ekraną arba skaitmeninį tablo. Vieni kūnai arba jų dalys elektromagnetines bangas atspindi stipriau, kiti silpniau, todėl į lokatorių sugrįžta skirtingo stiprumo impulsai ir ekrane atsiranda įvairaus šviesumo taškai. Susilieję taškai sudaro aiškiai matomą vaizdą, kuriame galima atpažinti stebimą vietovę, lėktuvus, laivus ir kt..Didžiausią nuotolį, kuriuo galima aptikti lėktuvą ar raketą, riboja tik tiesioginio matomumo sąlygos.Trumpųjų bangų lokacinio matymo nuotolis yra didesnis negu ilgųjų. Radijo likatoriai nebūtinai turi dirbti impulsiniu režimu. Sakykime, lėktuvas skrenda greičiu v antenos kryptimi. Nuo jo visą laiką atsispindi lokatoriaus pasiųstas radijo spindulys. Dėl Doplerio efekto, priimamos bangos dažnis bus mažesnis, jei objektas tolsta nuo stebėtojo ir didesnis jei objektas artėja. Radiotechniniais metodais dažnio didumai randami gana tiksliai. Žinodami pasiųstos ir gautos bangos dažnius, galime apskaičiuoti objekto judėjimo greitį. pagal formulę: ʋ
(1+2v/c) Iš šios formulės seka: v=c(
ʋ
-
ʋ
)/2
ʋ
ʋ
=
. Techninis aptarnavimas tokių objektų, kaip
požeminiai vamzdynai ir elektros kabeliai yra gana sudėtingas. Atsiradus gedimui tokioje sistemoje laibai sunku nustatyti gedimo vieta. Tokiu atveju padeda radiolokacija. Galima nustatyti kabelių , požeminių šilumos, dujų ar vandens komunikacijų radimosi gylį ir išdėstymo konfiguraciją. Tai remonto atveju padeda sumažinti žemės darbų išlaidas. Radijolokacijos pagalba galima nustatyti ir minėtų komunikacijų pažeidimų vietas. Radiolokaciniai metodai naudingi ir kritulių paieškai ir padeda susipažinti su debesų vidine sandara. Radaras siunčia elektromagnetinį impulsą į atmosferą ir, jei jo kelyje pasitaiko kokie nors krituliai, elektromagnetinio impulso energijos dalis išsklaidoma, o dalis atspindi ir grįžta į radaro anteną. Šie grįžtantys signalai formuoja radiolokacinį vaizdą. Spalvoto radiolokacinio atspindžio vieta parodo vietą, kurioje iškrenta krituliai. Skirtingos spalvos rodo kritulių intensyvumą. Tik radiolokacijos pagalba sunku nustatyti tipą, nes sniegas ir smulkus lietus duoda labai panašų radiolokacinį vaizdą. Labai ryškų radiolokacinį vaizdą duoda kruša. Paprastai radiolokacinis spindulys siunčiamas mažu kampu, todėl tolstant nuo radaro, spindulys vis labiau kyla nuo žemės paviršiaus. Esant tokiai situacijai, radiolokaciniai signalai atsispindėję nuo objektų arti radaro, rodo oro srovių judėjimą arčiau žemės paviršiaus, o signalai atsispindėję nuo tolesnių objektų - oro srovių judėjimą aukštesniuose sluoksniuose.Šiuolaikiniame radiolokaciniame displėjuje atstumas nuo radaro matosi kaip vertikaliai, taip ir horizontaliai. Pagal sudarytą metodiką galima nustatyti vėjo greitį ir kryptį. Radioteleskopai dirba panašiu principu kaip ir radiolokatoriai.
11
Kosmines radio bangas 1931 m. atsitiktinai atrado K. Janskis. Tyrinėdamas atmosferos trukdymus jis pastebėjo, kad kai kurie dangaus kūnai spinduliuoja radijo bangas. Per žemės atmosferą sklinda bangos, kurių ilgis ( dažnis) tarp 1mm (300GHz) ir 200m (10MHz).
12
Siųstuvo struktūrinė schema
Mikrofonas garsą verčia tokio pat dažnio elektromagnetiniais virpesiais, kurie vadinami žemo dažnio (ŽD) virpesiais ŽD virpesius sumaišo su AD virpesiais – procesas vadinamas moduliacija Kuria aukšto dažnio (AD) neslopinamus elektromagnetinius virpesius.
M
Moduliatorius Aukšto dažnio generatorius
Virpesių oscilogramos
Garsiniai žemo dažnio (ŽD) virpesiai: Aukšto dažnio (AD) vrpesiai:
Moduliuoti virpesiai (amplitudinė moduliacija):
Siųstuvo antena spinduliuoja moduliuotas elektromagnetines bangas.
13
Radijo imtuvo struktūrinė schema
Imtuvo antenoje moduliuotos elektromagnetinės bangos indukuoja r tokių pat dažnių elektromagnetinius virpesius.
Iš įvairaus dažnio elektromagnetinių virpesių išskiria vienus reikiamo dažnio virpesius. Virpesių kontūras
Detektorius
ŽD virpesius atskiria nuo AD virpesių – procesas vadinamas detekcija.
Garsiakalbis ŽD elektromagnetinius virpesius paverčia garsu
TV siųstuvo struktūrinė schema
Mikrofonas garsą verčia tokio pat dažnio elektromagnetiniais virpesiais, kurie vadinami žemo dažnio (ŽD) virpesiais Kamera vaizdą verčia Kamera elektromagnetiniais virpesiais – video signalais. ŽD virpesius bei video signalus sumaišo su AD virpesiais.
M
Moduliatorius Aukšto dažnio generatorius
Kuria aukšto dažnio (AD) neslopinamus elektromagnetinius virpesius.
Elektroninis vamzdis
Siųstuvo antena spinduliuoja moduliuotas elektromagnetines bangas.
14
Katodas – spinduliuoja elektronus.
Stiklinis balionas. Viduje vakuumas.
Anodas – suformuoja elektronų
Ekranas.
pluoštą (spindulį).
Elektronų valdymo plokštės.
Padengtas liuminoforu – medžiaga, kuri veikiama elektronų švyti. Elektronų sukeltas švytėjimas.
Elektronų spindulys.
Televizoriaus struktūrinė schema
Imtuvo antenoje moduliuotos elektromagnetinės bangos indukuoja tokių pat dažnių elektromagnetinius virpesius.
Iš įvairaus dažnio elektromagnetinių virpesių išskiria vienus reikiamo dažnio virpesius. Virpesių kontūras
Detektorius
ŽD virpesius bei video signalus atskiria nuo AD virpesių.
Kineskopas
Garsiakalbis ŽD elektromagnetinius virpesius paverčia garsu
Video signalus paverčia vaizdu.
15
Radiolokacija
Objektų aptikimas ir atstumo iki jų matavimas naudojant radijo bangas.
Išspinduliuotos bangos Atspindėtos bangos Radiolokatorius (radaras)
