Ing. Dr. JIŘÍ TRŮNEČEK:

RADIOTECHNIKA

od A do Z

ENCYKLOPEDIE RADIOVÉ TECHNIKY SOUČASNÉ DOBY PRO KAŽDÉHO

 

 

Š í ř e n í vln.

Doposavad jsme se spokojovali s předpokladem, že vysílací anténa vysílá elektromagnetickou vlnu všemi směry (nemáme na mysli směrové antény) a anténa přijímací přeměňuje elektromagnetickou vlnu na elektrické kmity. Nyní nás bude zajímati, jak to vlastně vypadá mezi anténou vysílací a přijímací. Spojení zprostředkuje jednak vlna povrchová a jednak prostorová.

 

Povrchová vlna je anténou vyzařována směrem vodorovným a šíří se podél zemského povrchu. U dlouhých a středních vln se ohýbá podél zemského povrchu, čímž si vysvětlujeme, jak je možné, že lze zachytiti elektromagnetickou vlnu i z míst vzdálených tisíce kilometrů. Kdyby se vlna šířila přímočaře, nebylo by to s ohledem na kulatost země možné.

 

Prostorová vlna je anténou vyzařována šikmo vzhůru do prostoru. Odtud se vrací a přichází k přijímací anténě šikmo shora. Fakt, že se vlna vrací, zdá se zajisté dosti podivný. Vysvětlení pro tento úkaz je dvojí, jedna teorie praví, že ve výši asi 50—200 km nad povrchem zemským je jakási hladina, zvaná Heawisideova (hevisajdova) vrstva. O tuto vrstvu se prostorová vlna odráží a přichází tedy zpět k zemskému povrchu. Nesmíme si však představovati Heawisideovu vrstvu jako něco pevného. Ve skutečnosti mění svou výšku i se různě prohýbá. Jaké to bude míti následky pro odraz vln. snadno si dovedete představit, vzpomenete-li na odraz slunečních paprsků o čeřící se vodní hladinu. Osvětlení jednoho a téhož místa těmito odraženými paprsky se mění, ačkoli slunce svítí stále stejně. Podobně i prostorová vlna po odrazu o Heawisideovu vrstvu přichází s měnící se mohutností.

 

Teorie s Heawisideovou vrstvou nevysvětluje jednoznačně všechny zjevy. Druhá teorie je založena na lomu elektromagnetické vlny. Představte si, že v nějaké nádobě je nasycený solný roztok, na nějž je opatrně nalita čistá voda. Mezi oběma je ostré rozhraní. Prochází-li šikmý světelný paprsek z roztoku do vody, lomí se (obr. 82). Necháme-li nádobu delší dobu státi, bude přechod z nasyceného roztoku do čisté vody povlovný. Světelný paprsek se nezlomí, nýbrž přejde poznenáhlu z jednoho směru do druhého (obr. 83). Zcela podobně je tomu i s prostorovou vlnou. Prostor kolem země mění s výškou své fysikální vlastnosti, a tak se prostorová vlna jaksi ohýbá, až přejde zpět k zemi. Obdoba mezi světlem a elektromagnetickou vlnou je velmi dobře odůvodněna, neboť obojí je vlnění a řídí se týmiž zákony. Z nauky o světle víme, že se jinak láme světlo červené a jinak fialové. Elektromagnetické vlny se různě lámou (nebo

v našem případě ohýbají) podle délky vlny. Proto se budou vlny různých délek a různých vysílacích stanic různě chovati a různě vraceti zpět.

 

Povrchová vlna naráží na své cestě u zemského povrchu na celou řadu překážek. Je tu celá řada předmětů, které jsou vodivé a mají podobný účinek jako na transformátoru závit na krátko. Za nimi vzniká stín. Jsou-li tedy — mezi anténou vysílací a přijímací — pohoří, lesy a velké budovy, je za nimi, t. j. směrem od vysílací antény, stín, t. j. místo, kde bude napětí indukované v přijímací anténě menší, než by bylo bez těchto překážek. Ve větší vzdálenosti od překážek není stín tak patrný, po případě není vůbec znatelný.

 

U dlouhých vln se šíří povrchová vlna do ohromných vzdáleností. Čím je však vlna kratší, tím více jsou jí na závadu různé překážky, až u krátkých vln zaniká povrchová vlna po několika málo kilometrech. Při ultrakrátkých vlnách je dokonce vliv překážek tak veliký, že je příjem možný pouze tehdy, je-li z vysílací antény vidět anténu přijímací. Protože se šíří téměř jako světlo, říká se někdy ultrakrátkým vlnám (t. j. pod 10 m) kvasioptické (skoro světelné).

 

Při dlouhých vlnách děje se šíření pouze vlnou povrchovou, jež proniká do ohromných vzdáleností (zámořská telegrafie). Prostorová vlna se k zemi nevrací. Při středních vlnách děje se šíření jak vlnou prostorovou, tak povrchovou. Povrchová vlna má dosah několika desítek, prostorová vlna několika set, ba i několika tisíc kilometrů.

 

Při krátkých vlnách převládá šíření prostorovou vlnou. Povrchová vlna zaniká po několika kilometrech nebo desítkách kilometrů. Mezi dosahem povrchové vlny a příchodem prostorové vlny je t. zv. přeslechové pásmo (obr. 84), kde není příjem možný.

 

Vlny ultrakrátké se šíří jako světlo. Příjem je možný pouze tam, kam je viděti z vysílací antény. Prostorová vlna se nevrací.

 

N e p r a v i d e l n é š í ř e n í v l n a p o r u c h y .

Na šíření prostorové vlny má vliv Heawisideova vrstva. Stav Heawisideovy vrstvy závisí na mnoha okolnostech: na denní a roční době, na slunečních skvrnách, magnetických poměrech, polární záři atd. Ale i povrchová vlna podléhá celé řadě proměnlivých vlivů: vzdušné proudy, srážky, magnetické poměry, činnost sluneční, roční a denní doba atp. Je tedy samozřejmé, že velikost napětí na přijímací anténě bude kolísati; klesne třeba i na nulu.

Tomuto kolísání síly příjmu říkáme únik nebo fading (fejding). Únik však může míti ještě složitější příčiny. Dejme tomu, že na přijímací anténul přicházejí obě vlny, povrchová i prostorová, stejně silně. Pokud jsou ve fázi, jejich účinky na přijímací anténu se sčítají. Jestliže však přichází jedna o půl periody zpožděna, pak se jejich účinky na přijímací anténu odčítají a případně se ruší. Přichází-li na př. vrch povrchové vlny, přichází zároveň důl prostorové vlny, a obě vlny se v účinku zeslabují. Vzájemné posunutí o půl periody vzniká tím, že je cesta prostorové vlny delší. Stačí tedy nepatrné posunutí Heawisideovy vrstvy, dráha prostorové vlny se změní o půl délky vlny a přejde se ze stavu, kde se obě vlny v účinku

sčítají, do stavu, kde se odčítají.

 

Dalším nepříjemným zjevem jsou poruchy. Viděli jsme, že vždy, kde se přeruší nebo zapne proud, vzniknou oscilace.

Přesněji řečeno, vznikají oscilace všude tam, kde se ukáže elektrická jiskra. A to je velmi často; na vypínačích,

nedokonalých dotycích, u uvolněných žárovek a pojistek, na kolektorech elektrických motorků, na samočinných regulátorech teploty v elektrických vařičích, žehličkách, poduškách, na elektrických zvoncích, automobilových svíčkách, na číselnících automatických telefonů, na relátkách telefonních i telegrafních ústředen, u některých matečných elektrických hodin. Dále někdyvznikají jiskry a tím i oscilace u hnacích řemenů, mazaných kalafunou. Celá řada elektroléčebných přístrojů je

velmi vydatným zdrojem oscilací; přístroje diathermické,

Rontgenovy aparáty, některá »horská slunce« atd. Vedle toho i výboje atmosférické elektřiny jsou zdroji silných oscilací. Je tedy zdrojů nežádaných oscilací až dost. Věc by byla dosti nepříjemná, kdyby každý z obvodů vysílal jednu vlnu, či přesněji řečeno, vlnu o jediném kmitočtu. Bohužel jsou takto vznikající kmity silně tlumené, a tlumený kmit je možno rozložiti na řadu kmitů všech kmitočtů. Vysílá tedy každý takový nechtěný vysilač velmi široké frekvenční pásmo.

 

Přímý dosah vln od elektrických zařízení není velký, jen několik metrů, ale zato vyzařuje celé vedení. Musíme tedy přijmouti nepříjemnou skutečnost, že naše elektrická vedení, ať světelné, či telegrafní a telefonní sítě, vyzařují každým svým místem široké pásmo vln na vzdálenost několika metrů.

 

Atmosférické poruchy, t. j. oscilace, vznikající při výbojích atmosférické elektřiny, mají dosah i mnoha desítek kilometrů.