I fysik-lærebøger gives abstrude formler om emnet radiobølger, som nogle gange ikke er fuldt ud forstået selv af folk med specialuddannelse og erhvervserfaring. I artiklen vil vi forsøge at forstå essensen uden at ty til vanskeligheder. Den første person til at opdage radiobølger var Nikola Tesla. I sin tid, hvor der ikke var højteknologisk udstyr, forstod Tesla ikke helt, hvad det var for et fænomen, som han senere kaldte for æter. En vekselstrømsleder er begyndelsen på en radiobølge.
Radiobølgekilder
Naturlige kilder til radiobølger omfatter astronomiske objekter og lyn. En kunstig udsender af radiobølger er en elektrisk leder med en vekselstrøm, der bevæger sig indeni. Højfrekvensgeneratorens oscillerende energi fordeles i det omgivende rum ved hjælp af en radioantenne. Den første fungerende kilde til radiobølger varPopovs radiosender-modtager. I denne enhed blev funktionen af en højfrekvensgenerator udført af en højspændingslagringsenhed forbundet til en antenne - en Hertz vibrator. Kunstigt skabte radiobølger bruges til stationær og mobil radar, udsendelse, radiokommunikation, kommunikationssatellitter, navigation og computersystemer.
Radiobølgebånd
Bølgerne, der bruges i radiokommunikation, er i frekvensområdet 30 kHz - 3000 GHz. Baseret på bølgelængden og frekvensen af bølgen, udbredelsesegenskaber, er radiobølgeområdet opdelt i 10 underbånd:
- SDV - ekstra lang.
- LW - lang.
- NE - gennemsnit.
- SW - kort.
- VHF - ultrakort.
- MV - meter.
- UHF - decimeter.
- SMV - centimeter.
- MMV - mm.
- SMMW - submillimeter
Radiofrekvensområde
Spektret af radiobølger er betinget opdelt i sektioner. Afhængigt af radiobølgens frekvens og længde er de opdelt i 12 underbånd. Frekvensområdet for radiobølger er relateret til frekvensen af AC-signalet. Radiobølgernes frekvensområder i de internationale radioregulativer er repræsenteret med 12 navne:
-
radiobølgers udbredelse af radiobølger ELF - ekstremt lav.
- VLF - ultra-lav.
- INCH - infra-lav.
- VLF - meget lav.
- LF - lave frekvenser.
- midt - mellemfrekvenser.
- HF− høje frekvenser.
- VHF - meget høj.
- UHF - ultrahøj.
- Mikrobølgeovn - ultra høj.
- EHF - ekstremt højt.
- HHF - hyper høj.
Når frekvensen af radiobølgen stiger, falder dens længde, når frekvensen af radiobølgen falder, øges den. Udbredelse afhængig af dens længde er den vigtigste egenskab ved en radiobølge.
Udbredelsen af radiobølger 300 MHz - 300 GHz kaldes ultrahøj mikrobølge på grund af deres ret høje frekvens. Selv underbåndene er meget omfattende, så de til gengæld er opdelt i intervaller, som omfatter visse rækkevidder til tv- og radioudsendelser, til maritim og rumkommunikation, terrestrisk og luftfart, til radar- og radionavigation, til medicinsk datatransmission og så på. På trods af det faktum, at hele rækken af radiobølger er opdelt i regioner, er de angivne grænser mellem dem betingede. Sektionerne følger hinanden kontinuerligt, går over i hinanden og overlapper nogle gange hinanden.
Funktioner ved radiobølgeudbredelse
Udbredelsen af radiobølger er overførsel af energi ved et vekslende elektromagnetisk felt fra en del af rummet til en anden. I et vakuum bevæger en radiobølge sig med lysets hastighed. Radiobølger kan være svære at udbrede, når de udsættes for miljøet. Dette viser sig i signalforvrængning, en ændring i udbredelsesretningen og en opbremsning i fase- og gruppehastigheder.
Hver af bølgetyperneanvendt på forskellige måder. Lange er bedre i stand til at omgå forhindringer. Det betyder, at rækkevidden af radiobølger kan forplante sig langs land- og vandplanet. Brugen af lange bølger er udbredt i ubåde og marinefartøjer, hvilket giver dig mulighed for at være i kontakt hvor som helst på havet. Modtagerne på alle beacons og livreddende stationer er indstillet til en bølgelængde på seks hundrede meter med en frekvens på fem hundrede kilohertz.
Udbredelsen af radiobølger i forskellige områder afhænger af deres frekvens. Jo kortere længden er og jo højere frekvensen er, jo mere lige vej vil bølgen være. Følgelig, jo lavere dens frekvens og jo større længden er, jo bedre er den i stand til at bøje rundt om forhindringer. Hvert område af radiobølgelængder har sine egne udbredelseskarakteristika, men der er ingen skarp ændring i kendetegn ved grænsen til naboområder.
Formeringskarakteristik
Ultralange og lange bølger bøjer sig rundt om planetens overflade og spredes med overfladestråler i tusindvis af kilometer.
Mellembølger er udsat for stærkere absorption, så de kan kun dække en afstand på 500-1500 kilometer. Når ionosfæren er tæt i dette område, er det muligt at transmittere et signal med en rumstråle, som giver kommunikation over flere tusinde kilometer.
Korte bølger forplanter sig kun over korte afstande på grund af absorptionen af deres energi af planetens overflade. Rumlige er i stand til gentagne gange at reflektere fra jordens overflade og ionosfæren, overvinde lange afstande,ved at overføre information.
Ultra-short er i stand til at transmittere en stor mængde information. Radiobølger i dette område trænger gennem ionosfæren ud i rummet, så de er praktisk t alt uegnede til jordbaseret kommunikation. Overfladebølger af disse områder udsendes i en lige linje uden at bøje sig rundt om planetens overflade.
Kæmpe mængder af information kan transmitteres i optiske bånd. Oftest bruges det tredje område af optiske bølger til kommunikation. I jordens atmosfære er de udsat for dæmpning, så i virkeligheden sender de et signal i en afstand på op til 5 km. Men brugen af sådanne kommunikationssystemer eliminerer behovet for at indhente tilladelse fra telekommunikationsinspektoraterne.
Modulationsprincip
For at transmittere information skal en radiobølge moduleres med et signal. Senderen udsender modulerede radiobølger, det vil sige modificerede. Korte, mellemlange og lange bølger er amplitudemoduleret, så de omtales som AM. Før modulering bevæger bærebølgen sig med en konstant amplitude. Amplitudemodulation til transmission ændrer den i amplitude, svarende til signalets spænding. Amplituden af radiobølgen ændres i direkte proportion til signalspændingen. Ultrakorte bølger er frekvensmoduleret, så de omtales som FM. Frekvensmodulation pålægger en ekstra frekvens, der bærer information. For at transmittere et signal over en afstand skal det moduleres med et højere frekvenssignal. For at modtage et signal skal du adskille det fra underbærebølgen. Ved frekvensmodulation skabes der mindre interferens, men radiostationen tvingesudsendes på VHF.
Faktorer, der påvirker kvaliteten og effektiviteten af radiobølger
Kvaliteten og effektiviteten af radiobølgemodtagelse er påvirket af metoden med retningsbestemt stråling. Et eksempel kunne være en parabol, der sender stråling til placeringen af en installeret modtagesensor. Denne metode tillod betydelige fremskridt inden for radioastronomi og gjorde mange opdagelser inden for videnskaben. Han åbnede op for muligheden for at skabe satellitudsendelser, trådløs datatransmission og meget mere. Det viste sig, at radiobølger er i stand til at udsende Solen, mange planeter uden for vores solsystem samt rumtåger og nogle stjerner. Det antages, at der uden for vores galakse er objekter med kraftige radioemissioner.
Radiobølgernes rækkevidde, udbredelsen af radiobølger påvirkes ikke kun af solstråling, men også af vejrforhold. Så meterbølger afhænger faktisk ikke af vejrforholdene. Og rækkevidden af udbredelse af centimeter afhænger stærkt af vejrforholdene. Dette skyldes, at korte bølger spredes eller absorberes af vandmiljøet under regn eller med en øget fugtighed i luften.
Deres kvalitet er også påvirket af forhindringer på vejen. I sådanne øjeblikke falmer signalet, og hørbarheden forringes betydeligt eller forsvinder helt i et par øjeblikke eller mere. Et eksempel kunne være TV'ets reaktion på et fly, der flyver over, når billedet flimrer og hvide bjælker vises. Dette sker pgadet faktum, at bølgen reflekteres fra flyet og passerer forbi tv-antennen. Sådanne fænomener med fjernsyn og radiosendere er mere tilbøjelige til at forekomme i byer, da rækkevidden af radiobølger reflekteres på bygninger, højhuse, hvilket øger bølgens bane.
