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暈輪效應日常例子

圖文 更新时间:2024-11-25 14:54:27

剛剛過去的周末,國際空間站的SSTV圖像下傳大家都參與了嗎?我所知道的比較幸運的一位朋友,僅靠一根垂直安裝的車台天線就成功的接收到了低仰角過境時下傳的畫面,而且畫面質量非常不錯哦,看!

暈輪效應日常例子(玩電台學物理多普勒效應)1

在這個過程中,他什麼都不需要做,隻要将電台調整到這個頻率上,然後坐等接收完成就可以了。而實際在進行衛星通聯及衛星信号接收時,不是每次操作都會這麼簡單,而除了你要用定向天線跟緊衛星的方向以外,還要考慮到多普勒效應對于頻率的影響,那麼多普勒效應究竟是怎樣的呢?

暈輪效應日常例子(玩電台學物理多普勒效應)2

一台救護車在你身邊飛奔而過,你所聽到的警笛聲的變化(先高後低)就是多普勒效應在其中作怪的效果。這種現象我們并不陌生,而到了無線電波的領域,也存在着同樣的多普勒效應的影響哦。在了解無線電波的多普勒效應的時候,我們可以将它們放在一起分析!

暈輪效應日常例子(玩電台學物理多普勒效應)3

當發聲物體向着我們的方向移動時,我們在相同時間内能夠接收到的聲波波形就變得越來越密集。而在聲源遠離我們的時候,接收到的聲波波形就變得稀疏起來,百科中的動态圖非常生動形象的畫出了這個過程的樣子:

暈輪效應日常例子(玩電台學物理多普勒效應)4

該情況是在物體運動速度等于0.7倍介質中聲速時的情況 - Wiki

同樣,電磁波也遵循着同樣的規律,當發出電磁波的物體向我們接近的時候,我們接收到的電磁波的頻率會升高,而當它離我們而去的時候,接收到的電磁波的頻率就比發射者的頻率要低。在我們移動速度較慢的時候這種現象并不明顯。平常最常見的一種移動情況就是開車的時候,然而這個速度和電磁波的速度也不在一個量級上,因此基本上可以忽略不計。而對于高速運動的物體來說這個影響就會非常明顯了,比如人造衛星上的無線電台。

暈輪效應日常例子(玩電台學物理多普勒效應)5

在一顆衛星飛過我們的頭頂的時候,其發射和接收的無線電信号均會因多普勒效應而産生頻率變化,我們若是想要使用這顆衛星上的業餘無線電設備的話,就需要考慮到對這個過程中的多普勒效應進行修正。具體的操作方法如下:

當衛星向着我們飛來的時候,星上發射機的頻率在我們接收者看來将高于衛星實際發射頻率,此時若想正常的接收到衛星下行的信号,需要将接收機頻率調整至高于衛星下行頻率的位置上。而同樣我們的發射頻率也要相應的調低,以使得衛星正常接收(實際上衛星上的接收機是接收到了受到多普勒效應影響而頻率升高的信号)。

當衛星離我們而去的時候,情況正好相反。衛星發射的信号的頻率将低于實際發射頻率,而其上行頻率則需要相應的提高。綜上所述,在一次完整的衛星過境過程中,我們的電台應進行這樣的操作:

發射頻率:由低于衛星上接收頻率的位置開始,随着時間的推移而逐漸升高。

接收頻率:由高于衛星上發射頻率的位置開始,随着時間的推移而逐漸降低。

暈輪效應日常例子(玩電台學物理多普勒效應)6

在800km LEO軌道上,不同頻率的最大多普勒頻差大小 - VK3JED

那麼,理論上接收空間站下傳的信号應該是由高頻率逐漸降低,為什麼文首的這位朋友沒有進行調整,也接收到了良好的圖片信息呢?這就和下傳的頻率和模式也有關系了。多普勒效應随着頻率的升高而變得越來越明顯。在國際空間站的下行頻率144MHz上,多普勒效應還不是特别明顯,特别是對于FM這種模式來說,偏移幾kHz還能夠接受。而433MHz上,多普勒效應的影響就會比較明顯了。這時候即使是使用FM模式,在一次過頂的過程中也要進行3~4次的調整,而SSB/CW模式就更加明顯了。一個典型的例子就是FM業餘衛星SO-50。在衛星過境時,你可以保持V段上行頻率不變,而單手調整U段下行頻率即可。

暈輪效應日常例子(玩電台學物理多普勒效應)7

如果你的電台能夠連接電腦的話,電腦上現在有不少軟件能夠自動用衛星的軌道信息來幫助你計算當前的頻率信息。而如果沒有這樣的條件的話,通過一兩次實驗,一般也能掌握靈活調整頻率的方法,衛星通聯并沒有那麼複雜,很多情況下就是缺少多次的實驗,試一試!

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