Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (РА)"

Радиосвязь

Радиосвя'зь,электросвязь посредством радиоволн. Для осуществления Р. в пункте, из которого ведётся передача сообщений (радиопередача), размещают радиопередающее устройство, содержащее радиопередатчик и передающую антенну, а в пункте, в котором ведётся приём сообщений (радиоприём), – радиоприёмное устройство, содержащее приёмную антенну и радиоприёмник. Генерируемые в передатчике гармонические колебания с несущей частотой, принадлежащей какому-либо диапазону радиочастот (см. Радиоволны), подвергаются модуляции в соответствии с передаваемым сообщением (см. Модуляция колебаний). Модулированные радиочастотные колебания представляют собой радиосигнал. От передатчика радиосигнал поступает в передающую антенну, посредством которой в окружающем антенну пространстве возбуждаются соответственно модулированные электромагнитные волны. Распространяясь, радиоволны достигают приёмной антенны и возбуждают в ней электрические колебания, которые поступают далее в радиоприёмник. Принятый т. о. радиосигнал очень слаб, т.к. в приёмную антенну попадает лишь ничтожная часть излученной энергии (см. Распространение радиоволн). Поэтому радиосигнал в радиоприёмнике поступает в электронный усилитель, после чего он подвергается демодуляции, или детектированию; в результате выделяется сигнал, аналогичный сигналу, которым были модулированы колебания с несущей частотой в радиопередатчике. Далее этот сигнал (обычно дополнительно усиленный) преобразуется при помощи соответствующего воспроизводящего устройства в сообщение, адекватное исходному.

  В месте приёма на радиосигнал могут накладываться электромагнитные колебания от посторонних источников радиоизлучений, способные помешать правильному воспроизведению сообщения и называемые поэтому помехами радиоприёму. Неблагоприятное влияние на качество радиосвязи могут оказывать также изменение во времени затухания радиоволн на пути распространения от передающей антенны к приёмной (см. Замирания) и распространение радиоволн одновременно по двум или нескольким траекториям различной протяжённости; в последнем случае электромагнитное поле в месте приёма представляет собой сумму взаимно смещенных во времени радиоволн, интерференция которых также вызывает искажения радиосигнала. Поэтому и эти явления относят к категории помех радиоприёму. Их влияние на приём радиосигналов особенно велико при связи на больших расстояниях. Широкое распространение Р. и использование радиоволн в радиолокации,радионавигации и др. областях техники потребовали обеспечения одновременного функционирования без недопустимых взаимных помех различных систем и средств, использующих радиоволны, – обеспечения их электромагнитной совместимости.

  Распространение радиоволн в открытом пространстве делает возможным в принципе приём радиосигналов, передаваемых по линиям радиосвязи, лицами, для которых они не предназначены (радиоперехват, радиоподслушивание); в этом – недостаток Р. по сравнению с электросвязью по кабелям, радиоволноводам и др. закрытым линиям. Тайна телефонных переговоров и телеграфных сообщений, предусматриваемая уставом связи СССР, соответствующими правилами др. стран и международными соглашениями, обеспечивается в необходимых случаях применением автоматических средств засекречивания радиосигналов (кодирование и др.).

  Попытки осуществить Р. предпринимал ещё Т. А. Эдисон в 80-е гг. 19 в. (им получен соответствующий патент), до открытия в 1888 электромагнитных волн Г. Герцем; хотя работы Эдисона не имели практического успеха, они способствовали появлению др. работ, направленных на реализацию идеи беспроводной связи. Герцем был создан искровой излучатель электромагнитных волн, который (с последующими различными усовершенствованиями) в течение нескольких десятилетий оставался наиболее распространённым в Р. видом радиопередатчика. Возможность и основные принципы Р. были подробно описаны У. Круксом в 1892, но в то время ещё не предвиделось скорой реализации этих принципов. Развитие Р. началось после того, как в 1895 А. С. Поповым, а годом позже Г. Маркони были созданы чувствительные приёмники, вполне пригодные для осуществления сигнализации без проводов, т. е. для Р. Первая публичная демонстрация Поповым работы созданной им радиоаппаратуры и беспроводной передачи сигналов с её помощью состоялась 7 мая 1895, что даёт основание считать эту дату фактическим днём появления Р.

  Приёмник Попова не только оказался пригодным для Р., но и (с некоторыми дополнительными узлами) был впервые успешно применен им в том же 1895 для автоматической записи грозовых разрядов, чем было положено начало радиометеорологии. В странах Западной Европы и США была развёрнута активная деятельность по использованию Р. в коммерческих целях. Маркони в 1897 зарегистрировал в Англии Компанию беспроводного телеграфирования и сигнализации, в 1899 основал Американскую компанию беспроводной и телеграфной связи, а в 1900 – Международную компанию морской связи. В декабре 1901 им была осуществлена радиотелеграфная передача через Атлантический океан. В 1902 в Германии производство оборудования для Р. организовал А. Слаби (совместно с Г. Арко), а также К. Ф. Браун. Очевидное огромное значение Р. для военных флотов и для морского транспорта, а также гуманистическая роль Р. (при спасании людей с кораблей, потерпевших крушение) стимулировали развитие её во всём мире. На 1-й Международной административной конференции в Берлине в 1906 с участием представителей 29 стран были приняты регламент радиосвязи и международная конвенция, вступившая в силу с 1 июля 1908. В регламенте было зафиксировано распределение радиочастот между разными службами Р. (см. ниже). Было основано Бюро регистрации радиостанций и установлен международный сигнал бедствия SOS. На международной конференции в Лондоне в 1912 было несколько изменено распределение частот, уточнён регламент и учреждены новые службы: радиомаячная, передачи сводок погоды и передачи сигналов точного времени. По решению радиоконференции 1927 было запрещено применение искровых радиопередатчиков, создававших излучение в широком спектре частот и препятствовавших тем самым эффективному использованию радиочастот; искровые передатчики были оставлены только для передачи сигналов бедствия, поскольку широкий спектр излучения радиоволн увеличивает вероятность их приёма. С 1915 до 50-х гг. аппаратура для Р. развивалась главным образом на основе электронных ламп; затем были внедрены транзисторы и др. полупроводниковые приборы.

  До 1920 в Р. применялись преимущественно волны длиной от сотен м до десятков км. В 1922 радиолюбителями было открыто свойство декаметровых (коротких) волн распространяться на любые расстояния благодаря преломлению в верхних слоях атмосферы и отражению от них. Вскоре такие волны стали основным средством осуществления дальней Р. Для приёма передаваемых т. о. сигналов, приходящих с больших расстояний, служат чувствительные приёмники и большие, сравнительно остронаправленные антенные сооружения, занимающие большую территорию, т. н. антенное поле (подобные же сооружения используются и для излучения декаметровых волн). Для ослабления радиопомех приёмное оборудование размещается в стороне от городов и вдали от радиопередатчиков, на специальных приёмных радиоцентрах. Радиопередающие устройства также группируются – на передающих радиоцентрах. Те и другие связаны с находящимся в городе центральным телеграфом, откуда поступают передаваемые и куда транслируются принимаемые сигналы.

  В 30-е гг. были освоены метровые, а в 40-е – дециметровые и сантиметровые волны, распространяющиеся в основном прямолинейно, не огибая земной поверхности (т. е. в пределах прямой видимости), что ограничивает прямую связь на этих волнах расстоянием в 40—50 км. Поскольку ширина диапазонов частот, соответствующих этим длинам волн, – от 30 Мгц до 30 Ггц — в 1000 раз превышает ширину всех диапазонов частот ниже 30 Мгц (волны длиннее 10 м), то они позволяют передавать огромные потоки информации, осуществляя многоканальную связь. В то же время ограниченная дальность распространения и возможность получения острой направленности с антенной несложной конструкции позволяют использовать одни и те же длины волн во множестве пунктов без взаимных помех. Передача на значительные расстояния достигается применением многократной ретрансляции в линиях радиорелейной связи или с помощью спутников связи, находящихся на большой высоте (около 40 тыс. км) над Землёй (см. Космическая связь). Позволяя вести на больших расстояниях одновременно десятки тысяч телефонных разговоров и передавать десятки телевизионных программ, радиорелейная и спутниковая связь по своим возможностям являются несравненно более эффективными, чем обычная дальняя Р. на декаметровых волнах, значимость которой соответственно уменьшается (за ней, например, остаётся роль полезного резерва, а также роль средства связи на направлениях с малыми потоками информации).

  При большой мощности радиопередатчика (десятки квт) Р. на метровых волнах в узкой полосе частот (несколько кгц) возможна на расстояниях ~ 1000 км за счёт рассеяния волн в ионосфере (см. Ионосферная радиосвязь). Пользуются также отражением радиоволн от ионизованных следов метеоров, сгорающих в верхних слоях атмосферы (см. Метеорная радиосвязь), но при этом передача информации идёт с перерывами, что не позволяет осуществлять телефонных переговоры.

  Малая часть энергии излучения на дециметровых и сантиметровых волнах может также распространяться за пределы горизонта (на расстояния в сотни км) благодаря электрической неоднородности тропосферы. Это позволяет при сравнительно большой мощности передатчиков (порядка нескольких квт) строить линии радиорелейной связи с расстоянием между промежуточными станциями в 200—300 км и более (при сужении частотного спектра излучения, т. е. уменьшении объёма передаваемой информации, см. Тропосферная радиосвязь).

  Линии Р. используются для передачи телефонных сообщений, телеграмм, потоков цифровой информации и факсимиле, а также и для передачи телевизионных программ (обычно на метровых и более коротких волнах). По назначению и дальности действия различают международные и внутрисоюзные общегосударственные линии Р. Внутрисоюзные линии делятся на магистральные (между столицей СССР и столицами союзных республик, краевыми и областными центрами, а также между последними) и зоновые (внутриобластные и внутрирайонные). Развитие линий Р. планируется с учётом вхождения Р. в Единую автоматизированную систему связи страны.

  Организационно-технические мероприятия и средства для установления Р. и обеспечения её систематического функционирования образуют службы Р., различаемые по назначению, дальности действия, структуре и др. признакам. В частности, существуют службы: наземной и космической Р. (к космической Р. относят все виды Р. с использованием одного или нескольких спутников или иных космических объектов); фиксированной (между определёнными пунктами) и подвижной (между подвижной и стационарной радиостанциями или между подвижными радиостанциями); радиовещания и телевидения. Для производственных и специальных служебных надобностей имеются ведомственные службы Р. в некоторых министерствах и организациях (например, в гражданской авиации, на ж.-д., морском и речном транспорте, в службах пожарной охраны, милиции, медицинской службе городов), а также внутрипроизводственная связь на промышленных и с.-х. предприятиях, в некоторых учреждениях и т.д. (см. также Радиостанция низовой связи). Большое значение имеет Р. в вооружённых силах.

  Лит.: Регламент радиосвязи, М., 1975; Изобретение радио. А. С. Попов. Документы и материалы, под ред, А. И. Берга, М., 1966; Развитие связи в СССР. 1917—1967, под ред. Н. Д. Псурцева, М., 1967: Чистяков Н. И., Хлытчиев С. М., Малочинский О. М., Радиосвязь и вещание, М., 1968; Гусятинский И. А., Пирогов А. А., Радиосвязь и радиовещание, М., 1974.

  Н. И. Чистяков.

Радиосенсибилизация

Радиосенсибилиза'ция (от радио... и лат. sensibilis – чувствительный), искусственное увеличение радиочувствительности биологических объектов; сопровождается усилением повреждающего действия ионизирующих излучений. Существует 3 основных способа Р.: уменьшение собственных радиозащитных возможностей клеток и организмов (например, путём химического связывания эндогенных тиолов, сопровождающегося увеличением окислительно-восстановительного потенциала в клетках); подавление репарации от лучевых повреждений (например, с помощью акрифлавипа, кофеина или химических агентов, нарушающих окислительное фосфорилирование в клетках, а также путём гормонального подавления регенерации кроветворной и лимфоидной ткани); создание для облученных объектов неблагоприятных условий культивирования или содержания, что часто приводит к усилению последствий облучения. Разработка методов Р. имеет значение для увеличения эффективности лучевой терапии злокачественных образований, лучевой стерилизации и др.

  В. И. Корогодин.

Радиоспектрометр

Радиоспектро'метр (радиоспектрограф) в радиоастрономии, устройство для исследования спектра космического радиоизлучения, принимаемого радиотелескопом. Применяется главным образом для исследования спектральных радиолиний, образующихся в межзвёздной среде. В состав Р. входят: высокочувствительный супергетеродинный радиоприёмник, анализатор спектра и регистрирующее устройство. В приёмнике высокочастотные электрические колебания, вызванные исследуемым излучением, усиливаются и преобразуются к частотам, на которых работает анализатор. Наибольшее распространение получили многоканальные анализаторы с узкополосными фильтрами, настроенными на разные частоты исследуемого участка спектра. На выходе каждого фильтра регистрируется сигнал, пропорциональный мощности электрических колебаний, прошедших через фильтр. Обычно в Р. предусмотрены устройства для исключения влияния непрерывного спектра космических радиоисточников и собственных шумов приёмника.

  Основными параметрами Р. являются разрешающая способность по частоте Df_p и чувствительность. В Р. с фильтровыми анализаторами Df_p определяется шириной полосы частот, пропускаемых узкополосным фильтром. В зависимости от ширины наиболее узких деталей исследуемого спектра значения Df_p составляют от 10² до 10⁶гц. Чувствительность Р. определяется формулой DР =

, где DР – минимальная измеряемая мощность, осреднённая в полосе Df_p, a — коэффициент порядка единицы, Р – суммарная мощность шумов приёмника и принимаемого излучения, Т — время интегрирования выходных сигналов, выраженное в сек. Для повышения чувствительности Р. применяются малошумящие квантовые или параметрические усилители и длительное (до нескольких часов) интегрирование выходных сигналов.

  Лит.: Дрейк Ф. Д., Радиоастрономические приемники и их калибровка, в книге: Телескопы, пер. с англ., М., 1963; Рыжков Н. Ф., Аппаратурные методы радиоспектроскопии межзвёздной среды, «Астрофизические исследования», 1974, т. 6.

  Н. Ф. Рыжков.

Радиоспектроскопия

Радиоспектроскопи'я, совокупность методов исследования строения вещества, а также физических и химических процессов в нём, основанных на резонансном поглощении радиоволн. Р. изучает вещество в твёрдом, газообразном и жидком состояниях. Ряд исследований структуры атомов и молекул осуществлен с помощью молекулярных и атомных пучков, когда взаимодействие между частицами практически отсутствует. Р. отличается от оптической спектроскопии,инфракрасной спектроскопии и мёссбауэровской g-спектроскопии (см. Мёссбауэра эффект) малыми энергиями поглощаемых квантов. Это позволяет изучать тонкие взаимодействия в веществе, вызывающие очень малые расщепления энергетических уровней. Кроме того, в Р. при одновременном облучении вещества радиоволнами нескольких различных резонансных частот можно изменять относительную населённость уровней энергии и наблюдать переходы, замаскированные обычно побочными взаимодействиями.

  В Р. существует несколько обособленных направлений.

  Микроволновая спектроскопия исследует переходы между уровнями энергии, обусловленными: либо вращательными движениями молекул, обладающих постоянным дипольным электрическим моментом; либо тонкой структурой колебательных уровней, вызванной инверсными движениями в молекулах типа аммиака (см. Молекулярный генератор); либо тонкой структурой вращательных уровней, связанной с взаимодействием квадрупольных моментов ядер с неоднородными молекулярными электрическими полями. Т. к. в жидкости и твёрдом теле свободное вращение молекул заторможено, то в микроволновой Р. исследуются газы. Резонансное поглощение обычно наблюдается в диапазоне частот 10¹⁰—10¹¹гц (микроволны).

  Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) – резонансное поглощение радиоволн, обусловленное переходами между уровнями энергии, возникающими при взаимодействии магнитных моментов ядер с внешним магнитным полем Н. Частота этих переходов w =  gН, где g – отношение магнитного момента ядра к его спину. В поле Н = 10⁴гс ЯМР наблюдается в интервале частот 1—50 Мгц. Линии ЯМР уширяются и расщепляются из-за взаимодействия ядер друг с другом и с электронными оболочками (спектр ЯМР). В твёрдых телах спектр ЯМР в основном обусловлен прямым взаимодействием между магнитными дипольными моментами ядер, а для ядер со спином I > ¹/₂ также взаимодействием их электрического квадрупольного момента с неоднородными электрическими молекулярными и кристаллическими полями. Эти магнитные переходы наблюдаются и в отсутствии внешнего магнитного поля (ядерный квадрупольный резонанс, ЯКР). Ширина спектральной линии ЯМР в твёрдом теле около 10⁴гц (ЯМР низкого разрешения). В жидкости и газе тепловое движение частиц усредняет указанные взаимодействия, линия ЯМР резко сужается, например до 10^-2 гц в чистых органических жидкостях (ЯМР высокого разрешения). Спектр в этом случае определяется магнитными полями электронных оболочек и косвенным взаимодействием между ядерными спинами (через электронные оболочки).

  Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) – резонансное поглощение радиоволн, обусловлено переходами между уровнями, возникающими при взаимодействии с внешним магнитным полем Н магнитных моментов неспаренных электронов атомов, ионов и свободных радикалов, а также магнитных моментов носителей тока в металлах и полупроводниках. Частота ЭПР пропорциональна внешнему полю, например при Н = 10⁴ гс w ~ 10¹⁰—10¹¹гц. Линии ЭПР расширяются и расщепляются из-за взаимодействия электронов с внутренними полями в кристаллах, с электронным окружением в свободных радикалах и с электронами проводимости в металлах и полупроводниках. Это приводит к появлению спектра ЭПР. Дополнительное расщепление спектральной линии ЭПР может происходить из-за взаимодействия электронов с ядрами, обладающими магнитными моментами.

  Циклотронный резонанс (ЦР) наблюдается в металлах и полупроводниках, помещенных в магнитное поле Н, при совпадении частоты волны с циклотронной частотой носителей тока. Он обусловлен переходами между орбитальными уровнями электронов проводимости, образованных их взаимодействием с полем Н. Спектр ЦР в металлах определяется энергетическим спектром электронов проводимости в полупроводниках, зонной структурой, концентрацией, подвижностью и эффективной массой электронов и дырок.

  Ферромагнитный резонанс (ФР), ферримагнитный резонанс и антиферромагнитный резонанс (АФР). В магнитоупорядоченных средах наблюдается резонансное поглощение радиоволн, связанное с коллективным движением магнитных моментов электронов. Диапазон резонансных частот обычно 10¹⁰—10¹³гц. Спектр определяется взаимодействием электронов с внешним магнитным полем, анизотропией и размагничивающими факторами, а в антиферромагнетиках также обменным взаимодействием.

  Методы Р. используются для изучения структуры молекул и характера молекулярного движения в жидкостях и твёрдых телах, химической кинетики, механизма химических реакций, зависимости реакционной способности от молекулярного и стереохимического строения (ЯМР, ЭПР), энергетического спектра и свойств полупроводников металлов (ЯМР, ЭПР, ЦР), а также магнетиков (ФР) и антиферромагнетиков (АФР), биологических процессов и физиологически активных веществ (ЯМР, ЭПР). ЯМР, ЭПР применяются для контроля и управления химико-технологическими процессами. Приборы для исследования спектров ЭПР, ЯМР и др. называются радиоспектроскопами или радиоспектрометрами.

  Лит.: Альтшулер С. А., Козырев Б, М., Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп, 2 изд., М., 1972; Таунс Ч., Шавлов А., Радиоспектроскопия, пер. с англ., М., 1959; Эмсли Дж., Финей Дж., Сатклиф Л., Спектроскопия ядерного магнитного резонанса высокого разрешения, пер. с англ., М., 1969; Абрагам А., Ядерный магнетизм, пер. с англ., М., 1968.

  А. М. Прохоров.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (РА)"