Interferența în radio comunicații

1. Definiţie şi noţiuni introductive

Pentru o mai bună înţelegere a interferenţei şi efectele acesteia în radiocomunicaţii voi începe prezenta lucrare printr-o succintă descriere a fenomenului de interferenţă, în cazul general, abordând cu precădere latura fizică a acestuia .

Interferenţa reprezintă fenomenul de suprapunere (superpoziţie) a două sau mai multe unde care se întâlnesc într-un punct din spaţiu rezultând o nouă formă de undă.

De obicei, prin termenul de interfernţă se face referire la interacţiunea dintre undele corelate sau coerente, care fie provin de la aceeaşi sursă, fie au frecvenţele comparabile, caz in care avem de-a face cu un fenomen staţionar. Două sau mai multe unde coerente sunt acele unde între care există o diferenţă de fază constantă. În cazul producerii fenomenului, în anumite puncte din spaţiu se vor forma zone cu aceeaşi valoare a intensităţii rezultante numite franje de interferenţă. Franjele pot fi de minim sau de maxim, în funcţie de valoarea amplitudinii rezultante.

Fenomenul poate apărea în oricare punct de pe traiectoria de propagare de la sursă către destinaţie prin două sau mai multe căi de lungime diferită. Două sau mai multe surse produc interferenţă doar când există o diferenţă de fază constantă între ele, dar efectul acesteia va fi acelaşi ca şi în cazul unei singure surse.

Vom lua acum în considerare două unde sinusoidale:

şi , unde:

• A1, A2 reprezintă amplitudinile celor două unde;

• ω1, ω2 sunt pulsaţiile undelor;

• , - fazele iniţiale;

• t - timpul.

Amplitudinea undei rezultante va avea valoarea: , unde este diferenţa de fază a celor două unde. În acest caz, intensitatea undei rezultante va avea aceeaşi valoare în întreg domeniul de suprapunere a celor două unde. Interferenţa este caracterizată, însă, prin variaţii periodice ale acestei mărimi care au loc atunci când este constant în timp. Prin urmare, este necesar studiul fenomenului în cazul in care pulsaţiile celor două unde sunt egale, adică acestea sunt coerente. Dacă undele coerente sunt emise de două surse punctiforme, funcţiile de undă în punctul P vor fi: şi unde:

• A reprezintă amplitudinea undelor,

• r1, r2, distanţele de la cele două surse la punctul P,

• T, perioada,

• λ, lungimea de undă.

Pentru simplificare se consideră fazele iniţiale nule şi puntul P în care se studiază interferenţa suficient de îndepărtat de cele două surse, astfel încât distanţele . Unda rezultantă va avea expresia:

Locul gemoetric al punctelor de fază egală este dat de relaţia r2 + r1 = const. care reprezintă ecuaţia unei familii de elipsoizi de revoluţie. Amplitudinea este constantă pentru r2 − r1 = const., care descrie o familie de hiperboloizi de rotaţie.

Luăm acuma cazul mai simplu şi considerăm 2 forme de undă(semnale) care sunt în fază, dar de amplitudini diferite: A1 şi A2 . Valorile vârf-la-vârf ale amplitudinilor se vor suprapune şi va rezulta o undă de amplitudine A= A1 + A2. Astfel interferenţa este una constructivă! Cele două unde sunt în antifază (diferenţa de fază este de 180o) deci, se vor anula reciproc, amplitudinea rezultantă fiind A=| A1 - A2 |. Pentru A1 = A2, aceasta este zero – interferenţă distructivă!

Deci, când două sinusoide se suprapun, unda rezultantă depinde de frecvenţă (implicit lungimea de undă), amplitudine şi diferenţa de fază dintre cele două. Dacă cele două unde au aceeaşi amplitudine (A=A1=A2) şi lungime de undă, aunci unda rezultantă va avea o amplitudine cuprinsă în intervalul [0,2A], depinzând doar de fazele celor două unde (fază - antifază).

fig. 1.1 Interferenţa constructivă şi distructivă