Στα εγχειρίδια φυσικής δίνονται περίεργοι τύποι σχετικά με το εύρος των ραδιοκυμάτων, οι οποίοι μερικές φορές δεν είναι πλήρως κατανοητοί ακόμη και από άτομα με ειδική εκπαίδευση και εργασιακή εμπειρία. Στο άρθρο θα προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε την ουσία χωρίς να καταφύγουμε σε δυσκολίες. Ο πρώτος άνθρωπος που ανακάλυψε τα ραδιοκύματα ήταν ο Νίκολα Τέσλα. Στην εποχή του, όπου δεν υπήρχε εξοπλισμός υψηλής τεχνολογίας, ο Τέσλα δεν καταλάβαινε πλήρως τι είδους φαινόμενο ήταν, το οποίο αργότερα ονόμασε αιθέρα. Ένας αγωγός εναλλασσόμενου ρεύματος είναι η αρχή ενός ραδιοκυμάτων.
Πηγές ραδιοκυμάτων
Οι φυσικές πηγές ραδιοκυμάτων περιλαμβάνουν αστρονομικά αντικείμενα και κεραυνούς. Ένας τεχνητός πομπός ραδιοκυμάτων είναι ένας ηλεκτρικός αγωγός με εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα που κινείται μέσα. Η ταλαντωτική ενέργεια της γεννήτριας υψηλής συχνότητας διανέμεται στον περιβάλλοντα χώρο μέσω μιας κεραίας ραδιοφώνου. Η πρώτη λειτουργική πηγή ραδιοκυμάτων ήτανΡαδιοπομπός-δέκτης του Ποπόφ. Σε αυτή τη συσκευή, η λειτουργία μιας γεννήτριας υψηλής συχνότητας εκτελούνταν από μια συσκευή αποθήκευσης υψηλής τάσης συνδεδεμένη με μια κεραία - έναν δονητή Hertz. Τα τεχνητά δημιουργημένα ραδιοκύματα χρησιμοποιούνται για σταθερά και κινητά ραντάρ, εκπομπές, ραδιοεπικοινωνίες, δορυφόρους επικοινωνίας, συστήματα πλοήγησης και υπολογιστών.
Ζώνη κυμάτων ραδιοφώνου
Τα κύματα που χρησιμοποιούνται στις ραδιοεπικοινωνίες είναι στην περιοχή συχνοτήτων 30 kHz - 3000 GHz. Με βάση το μήκος κύματος και τη συχνότητα του κύματος, τα χαρακτηριστικά διάδοσης, το εύρος ραδιοκυμάτων χωρίζεται σε 10 υποζώνες:
- SDV - extra long.
- LW - long.
- NE - κατά μέσο όρο.
- SW - σύντομη.
- VHF - εξαιρετικά σύντομη.
- MV - μέτρα.
- UHF - δεκατόμετρο.
- SMV - εκατοστό.
- MMV - mm.
- SMMW - υποχιλιοστό
Εύρος ραδιοσυχνοτήτων
Το φάσμα των ραδιοκυμάτων χωρίζεται υπό όρους σε τμήματα. Ανάλογα με τη συχνότητα και το μήκος του ραδιοκυμάτων χωρίζονται σε 12 υποζώνες. Το εύρος συχνοτήτων των ραδιοκυμάτων σχετίζεται με τη συχνότητα του σήματος AC. Οι περιοχές συχνοτήτων των ραδιοκυμάτων στους διεθνείς κανονισμούς ραδιοφώνου αντιπροσωπεύονται με 12 ονόματα:
-
ραδιοκύματα διάδοση ραδιοκυμάτων ELF - εξαιρετικά χαμηλό.
- VLF - εξαιρετικά χαμηλό.
- INCH - infra-low.
- VLF - πολύ χαμηλό.
- LF - χαμηλές συχνότητες.
- μέσες - μεσαίες συχνότητες.
- HF− υψηλές συχνότητες.
- VHF - πολύ υψηλό.
- UHF - εξαιρετικά υψηλό.
- Φούρνος μικροκυμάτων - εξαιρετικά υψηλό.
- EHF - εξαιρετικά υψηλό.
- HHF - υπερυψηλές.
Καθώς αυξάνεται η συχνότητα του ραδιοκυμάτων, το μήκος του μειώνεται, καθώς η συχνότητα του ραδιοκυμάτων μειώνεται, αυξάνεται. Η διάδοση ανάλογα με το μήκος του είναι η πιο σημαντική ιδιότητα ενός ραδιοκυμάτων.
Η διάδοση των ραδιοκυμάτων 300 MHz - 300 GHz ονομάζεται εξαιρετικά υψηλά μικροκύματα λόγω της μάλλον υψηλής συχνότητάς τους. Ακόμη και οι υποζώνες είναι πολύ εκτεταμένες, επομένως, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε διαστήματα, τα οποία περιλαμβάνουν ορισμένες περιοχές για τηλεοπτικές και ραδιοφωνικές εκπομπές, για θαλάσσιες και διαστημικές επικοινωνίες, επίγειες και αεροπορικές, για ραδιοπλοήγηση με ραντάρ και ραδιοπλοήγηση, για μετάδοση ιατρικών δεδομένων κ.λπ. επί. Παρά το γεγονός ότι ολόκληρο το φάσμα των ραδιοκυμάτων χωρίζεται σε περιοχές, τα υποδεικνυόμενα όρια μεταξύ τους είναι υπό όρους. Τα τμήματα διαδέχονται το ένα το άλλο συνεχώς, περνώντας το ένα στο άλλο και μερικές φορές επικαλύπτονται.
Δυνατότητες διάδοσης ραδιοκυμάτων
Η διάδοση των ραδιοκυμάτων είναι η μεταφορά ενέργειας από ένα εναλλασσόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο από το ένα μέρος του διαστήματος στο άλλο. Στο κενό, ένα ραδιοκύμα ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός. Τα ραδιοκύματα μπορεί να είναι δύσκολο να διαδοθούν όταν εκτίθενται στο περιβάλλον. Αυτό εκδηλώνεται με παραμόρφωση σήματος, αλλαγή στην κατεύθυνση διάδοσης και επιβράδυνση στις ταχύτητες φάσης και ομάδας.
Καθένας από τους τύπους κυμάτωνεφαρμόζονται με διαφορετικούς τρόπους. Οι μακριές είναι πιο ικανές να παρακάμψουν τα εμπόδια. Αυτό σημαίνει ότι το εύρος των ραδιοκυμάτων μπορεί να διαδοθεί κατά μήκος του επιπέδου γης και νερού. Η χρήση μακρών κυμάτων είναι ευρέως διαδεδομένη σε υποβρύχια και θαλάσσια σκάφη, γεγονός που σας επιτρέπει να είστε σε επαφή σε οποιαδήποτε τοποθεσία στη θάλασσα. Οι δέκτες όλων των φάρων και των σωστικών σταθμών είναι συντονισμένοι σε μήκος κύματος εξακοσίων μέτρων με συχνότητα πεντακοσίων kilohertz.
Η διάδοση των ραδιοκυμάτων σε διαφορετικές περιοχές εξαρτάται από τη συχνότητά τους. Όσο μικρότερο είναι το μήκος και όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα, τόσο πιο ευθεία θα είναι η διαδρομή του κύματος. Αντίστοιχα, όσο χαμηλότερη είναι η συχνότητά του και όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος, τόσο πιο ικανό είναι να κάμπτεται γύρω από εμπόδια. Κάθε εύρος μηκών ραδιοκυμάτων έχει τα δικά του χαρακτηριστικά διάδοσης, αλλά δεν υπάρχει έντονη αλλαγή στα διακριτικά χαρακτηριστικά στα όρια των γειτονικών περιοχών.
χαρακτηριστικό διάδοσης
Υπερμακριά και μακρά κύματα κάμπτονται γύρω από την επιφάνεια του πλανήτη, εξαπλώνοντας με επιφανειακές ακτίνες για χιλιάδες χιλιόμετρα.
Τα μεσαία κύματα υπόκεινται σε ισχυρότερη απορρόφηση, επομένως μπορούν να καλύψουν μόνο απόσταση 500-1500 χιλιομέτρων. Όταν η ιονόσφαιρα είναι πυκνή σε αυτό το εύρος, είναι δυνατή η μετάδοση ενός σήματος από μια διαστημική δέσμη, η οποία παρέχει επικοινωνία σε πολλές χιλιάδες χιλιόμετρα.
Τα σύντομα κύματα διαδίδονται μόνο σε μικρές αποστάσεις λόγω της απορρόφησης της ενέργειάς τους από την επιφάνεια του πλανήτη. Τα χωρικά είναι ικανά να αντανακλούν επανειλημμένα από την επιφάνεια της γης και την ιονόσφαιρα, να ξεπερνούν μεγάλες αποστάσεις,με τη μετάδοση πληροφοριών.
Οι Οι εξαιρετικά σύντομες είναι ικανές να μεταδώσουν μεγάλο όγκο πληροφοριών. Τα ραδιοκύματα αυτού του εύρους διεισδύουν μέσω της ιονόσφαιρας στο διάστημα, επομένως είναι πρακτικά ακατάλληλα για επίγειες επικοινωνίες. Τα επιφανειακά κύματα αυτών των σειρών εκπέμπονται σε ευθεία γραμμή, χωρίς να κάμπτονται γύρω από την επιφάνεια του πλανήτη.
Τεράστιοι όγκοι πληροφοριών μπορούν να μεταδοθούν σε οπτικές ζώνες. Τις περισσότερες φορές, η τρίτη σειρά οπτικών κυμάτων χρησιμοποιείται για επικοινωνία. Στην ατμόσφαιρα της Γης, υπόκεινται σε εξασθένηση, επομένως στην πραγματικότητα μεταδίδουν ένα σήμα σε απόσταση έως και 5 km. Όμως η χρήση τέτοιων συστημάτων επικοινωνίας εξαλείφει την ανάγκη λήψης άδειας από τις επιθεωρήσεις τηλεπικοινωνιών.
Αρχή διαμόρφωσης
Για τη μετάδοση πληροφοριών, ένα ραδιοκύμα πρέπει να διαμορφωθεί με ένα σήμα. Ο πομπός εκπέμπει διαμορφωμένα ραδιοκύματα, δηλαδή τροποποιημένα. Τα βραχέα, μεσαία και μεγάλα κύματα διαμορφώνονται κατά πλάτος, επομένως αναφέρονται ως AM. Πριν από τη διαμόρφωση, το φέρον κύμα κινείται με σταθερό πλάτος. Η διαμόρφωση πλάτους για μετάδοση το αλλάζει σε πλάτος, που αντιστοιχεί στην τάση του σήματος. Το πλάτος του ραδιοκυμάτων αλλάζει σε ευθεία αναλογία με την τάση του σήματος. Τα υπερμικρά κύματα διαμορφώνονται με συχνότητα, επομένως αναφέρονται ως FM. Η διαμόρφωση συχνότητας επιβάλλει μια πρόσθετη συχνότητα που μεταφέρει πληροφορίες. Για να μεταδοθεί ένα σήμα σε απόσταση, πρέπει να διαμορφωθεί με σήμα υψηλότερης συχνότητας. Για να λάβετε ένα σήμα, πρέπει να το διαχωρίσετε από το κύμα δευτερεύοντος φορέα. Με τη διαμόρφωση συχνότητας, δημιουργούνται λιγότερες παρεμβολές, αλλά ο ραδιοφωνικός σταθμός αναγκάζεταιμετάδοση σε VHF.
Παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα και την αποτελεσματικότητα των ραδιοκυμάτων
Η ποιότητα και η αποτελεσματικότητα της λήψης ραδιοκυμάτων επηρεάζεται από τη μέθοδο της κατευθυντικής ακτινοβολίας. Ένα παράδειγμα θα ήταν ένα δορυφορικό πιάτο που στέλνει ακτινοβολία στη θέση ενός εγκατεστημένου αισθητήρα λήψης. Αυτή η μέθοδος επέτρεψε σημαντική πρόοδο στον τομέα της ραδιοαστρονομίας και έκανε πολλές ανακαλύψεις στην επιστήμη. Άνοιξε τη δυνατότητα δημιουργίας δορυφορικών εκπομπών, ασύρματης μετάδοσης δεδομένων και πολλά άλλα. Αποδείχθηκε ότι τα ραδιοκύματα είναι ικανά να εκπέμπουν τον Ήλιο, πολλούς πλανήτες έξω από το ηλιακό μας σύστημα, καθώς και διαστημικά νεφελώματα και μερικά αστέρια. Υποτίθεται ότι έξω από τον γαλαξία μας υπάρχουν αντικείμενα με ισχυρές ραδιοεκπομπές.
Το εύρος του ραδιοκυμάτων, η διάδοση των ραδιοκυμάτων επηρεάζεται όχι μόνο από την ηλιακή ακτινοβολία, αλλά και από τις καιρικές συνθήκες. Έτσι, τα μετρικά κύματα, στην πραγματικότητα, δεν εξαρτώνται από τις καιρικές συνθήκες. Και το εύρος διάδοσης του εκατοστού εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις καιρικές συνθήκες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα σύντομα κύματα διασκορπίζονται ή απορροφώνται από το υδάτινο περιβάλλον κατά τη διάρκεια της βροχής ή με αυξημένο επίπεδο υγρασίας στον αέρα.
Επίσης, η ποιότητά τους επηρεάζεται από εμπόδια στο δρόμο. Σε τέτοιες στιγμές, το σήμα εξασθενεί και η ακουστότητα επιδεινώνεται σημαντικά ή εξαφανίζεται εντελώς για μερικές στιγμές ή περισσότερο. Ένα παράδειγμα θα ήταν η αντίδραση της τηλεόρασης σε ένα αεροσκάφος που πετάει όταν η εικόνα τρεμοπαίζει και εμφανίζονται λευκές γραμμές. Αυτό συμβαίνει λόγωτο γεγονός ότι το κύμα ανακλάται από το αεροσκάφος και περνά από την κεραία της τηλεόρασης. Τέτοια φαινόμενα με τηλεοράσεις και ραδιοφωνικούς πομπούς είναι πιο πιθανό να συμβούν στις πόλεις, καθώς το εύρος των ραδιοκυμάτων αντανακλάται σε κτίρια, πολυώροφους πύργους, αυξάνοντας τη διαδρομή του κύματος.
