Fizikas mācību grāmatās par radioviļņu diapazona tēmu ir dotas abstraktas formulas, kuras dažkārt līdz galam neizprot pat cilvēki ar speciālo izglītību un darba pieredzi. Rakstā mēs centīsimies izprast būtību, neizmantojot grūtības. Pirmā persona, kas atklāja radioviļņus, bija Nikola Tesla. Savā laikā, kur nebija augsto tehnoloģiju iekārtu, Tesla līdz galam nesaprata, kas tas par fenomenu, ko viņš vēlāk nosauca par ēteri. Maiņstrāvas vadītājs ir radioviļņa sākums.
Radioviļņu avoti
Dabiski radioviļņu avoti ir astronomiski objekti un zibens. Mākslīgais radioviļņu emitētājs ir elektriskais vadītājs, kura iekšpusē kustas maiņstrāva. Augstfrekvences ģeneratora svārstību enerģija tiek izplatīta apkārtējā telpā ar radio antenas palīdzību. Pirmais radioviļņu avots bijaPopova radio raidītājs-uztvērējs. Šajā ierīcē augstfrekvences ģeneratora funkciju veica ar antenu pieslēgta augstsprieguma glabāšanas iekārta - Hertz vibrators. Mākslīgi radītos radioviļņus izmanto stacionāriem un mobiliem radariem, apraidei, radio sakariem, sakaru satelītiem, navigācijai un datorsistēmām.
Radio viļņu josla
Radio sakaros izmantotie viļņi ir frekvenču diapazonā no 30 kHz līdz 3000 GHz. Pamatojoties uz viļņa garumu un frekvenci, izplatīšanās iezīmēm, radioviļņu diapazons ir sadalīts 10 apakšjoslās:
- SDV - īpaši garš.
- LW - garš.
- NE - vidēji.
- SW - īss.
- VHF - īpaši īss.
- MV - metri.
- UHF - decimetrs.
- SMV - centimetrs.
- MMV - mm.
- SMMW - submilimetrs
Radio frekvenču diapazons
Radioviļņu spektrs ir nosacīti sadalīts sadaļās. Atkarībā no radioviļņu frekvences un garuma tie ir sadalīti 12 apakšjoslās. Radioviļņu frekvenču diapazons ir saistīts ar maiņstrāvas signāla frekvenci. Radioviļņu frekvenču diapazoni starptautiskajos radionoteikumos ir apzīmēti ar 12 nosaukumiem:
-
radioviļņi radioviļņu izplatīšanās ELF - ārkārtīgi zems.
- VLF - īpaši zems.
- INCH - infra-zems.
- VLF - ļoti zems.
- LF - zemas frekvences.
- vidējās - vidējās frekvences.
- HF− augstas frekvences.
- VHF - ļoti augsts.
- UHF - īpaši augsts.
- Mikroviļņu krāsns - īpaši augsta.
- EHF - ārkārtīgi augsts.
- HHF - īpaši augsts.
Radioviļņa frekvencei palielinoties, tā garums samazinās, radioviļņa frekvencei samazinoties, tas palielinās. Radioviļņu vissvarīgākā īpašība ir izplatīšanās atkarībā no tā garuma.
Radioviļņu izplatība 300 MHz - 300 GHz tiek saukta par īpaši augsto mikroviļņu to diezgan augstās frekvences dēļ. Pat apakšjoslas ir ļoti plašas, tāpēc tās savukārt ir sadalītas intervālos, kas ietver noteiktus diapazonus televīzijas un radio apraidei, jūras un kosmosa sakariem, virszemes un aviācijai, radaram un radionavigācijai, medicīnisko datu pārraidei utt. ieslēgts. Neskatoties uz to, ka viss radioviļņu diapazons ir sadalīts reģionos, norādītās robežas starp tiem ir nosacītas. Sadaļas nepārtraukti seko viena otrai, pārejot viena uz otru un dažreiz pārklājas.
Radioviļņu izplatīšanās iezīmes
Radioviļņu izplatīšanās ir enerģijas pārnešana ar mainīgu elektromagnētisko lauku no vienas telpas daļas uz citu. Vakuumā radio vilnis pārvietojas ar gaismas ātrumu. Radioviļņus var būt grūti izplatīt, ja tie ir pakļauti vides iedarbībai. Tas izpaužas kā signāla kropļojumi, izplatīšanās virziena izmaiņas un fāzes un grupas ātruma palēninājums.
Katrs no viļņu veidiempielietots dažādos veidos. Garie labāk var apiet šķēršļus. Tas nozīmē, ka radioviļņu diapazons var izplatīties pa zemes un ūdens plakni. Garo viļņu izmantošana ir plaši izplatīta zemūdenēs un jūras kuģos, kas ļauj jums sazināties jebkurā vietā jūrā. Visu bāku un glābšanas staciju uztvērēji ir noregulēti uz sešsimt metru viļņa garumu ar piecsimt kilohercu frekvenci.
Radioviļņu izplatīšanās dažādos diapazonos ir atkarīga no to frekvences. Jo īsāks garums un augstāka frekvence, jo taisnāks būs viļņa ceļš. Attiecīgi, jo zemāka ir tā biežums un lielāks garums, jo vairāk tas spēj noliekties ap šķēršļiem. Katram radioviļņu garuma diapazonam ir savi izplatīšanās raksturlielumi, taču blakus esošo diapazonu robežās nav krasu izmaiņu atšķirības pazīmēs.
Izplatīšanās raksturlielums
Īpaši gari un gari viļņi liecas ap planētas virsmu, ar virsmas stariem izplatoties tūkstošiem kilometru.
Vidējie viļņi ir pakļauti spēcīgākai absorbcijai, tāpēc tie var pārvarēt tikai 500–1500 kilometru attālumu. Ja jonosfēra ir blīva šajā diapazonā, ir iespējams pārraidīt signālu ar kosmosa staru, kas nodrošina sakarus vairāku tūkstošu kilometru garumā.
Īsi viļņi izplatās tikai nelielos attālumos, jo planētas virsma absorbē to enerģiju. Telpiskie spēj atkārtoti atspīdēt no zemes virsmas un jonosfēras, pārvarēt lielus attālumus,pārsūtot informāciju.
Īpaši īsi spēj pārsūtīt lielu informācijas daudzumu. Šāda diapazona radioviļņi caur jonosfēru iekļūst kosmosā, tāpēc tie praktiski nav piemēroti zemes sakariem. Šo diapazonu virsmas viļņi tiek izstaroti taisnā līnijā, neliecoties ap planētas virsmu.
Milzīgus informācijas apjomus var pārraidīt optiskajās joslās. Visbiežāk saziņai tiek izmantots trešais optisko viļņu diapazons. Zemes atmosfērā tie ir pakļauti vājinājumam, tāpēc patiesībā tie pārraida signālu līdz 5 km attālumā. Taču šādu sakaru sistēmu izmantošana novērš nepieciešamību saņemt atļauju no telekomunikāciju inspekcijām.
Modulācijas princips
Lai pārraidītu informāciju, radio vilnis ir jāmodulē ar signālu. Raidītājs izstaro modulētus radioviļņus, tas ir, modificētus. Īsie, vidējie un garie viļņi ir amplitūdas modulēti, tāpēc tos sauc par AM. Pirms modulācijas nesējvilnis pārvietojas ar nemainīgu amplitūdu. Amplitūdas modulācija pārraidei maina to amplitūdā, kas atbilst signāla spriegumam. Radioviļņu amplitūda mainās tieši proporcionāli signāla spriegumam. Ultraīsie viļņi ir frekvences modulēti, tāpēc tos sauc par FM. Frekvences modulācija uzliek papildu frekvenci, kas nes informāciju. Lai pārraidītu signālu no attāluma, tas ir jāmodulē ar augstākas frekvences signālu. Lai saņemtu signālu, tas ir jāatdala no apakšnesēja viļņa. Ar frekvences modulāciju tiek radīti mazāki traucējumi, bet radiostacija tiek piespiestapārraidīt pa VHF.
Faktori, kas ietekmē radioviļņu kvalitāti un efektivitāti
Radioviļņu uztveršanas kvalitāti un efektivitāti ietekmē virziena starojuma metode. Piemērs varētu būt satelītantena, kas sūta starojumu uz uzstādītā uztveršanas sensora atrašanās vietu. Šī metode ļāva panākt ievērojamu progresu radioastronomijas jomā un radīja daudzus atklājumus zinātnē. Viņš pavēra iespēju izveidot satelīta apraidi, bezvadu datu pārraidi un daudz ko citu. Izrādījās, ka radioviļņi spēj izstarot Sauli, daudzas planētas ārpus mūsu Saules sistēmas, kā arī kosmosa miglājus un dažas zvaigznes. Tiek pieņemts, ka ārpus mūsu galaktikas ir objekti ar spēcīgu radio izstarojumu.
Radioviļņu diapazonu, radioviļņu izplatību ietekmē ne tikai saules starojums, bet arī laikapstākļi. Tātad metru viļņi patiesībā nav atkarīgi no laika apstākļiem. Un centimetru izplatīšanās diapazons ir ļoti atkarīgs no laika apstākļiem. Tas ir saistīts ar faktu, ka īsus viļņus izkliedē vai absorbē ūdens vide lietus laikā vai ar paaugstinātu mitruma līmeni gaisā.
Arī to kvalitāti ietekmē šķēršļi ceļā. Šādos brīžos signāls pazūd, un dzirdamība ievērojami pasliktinās vai pazūd pavisam uz dažiem mirkļiem vai ilgāk. Piemērs varētu būt televizora reakcija uz pārlidojošu lidmašīnu, kad attēls mirgo un parādās b altas joslas. Tas notiek sakarā arto, ka vilnis atstarojas no lidaparāta un iet garām TV antenai. Šādas parādības ar televizoriem un radio raidītājiem biežāk notiek pilsētās, jo radioviļņu diapazons tiek atstarots uz ēkām, daudzstāvu torņiem, palielinot viļņa ceļu.
