SADRŽAJ
SADRŽAJ.......................................................................................................................... 1
UVOD................................................................................................................................ 2
ELEKTROMAGNETNI TALASI..................................................................................... 3
NAJVAŽNIJE KARAKTERISTIKE ELEKTROMAGNETNIH TALASA.................... 5
PROSTIRANJE ELEKTROMAGNETNIH TALASA..................................................... 6
ZEMLJINA ATMOSFERA.............................................................................................. 7
OSNOVNE OSOBINE PROSTIRANJA ELEKTROMAGNETNIH TALASA............... 9
REFLEKSIJA................................................................................................................... 10
DIFRAKCIJA.................................................................................................................. 11
DISPERZIJA................................................................................................................... 12
APSORPCIJA.................................................................................................................. 12
PODJELA ELEKTROMAGNETNIH TALASA............................................................ 12
PROSTIRANJE DUGIH TALASA................................................................................. 13
PROSTIRANJE SREDNJIH TALASA........................................................................... 14
PROSTIRANJE KRATKIH TALASA............................................................................ 14
PROSTIRANJE ULTRAKRATKIH TALASA............................................................... 16
ZAKLJUČAK................................................................................................................... 18
LITERATURA................................................................................................................. 19
www.maturski.org
1
UVOD
Radio talas ili elektromagnetni talas je fizikalna pojava koju čine električna i magnetska
polja. Električno i magnentsko polje su okomiti jedno na drugo. Pri tome promjene
električnog polja uzrokuju nastajanje magnetskoga, i obrnuto. Elektromagnetni talas se
širi u okolni prostor konačnom brizinom koja je u vakuumu jednaka brzini svjetlosti. U
tehničkoj se primjeni iskorištava pojava širenja elektromagnetnih talasa duž linije ili
valovoda te slobodnim (zračnim) prostorom. Ovdje ćemo razmotriti širenje talasa
slobodnim prostorom. Brzina širenja elektromagnetnih talasa u zraku, tj. atmosferskom
prostoru, malo je manja od brzine svjetlosti, ali ta je razlika za promatranje širenja talasa
zanemariva, pa se općenito smatra da se širi brzinom svjetlosti.
Tako velika brzina rasprostiranja i druge karakteristike čine ih prikladnim za bežični
prenos informacija. Pri tome elektromagnetni talas po pravilu visoke frekvencije služi
samo kao nosilac na koji se prikladnom modulacijom nanosi električni signal sa
sadržajem informacija. Dio spektralnog područja elekromagnetnih talasa koji služe za
bežični prijenos informacija zauzima frekvencijsko područje od oko 10 kHz do više od
60 GHz. Talasi iz tog područja, budući da služe za bežični prijenos informacija (radio
prijenos), nazivaju se radio talasima.
2
neprekidno dovoditi energiju. Moramo, znači, antenu napajati VF električnom energijom
da bi ona u prostor emitovala elektromagnetne talase.
Sl.2. Hercov dipol kao najprostija antena posmatrana kao otvoreno oscilatorno kolo
Prvi eksperimentalni dokaz prostiranja elektromagnetnih talasa dao je Herc (H. R. Hertz)
1888. godine. On je eksperimentom dokazao prostiranje elektromagnetnih talasa bez
ikakvih provodni kontura. U tom eksperimentu (slika 3.) on je u trenutku uključenja
prekidača K u primarnom kolu transformatora stvorio u sekundaru impluse visokog
napona, tako da se na krajevima tzv. Hercovog dipola javljalo iskričavo pražnjenje, čime
je dolazilo do stvaranja elektromagnetnih talasa.
Sl.3. Hercov eksperimentalni dokaz prostiranja elektromagnetnih talasa
I kao prijemni uređaj, Herc se koristio svojim dipolom na čijim se krajevima također
javljalo iskričavo pražnjenje, što je bio dokaz da u prijemniku stižu elektromagnetni
talasi. S obzirom da Hercov „prijemnik“ i nije prijemnik u pravom smislu prijemnog
uređaja, eksperimenat nije uspjevao na razmaku od nekoliko metara.
4
NAJVAŽNIJE KARAKTERISTIKE ELEKTROMAGNETNIH TALASA
Najvažnije karakteristike elektromagnetnih talasa su:
-talasna dužina (λ)
-frekvencija (f)
-brzina prostiranja (c)
-polarizacija talasa (može biti horizontalna ili vertikalna)
Talasna dužina (λ)
Talasna dužina definisana je kao najmanje rastojanje dvije tačke u prostoru između kojih
se faza elektromagnetnog talasa promijeni za 2π. Ona se zbog toga može izražavati
jedinicom dužine metrom.
Frekvencija (f)
Frekvencija je broj punih promjena polja elektromagnetnih talasa u jedinici vremena.
Između talasne dužine i frekvencije elektromagnetnih talasa postoji direktna zavisnost.
Talasna dužina elektromagnetnih talasa pri njihovom prostiranju kroz neku sredinu se
računa po formuli:
λ=V/f
gdje su:
f-frekvencija elektromagnetnih talasa
V-brzina prostiranja elektromagnetnih talasa kroz datu sredinu
Brzina prostiranja (c)
Brzina prostiranja izračenog elektromagnetnog talasa praktično je jednaka brzini
svjetlosti i iznosi 299.760 km/s. Između talasne dužine, frekvencije i brzine prostiranja
talasa postoji fizička veza koja se matematički izražava:
λ=c/f
f=c/λ
c=f. λ
5
ZEMLJINA ATMOSFERA
Svi slojevi Zemljine atmosfere imaju značajan uticaj na prostiranje elektromagnetnih
talasa, pa zato od njihovih fizičkih svojstava zavisi kvalitet prijema. Zemljina atmosfera
se može podijeliti na tri osnavna sloja: troposfera, stratosfera i jonosfera.
Troposfera je sloj atmosfere uz Zemljinu površinu koja se proteže do oko 8-11 km
nadmorske visine. U traposferi nastaju gotovo sve meteorološke pojave i ona sadrži oko
75% ukupne materije atmosferskog omotača.
Uvjeti u troposferi (tlak, temperatura, vlažnost zraka) utječu na svojstva emitiranih
elektromagnetnih talasa u njihovom širenju. Područje troposfere najvažnije je za širenje
ultrakratkih talasa.
Stratosferski sloj proteže se na visinama od 11-80 km i to je sloj bez uobičajenih
meteoroloških pojava. Za stratosferu je bitno da uopće ne sadrži vodenu paru. Prikaz
Zemljine atmosfere i pojave u njoj prikazane su na slici 5. i slici 6.
Sl.5. Zemljina atmosfera
7
Sl.6. Zemljina atmosfera
Za prostiranje elektromagnetnih talasa najznačajnija je jonosfera koja po svojim fizičkim
svojstvima nije homogena: utvrđeno je da pojedini dijelovi imaju različite osobine,
odnosno da postoje slojevi koji nejednako utiču na prostiranje elektromagnetnih talasa što
je prikazano na slici 6. Jonosfera se prostire iznad 80-ak km Zemljine površine do iznad
1000 km, a potpuno nestaje tek 20000 km iznad Zemljine površine. Jonosfera je vanjski
sloj atmosfere načinjen od plinovite plazme koji zbog prisutnih jonizacija uzrokovanim
Sunčevim i kosmičkim zračenjem sadrži veliki broj jona i slobodnih elektrona, pa je to
električki vodljiv sloj atmosfere. Jonosfera ima svojstvo da reflektira elektromagnetne
talase određenih frekvencijskih područja. Eksperimentalno je dokazano da jonosfera ima
4 jonizovana sloja, a to su: D, E, F
1
i F
2.
Sloj D nalazi se na visini od oko 50 do 80 km. Postoji za vrijeme dana, a po zalasku
Sunca brzo nestaje. Od ovoga sloja dugi talasi se odbijaju, srednji se dobrim djelom
apsorbuju ili upiju, a kratki bez problema prolaze kroz njega.
Sloj E se nalazi na visini od oko 100 km postoji samo danju, a preko noći polako
iščezava. Od njega se danju odbijaju kratki talasi tako da je moguće ostvariti duge veze.
Za vrijeme dana ovaj sloj znatno slabi srednje talase. Preko noći nestaju tako da se srednji
talasi odbijaju sa malim slabljenjem.
Sloj F
1
se nalazi na visini od oko 175 do 300 km i postoji samo danju. Preko noći sloj se
sjedinjuje sa slojem F
2
koji se nalazi na visini oko 300 km. Ovaj sloj za vrijeme dana
propušta kratke talase prema sloju F
2
, ali unosi odgovarajuće slabljenje. Sloj je veoma
značajan za rodio-komuniciranje na kratkim talasima jer je i noću donekle jonizovan na
tim visinama vazduh je rijedak, tako da je sredina sposobna da Sunčevu energiju duže
vremena akumulira. Za vrijeme zime ovog sloja nema.
Sloj F
2
je stalni gornji sloj koji mijenja visinu, kao i osobine da određene frekvencije
odbija ili propušta-apsorbuje (kritična frekvencija) . Za vrijeme zime ovaj sloj je na visini
od 250 km a za vrijeme ljeta na visini 320-400 km. Od ovog sloja odbijaju se talasi, na
primjer 14 MHz.
Neregularni slojevi se javljaju tokom godine ali se njihovo postojanje ne može ranije
utvrditi. Takav je neregularni E sloj, koji se sastoji od oblaka guste jonizacije na
približnoj visini regularnog E sloja. Prilikom formiranja ovog sloja dolazi do izvarednih
uslova prostiranja radio talasa, posebno na vrlo visokim frekvencijama, jer se kritična
frekvencija sloja povećava za nekoliko puta. Ovakvi slojevi su veoma rijetki i teško ih je
predvidjeti, ali je evidentno da se javljaju nekoliko puta godišnje i da je moguće tom
prilikom u kratkom vremenskom periodu ostvariti izvaredno daleke i kvalitetne veze.
8
Indeks loma zavisi od frekvencije talasa i karakteristika medija (tlak, temperetura,
vlažnost i dr.). Refrakcija radio talasa nastaje u atmosferi zbog promjena spomrnutih
parametara. Te promjene nastaju sa promjenom visine u atmosferi pa talas prolazi kroz
sredstva različitih indeksa loma. Kako se indeks loma s porastom visine uglavnom
smanjuje, tako se talas savija oko površine Zemlje. U jonosferi se zbiva postupno
savijanje putanje talasa na šta utječu njezini različito jonizovani slojevi. Pri tom je
zakrivljenost veća, uz veću koncentraciju slobodnih elektrona, te nižu frekvenciju talasa.
Iznad određene frekvencije tkz. kritične frekvencije (oko 30 MHz), talas ne doživljava
refrakciju u jonizovanim slojevima jonosfere te se tako talas ne vraća na Zemlju, već
odlazi u svemirski prostor. Refrakcija nastaje i na mjestu prijelaza talasa s mora na kopno
i obrnuto, što je poznato kao tkz. obalni efekt.
REFLEKSIJA
Radio talasi se na graničnoj površini dvije sredine prelamaju i odbijaju.
Sl.8. Odbijanje i prelamanje radio talasa
10
Predpostavimo da je granična površina dviju sredina ravan velikih dimenzija u odnosu na
talasnu dužinu i u tački 0 te ravni pada zrak (slika 8.). Pri tome se dio energije zraka
vraća (odbija) u prvu sredinu, a dio se prelama i prelazi u drugu sredinu, tj. javlja se
odbijeni prelomljeni zrak. Prelomljeni zrak je uslovljen promjenom brzine prostiranja
talasa. U prvoj sredini koja ima dielektričnu konstantu ξ
1
i magnetnu permabilnost μ
1
talas
se
prostire brzinom
v
1
. Druga sredina ima druge vrijednosti dielektrične i magnetske
konstante, tako da je i brzina prostiranja u drugoj sredini različita od brzine prostiranja u
prvoj sredini. Pri prelazu iz prve sredine u drugu, front talasa se zaokreće i pravac
njegovog kretanja se mjenja. Ako je granica ravan dolazi do odbijanja sličnog odbijanju
svjetlosnih zraka u ogledalu. Pri tome je upadni ugao Φ
d
jednak uglu odbijanja Φ
o
:
direktni, odbijeni zrak i normala na graničnu površinu u upadnoj tački leže u istoj ravni,
koja se zove ravan prostiranja. Postoje dvije vrste refleksije: usmjerena i difuzna
refleksija. Usmjerena refleksija nastaje na ravnim ( slika 9.b.), a difuzna na neravnim
reflektirajućim površinama (slika 9.a.).
Sl.9. Usmjereno i difuzno odbijanje
DIFRAKCIJA
Difrakcija se naziva sposobnost radio talasa da se savijaju oko ispupčenja Zemljine lopte,
neravnina zemljišta i drugih prepreka. Što je talasna dužina veća u poređenju sa
dimenzijama prepreke, to je difrakcijona sposobnost radio talasa više izražena. Prema
tome, duži talasi imaju veću difrakcijonu sposobnost od kraćih. Zahvaljujući difrakciji
radio-talasa često je moguć njihov prijem i iza prepreka (brdo, zgrada i sl.). Savijanje
talasa prikazano je na slici 10.
Sl.10. Savijanje talasa u jonosferi
11
Elektromagnetne talase možemo dijeliti i na osnovu njihove putanje od predajne do
prijemne antene. Elektromagnetni talasi emitovani u tački A (slika 12.) mogu u tačku B
doći različitim putevima. Talasi koji se prostiru uz samu površinu zemlje (putanja 1)
nazivaju se površinski ili prizemni talasi, a talasi koji se prostiru po putanjama 2 i 3
nazivaju se prostorni talasi.
Sl.12. Putevi prostiranja elektromagnetnih talasa
Prostorni talasi mogu se podijeliti na jonosferske i troposferske. Jonosferkim talasima
nazivaju se talasi koji se odbijaju od jonosfere, a troposferskim talasima oni koji se
odbijaju od nehomogenih slojeva troposfere. Različita talasna područja karekterišu se
nekim specifičnostima prostiranja elektromagnetnih talasa. Razmotrit će mo te
specifičnosti za pojedina talasna područja.
PROSTIRANJE DUGIH TALASA
Fizička suština prostiranja dugih talasa je u kretnju elektromagnetske energije između
dviju poluprovodnih sfera, tj. Zemlje i jonosfere. Poluprečnik dejstva površinskog zraka
je na dugim i vrlo dugim talasima velik, pošto ove talase u neznatnoj mjeri apsorbuje
Zemlja, a odlikuje se i difrakcijom. Pod poluprečnikom dejstva ili dometom radio-talasa
podrazumijeva se najveće rastojanje od predajne antene do mjesta na kojem je intezitet
polja još dovoljan za prijem signala. Vrlo dugi talasi se sa neznatnim slabljenjem prostiru
oko Zemlje u sfernom talasovodu, koji obrazuje Zemlja i jonosfera. Domet dugih talasa
je određen snagom zračenja, a zavisi samo od doba dana. Noću je domet nešto veći nego
danju, zbog manje apsorpcije u jonosferi. Nedostatak dugih talasa prestavljaju takođe
velike dimenzije snažnih predajnika, a posebno predajnih antena.
13
PROSTIRANJE SREDNJIH TALASA
Domet srednjih talasa zavisi od doba dana. Noći je domet nešto veći. Srednji talasi se
odbijaju od viših oblasti sloja E, a u posebnim slučajevima (na višim frekvencijama) i od
sloja F. Zbog toga jonosfera jako apsorbuje prostorni zrak srednjih talasa u dnevnim
časovima. Tako se, na primjer, radio-difuzne stanice u području 200 do 300 m mogu noći
čuti na rastojanjima do 4000 km pri relativno maloj snazi predajnika. Površinski zrak
srednjih talasa primjetno apsorbuje zemljište i njegov domet ne promašuje 1000 do 1500
km. Na srednjim talasima se tokom vremena primjećuje slabljenje signala (feding) koje je
uslovljeno inteferencijom prostornog i površinskog talasa. Srednji talasi se koriste za
radio-difuziju i udaljene radio-veze. Glavni nedostatak ovog područja je mali broj kanala
za vezu koji dozvoljavaju jednovremeni rad bez uzajamnih smetnji.
PROSTIRANJE KRATKIH TALASA
Prostorni zrak kratkih talasa se neznatno apsorbuje u jonosferi. Zbog toga je njegov
domet vrlo veliki, čak i pri malim snagama zračenja. Kratki talasi se na velika rastojanja
prostiru uz mnogostruka odbijanja od jonosfere i Zemlje. Pri ovim uslovima je prostiranje
radio-talasa određeno uglavnom stanjem jonosfere. Zbog toga radio-veza na kratkim
talasima zavisi od talasne dužine, geografske širine trase, doba dana i godine, Sunčeve
aktivnosti, Zemljinog magnetizma i drugih činilaca. Radi ostvarenja pouzdane radio-veze
na kratkim talasima na velikim rastojanjima, neophodan je pravilan izbor talasne dužine
pri prelazu s dnevnih uslova na noćne. Danju se, pri većem stepenu jonizacije, za
ostvarenje većeg dometa radio-veze koriste kraći talasi. Dnevni talasi se odbijaju od sloja
F i malo ih apsorbuje sloj E. Pri jednostrukom odbijanju se može postići domet radio-
veze do 4000 km (slika 13.). S pojavom mraka, stepen jonizcije se smanjuje i dnevni
talasi odlaze u kosmičko prostranstvo (slika 14.).
Sl.13. Prostiranje dnevnog talasa danju Sl.14. Prostiranje dnevnog talasa noću
14
Sl.17. Inteferencija talasa s razljčitim brojem odbijanja od jonosfere
Radio-eho se sastoji u tome što se na izlazu prijemnika isti signal dobija dva ili više puta.
Radio-eho se primjećuje pri prenosu kratkih signala, npr. kod znakova Morzeove azbuke.
Kašnjenje signala koji se prostire duž puta 2 (slika 17.) može biti veće od njegove dužine
trajanja. U tom slučaju signal može dva puta primljen. Isti signal može da dođe u tačku
prijema ako su uslovi prostiranja pogodni da signal obiđe Zemljinu loptu. Područje
kratkih talasa se koristi za interkontinentalnu i kontinentalnu telegrafiju, telefoniju i foto-
vezu. Broj kanala veze koji omogućavaju jednovremeni rad bez uzajamnih smetnji znatno
je veći u ovom području nego u području srednjih talasa.
PROSTIRANJE ULTRAKRATKIH TALASA (UKT)
Ultrakratki talasi ne odbijaju se od normalne jonosfere. Zemljište jako apsorbuje
površinski zrak UKT. Oko Zemljine krivine se UKT ne mogu savijati, tj. imaju malu
difrakcionu sposobnost. Zbog toga je domet UKT praktično ograničen na rastojanje
direktne optičke vidljivosti kao što je prikazano na slici 18.
Sl.18. Daljina direktne vidljivosti
Ultrakratki talasi se odbijaju od aviona, brodova, tenkova i drugih relativno malih
predmeta. U području UKT je moguće konstruisati takvu antenu koja u malom
prostornom uglu zrači radio-talase. Ovakva antena se naziva usmjerenom. Pomoću takve
antene se kao pomoću reflektora mogu „ozračiti“ pojedini djelovi prostora i primati
signali odbijeni od „ozračenih“ ciljeva. Odbijanje UKT od aviona, brodova i dr. kao i
jaka usmjerenost antene UKT, uslovili su primjenu talasa ovog područja u radarskoj
tehnici. Ovome doprinosi i to što na prijemniku UKT ne djeluju atmosferske smetnje čiji
su izvori oluje.
16
Ultrakratki talasi zauzimaju veoma širok spektar frekvencija u kojem jednovremeno
može da radi veliki broj radio-stanica bez uzajamnih smetnji. Uzajamne smetnje se
isključuju i pri jednovremenom radu mnogih radio-stanica na istom talasu ako su stanice
smještene na rastojanjima većim od njihovog dometa. S obzirom na široki spektar
frekvencija, na UKT se može primjenjivati impulsna i širokopojasna frekventna
modulacija.
17
LITERATURA:
1) OSNOVI ELEKTRONIKE-A.Kalašnikov
2) OSNOVI ELEKTRONIKE, TELEKOMUNIKACIJA i AUTOMATIKE za 2. razred
ELEKROTEHNIČKE STRUKE-Senad Četić, Živko Marjanović, Božo Ljuboja
3) AUDIO TEHNIKA i TV TEHNIKA-Ivica Knežević
4) RADIO TEHNIKA ZA AMATERE-OPERATORE-Žarko Resanović
5) TV i UKT ANTENE-Dragan Pantić
www.maturski.org
19
