I fysikläroböcker ges kortfattade formler om ämnet radiovågor, som ibland inte helt förstås ens av personer med specialutbildning och arbetslivserfarenhet. I artikeln kommer vi att försöka förstå essensen utan att tillgripa svårigheter. Den första personen som upptäckte radiovågor var Nikola Tesla. På sin tid, där det inte fanns någon högteknologisk utrustning, förstod inte Tesla helt vad det var för fenomen, som han senare kallade eter. En växelströmsledare är början på en radiovåg.
Radiovågskällor
Naturliga källor för radiovågor inkluderar astronomiska objekt och blixtar. En artificiell sändare av radiovågor är en elektrisk ledare med en elektrisk växelström som rör sig inuti. Högfrekvensgeneratorns oscillerande energi fördelas till det omgivande rummet med hjälp av en radioantenn. Den första fungerande källan för radiovågor varPopovs radiosändare-mottagare. I denna enhet utfördes funktionen hos en högfrekvensgenerator av en högspänningslagringsenhet ansluten till en antenn - en Hertz-vibrator. Artificiellt skapade radiovågor används för stationär och mobil radar, sändningar, radiokommunikation, kommunikationssatelliter, navigation och datorsystem.
Radiovågband
Vågorna som används i radiokommunikation ligger i frekvensområdet 30 kHz - 3000 GHz. Baserat på våglängden och frekvensen för vågens utbredningsegenskaper är radiovågsområdet uppdelat i 10 delband:
- SDV - extra lång.
- LW - lång.
- NE - medel.
- SW - kort.
- VHF – ultrakort.
- MV - meter.
- UHF - decimeter.
- SMV - centimeter.
- MMV - mm.
- SMMW - submillimeter
Radiofrekvensområde
Spektrum av radiovågor är villkorligt uppdelat i sektioner. Beroende på radiovågens frekvens och längd är de uppdelade i 12 delband. Radiovågornas frekvensområde är relaterat till AC-signalens frekvens. Frekvensområdena för radiovågor i de internationella radiobestämmelserna representeras av 12 namn:
-
radiovågornas utbredning av radiovågor ELF - extremt låg.
- VLF – ultralågt.
- INCH - infralågt.
- VLF - mycket låg.
- LF – låga frekvenser.
- mellan - mellanfrekvenser.
- HF− höga frekvenser.
- VHF - mycket hög.
- UHF – ultrahög.
- Mikrovågsugn – ultrahög.
- EHF - extremt hög.
- HHF - hyper hög.
När frekvensen på radiovågen ökar, minskar dess längd, när frekvensen på radiovågen minskar, ökar den. Utbredning beroende på dess längd är den viktigaste egenskapen hos en radiovåg.
Utbredningen av radiovågor 300 MHz - 300 GHz kallas ultrahög mikrovågsugn på grund av deras ganska höga frekvens. Även underbanden är mycket omfattande, så de är i sin tur indelade i intervall, som inkluderar vissa räckvidder för TV- och radiosändningar, för sjö- och rymdkommunikation, mark- och luftfart, för radar och radionavigering, för medicinsk dataöverföring och så på. Trots det faktum att hela intervallet av radiovågor är uppdelat i regioner, är de angivna gränserna mellan dem villkorade. Avsnitten följer varandra kontinuerligt, övergår till varandra och överlappar ibland varandra.
Funktioner för radiovågsutbredning
Utbredningen av radiovågor är överföring av energi genom ett växlande elektromagnetiskt fält från en del av rymden till en annan. I ett vakuum färdas en radiovåg med ljusets hastighet. Radiovågor kan vara svåra att sprida när de utsätts för miljön. Detta visar sig i signalförvrängning, en förändring i utbredningsriktningen och en avmattning i fas- och grupphastigheter.
Var och en av vågtypernatillämpas på olika sätt. Långa klarar bättre av att kringgå hinder. Detta innebär att radiovågornas räckvidd kan fortplanta sig längs land- och vattenplanet. Användningen av långa vågor är utbredd i ubåtar och marina fartyg, vilket gör att du kan vara i kontakt var som helst på havet. Mottagarna för alla beacons och livräddningsstationer är inställda på en våglängd på sexhundra meter med en frekvens på femhundra kilohertz.
Radiovågornas utbredning i olika intervall beror på deras frekvens. Ju kortare längd och ju högre frekvens, desto rakare blir vågens bana. Följaktligen, ju lägre frekvens den är och ju längre längden är, desto mer kapabel är den att böja sig runt hinder. Varje område av radiovåglängder har sina egna utbredningsegenskaper, men det finns ingen skarp förändring i särskiljande egenskaper vid gränsen till närliggande områden.
Förökningsegenskaper
Ultralånga och långa vågor böjer sig runt planetens yta och sprider sig med ytstrålar i tusentals kilometer.
Medelstora vågor är föremål för starkare absorption, så de kan bara täcka en sträcka på 500-1500 kilometer. När jonosfären är tät i detta område är det möjligt att sända en signal med en rymdstråle, vilket ger kommunikation över flera tusen kilometer.
Korta vågor utbreder sig endast över korta avstånd på grund av att deras energi absorberas av planetens yta. Rumsliga kan upprepade gånger reflektera från jordens yta och jonosfären, övervinna långa avstånd,genom att överföra information.
Ultrakort kan överföra en stor mängd information. Radiovågor av detta område tränger igenom jonosfären ut i rymden, så de är praktiskt taget olämpliga för markbunden kommunikation. Ytvågor av dessa områden emitteras i en rak linje, utan att böja sig runt planetens yta.
Stora mängder information kan överföras i optiska band. Oftast används det tredje intervallet av optiska vågor för kommunikation. I jordens atmosfär utsätts de för dämpning, så i verkligheten sänder de en signal på ett avstånd av upp till 5 km. Men användningen av sådana kommunikationssystem eliminerar behovet av att få tillstånd från telekommunikationsinspektionerna.
Modulationsprincip
För att sända information måste en radiovåg moduleras med en signal. Sändaren sänder ut modulerade radiovågor, det vill säga modifierade. Korta, medelstora och långa vågor är amplitudmodulerade, så de kallas AM. Innan moduleringen rör sig bärvågen med en konstant amplitud. Amplitudmodulering för överföring ändrar den i amplitud, motsvarande signalens spänning. Radiovågens amplitud ändras i direkt proportion till signalspänningen. Ultrakorta vågor är frekvensmodulerade, så de kallas FM. Frekvensmodulering ålägger en extra frekvens som bär information. För att sända en signal över ett avstånd måste den moduleras med en högre frekvenssignal. För att ta emot en signal måste du separera den från underbärvågen. Med frekvensmodulering skapas mindre störningar, men radiostationen tvingassänds på VHF.
Faktorer som påverkar radiovågornas kvalitet och effektivitet
Kvaliteten och effektiviteten för radiovågsmottagning påverkas av metoden för riktad strålning. Ett exempel skulle vara en parabolantenn som skickar strålning till platsen för en installerad mottagningssensor. Denna metod möjliggjorde betydande framsteg inom radioastronomiområdet och gjorde många upptäckter inom vetenskapen. Han öppnade för möjligheten att skapa satellitsändningar, trådlös dataöverföring och mycket mer. Det visade sig att radiovågor kan sända ut solen, många planeter utanför vårt solsystem, liksom rymdnebulosor och några stjärnor. Det antas att utanför vår galax finns objekt med kraftfulla radiostrålar.
Radiovågornas räckvidd, radiovågornas utbredning påverkas inte bara av solstrålning utan också av väderförhållanden. Så, metervågor beror faktiskt inte på väderförhållandena. Och utbredningsområdet för centimeter beror starkt på väderförhållandena. Detta beror på att korta vågor sprids eller absorberas av vattenmiljön under regn eller med en ökad fuktighet i luften.
Deras kvalitet påverkas också av hinder på vägen. Vid sådana ögonblick bleknar signalen, och hörbarheten försämras avsevärt eller försvinner helt under några ögonblick eller mer. Ett exempel skulle vara TV:ns reaktion på ett överflygande flygplan när bilden flimrar och vita staplar visas. Detta sker pgadet faktum att vågen reflekteras från flygplanet och passerar förbi TV-antennen. Sådana fenomen med tv-apparater och radiosändare är mer benägna att uppstå i städer, eftersom radiovågornas räckvidd reflekteras på byggnader, höghus, vilket ökar vågens bana.
