2251772481

Mgr inż. Stefan Szancer

Zagadnienia geodezyjne w rozbudowie urzgdzeń telewizyjnych

= 0,1 m

PRZED omawianiem zagadnień geodezyjnych, związanych z budową niektórych urządzeń telewizyjnych, celowe będzie podanie pewnych wiadomości z fizyki fal telewizyjnych.

Urządzenia telewizyjne, a więc stacje nadawcze i odbiorcze pracują na falach, których długość waha się w granicach od kilku metrów do kilku centymentrów. Fale, długość których wynosi poniżej 1 m, nazywają się w radiotechnice falami ultrakrótkimi. Fale ultrakrótkie, którymi posługują się również stacje radarowe, posiadają własności zbliżone do własności promieni świetlnych, a więc rozchodzą się po liniach prostych, odbijają się według praw optyki geometrycznej, ulegają zjawisku refrakcji, dyfrakcji itp.

Ze względu na to, że fale telewizyjne rozchodzą się po liniach prostych, każda stacja telewizyjna stara się swoje anteny umieszczać możliwie najwyżej. Warszawa nadaje z anteny umieszczonej na Pałacu Kultury i Nauki, na wysokości 230 m. Paryż nadaje z wieży Eiffla, na wysokości 300 m. W Kijowie buduje się wieżę dla anten telewizyjnych o wysokości 400 m. Anteny telewizyjne w Ameryce umieszcza się na wysokości 500 m, a świato-

Rys. i wym obecnie rekordem wysokości jest wieża telewizyjna w Brukseli, wysokość której wynosi 655 m.

W radiotechnice długość fali wyraża się bardzo często za pomocą tak zwanych cykli lub herców, oznaczających ilość drgań pola elektromagnetycznego w ciągu jednej sekundy.

Jednostką takiej miary dla fal ultrakrótkich jest megaherc lub megacykl oznaczający milion drgnięć w ciągu jednej sekundy. Ponieważ w ciągu jednej sekundy fala elektromagnetyczna przenosi impuls na odległość 300 000 km albo 300 000 000 m, więc długość fali w metrach obliczyć można za pomocą wzoru:

300

gdzie: /_m — długość fali w metrach MH_Z — ilość megaherców

Na przykład fala o częstotliwości 3000 MH_Z posiada 300

3000

Ponieważ fale telewizyjne rozchodzą się po liniach prostych, więc przy obliczeniu radiowo-optycznego zasięgu stacji nadawczej, jak również stacji odbiorczej, uwzględniać należy zarówno krzywiznę ziemi, jak i wysokość punktów instalacji anten. Jeżeli powierzchnię ziemi (rys. 1) między anteną nadawczą w punkcie A i anteną odbiorczą w punkcie B traktować będziemy jako powierzchnię kulistą o promieniu R, przy czym na powierzchni tej nie wystąpią żadne większe przeszkody w postaci wzniesień terenu lub budowli, wówczas odległość zasięgu od A do C obliczymy według wzoru

di = 2Rh_t    (1)

a odległość od punktu C do anteny odbiorczej w punkcie B będzie równa:

D = d_x + d_z = j/2R * (] 'h_l + 14,)    <²)

Wartość promienia R obliczymy według znanego wzoru z geodezji wyższej:

1 — c² • sin² (p

gdzie:    ■*

a — półoś wielka elipsoidy ziemskiej e — mimośród elipsoidy ziemskiej tp — średnia z szerokości geograficznej punktów A i B

hi i h_z — oznaczają wysokości anten: nadawczej i odbiorczej, wyznaczone z niwelacji.

Przedstawiony wyżej wzór na obliczenie odległości D wynika z czysto geometrycznych rozważań, bez uwzględnienia czynników natury fizycznej, które wpłynąć mogą na zwiększenie lub zmniejszenie zasięgu nadawania lub odbioru obrazów telewizyjnych. Jednym ze zjawisk fizycznych, wpływających silnie na zasięg radiooptyczny. jest refrakcja zmieniająca, podobnie jak w optyce, kształt toru rozchodzenia się fal elektromagnetycznych. Wielkość wpływu tej refrakcji zależna jest od temperatury ciśnienia, wilgotności, a także od dielektrycznej przenikliwości powietrza, zmniejszających się z wysokością.

Z tego powodu tor fali elektromagnetycznej zakrzywi się w stronę powierzchni ziemi. Sposób działania refrakcji wyjaśnia rys. 2, na którym w punkcie A powierzchni ziemi pokazana jest antena nadawcza na wysokości hj.

Tor prostoliniowy fali, pokazany na rysunku linią przerywaną, przecina poziom anteny odbiorczej, umieszczonej na wysokości h₂ w punkcie B', a tor zakrzywiony działaniem refrakcji, przecina poziom h₂ w punkcie B, położonym dalej od A niż punkt B'. Pewne zjawiska atmosferyczne, na przykład wzrost temperatury w górnych warstwach atmosfery, powodować mogą tak zwaną refrakcję ujemną, polegającą na zakrzywieniu się toru fali od powierzchni ziemi. W takim wypadku refrakcja może zmniejszyć zasięg nadawania czy odbioru.

Biorąc pod uwagę wpływ refrakcji, odległość przekazywania względnie odbioru obrazów telewizyjnych obliczyć można według wzoru.

Ds|/2R₀    +

Rys. 2

gdzie R₀ jest fikcyjnym promieniem krzywizny ziemi obliczonym z zależności:

1    1.1

— = — H--    (5)

R₀    R Rr

w której:

R — jest rzeczywistym promieniem krzywizny ziemi, obliczonym według wzoru (3)

R_r— jest promieniem zakrzywienia toru fali, zależnym od warunków meteorologicznych.

332