طیف وسیعی از امواج رادیویی و انتشار آنها

در کتاب های درسی فیزیک، فرمول های شفاف در گروه موج رادیویی ارائه می شوند، که گاهی اوقات حتی افراد دارای تحصیلات خاص و تجربه کاری به طور کامل نمی توانند درک کنند. در این مقاله سعی خواهیم کرد بدون در نظر گرفتن پیچیدگی ذات را درک کنیم. نیکولا تسلا اولین کشف امواج رادیویی بود. در زمان خود، جایی که هیچ تجهیزات پیشرفته ای وجود نداشت، تسلا به طور کامل نمی دانست چه نوع پدیده ای را که او بعدها اتر نامید. هادی با جریان الکتریکی متناوب شروع موج موج رادیویی است.

منابع امواج رادیویی

منابع طبيعي امواج راديويي اجسام نجومي و رعد و برق هستند. رادیاتور مصنوعی امواج رادیویی یک هادی الکتریکی است که جریان الکتریکی متناوب درون آن حرکت می کند. انرژی ارتعاشی ژنراتور فرکانس بالا با استفاده از یک آنتن رادیویی به فضای اطراف میرسد. اولین منبع کار امواج رادیویی، رادیو فرستنده رادیو Popova بود. در این دستگاه، تابع ژنراتور فرکانس بالا توسط دستگاه ذخیره سازی ولتاژ بالا متصل به آنتن - یک ویبراتور Hertz انجام شد. امواج رادیویی مصنوعی برای رادارهای ثابت و موبایل، رادیو، رادیو، ماهواره های ارتباطی، ناوبری و سیستم های کامپیوتری استفاده می شود.

محدوده امواج رادیویی

امواج مورد استفاده در ارتباطات رادیویی در محدوده فرکانس 30 کیلوهرتز تا 3000 گیگاهرتز قرار دارند. بر اساس طول و فرکانس موج، ویژگی های پخش، موج موج رادیویی به 10 زیربند تقسیم می شود:

1. SDV - بسیار طولانی است
2. DV - طولانی
3. SW - میانگین.
4. HF - کوتاه.
5. VHF - فوق العاده کم
6. MV متر
7. DMV - دزیمتر
8. SMV - سانتیمتر
9. MMV - میلی متر
10. SMMV - submillimeter

محدوده فرکانس امواج رادیویی

طیف امواج رادیویی به صورت شرطی به بخش تقسیم می شود. بسته به فرکانس و طول امواج رادیویی به 12 زیر باند تقسیم می شود. محدوده فرکانس امواج رادیویی با فرکانس جریان متناوب سیگنال ارتباط دارد. محدوده فرکانس امواج رادیویی در مقررات بین المللی رادیویی با 12 نام نشان داده می شود:

1. ELF - بسیار کم است
2. SNF - بسیار کم است
3. INCH - مادون قرمز
4. VLF - بسیار کم است
5. فرکانس پایین - فرکانس پایین.
6. MF - فرکانس های متوسط.
7. HF - فرکانس های بالا.
8. VHF - بسیار زیاد است
9. UHF - فوق العاده
10. مایکروویو - فوق العاده بالا.
11. EHF - بسیار زیاد است.
12. GWH - فوق العاده.

همانطور که فرکانس موج رادیویی افزایش می یابد، طول آن کاهش می یابد، به عنوان فرکانس موج رادیویی کاهش می یابد، آن را افزایش می دهد. انتشار، بسته به طول آن، مهمترین ویژگی یک موج رادیویی است.

انتشار امواج رادیویی 300 مگاهرتز - 300 گیگاهرتز به دلیل فرکانس نسبتا زیاد آنها، فوق العاده مایکروویو نامیده می شود. حتی زیردریایی ها بسیار گسترده هستند، به همین دلیل آنها به شکاف هایی تقسیم می شوند که شامل محدوده های مشخصی از تلویزیون و رادیو، برای ارتباطات دریایی و فضایی، زمینی و هوایی، راداری و رادیو، برای انتقال اطلاعات پزشکی و غیره است. با وجود این که کل موج رادیوی رادیویی به مناطق تقسیم شده است، مرزهای نشان داده شده بین آنها شرطی هستند. توطئه ها یکی پس از دیگری به صورت پیوسته دنبال می شوند، یکی به یک دیگر تغییر می کند و گاه همپوشانی دارد.

ویژگی های انتشار موج رادیویی

انتشار امواج رادیویی انتقال انرژی توسط یک میدان الکترومغناطیسی متناوب از یک قسمت از فضا به دیگری است. در یک خلاء، موج رادیویی با سرعت نور منتشر می شود. هنگامی که محیط زیست در معرض امواج رادیویی قرار می گیرد، انتشار امواج رادیویی می تواند دشوار باشد. این خود را در تحریف سیگنال ها، تغییر در جهت انتشار، کاهش سرعت فازها و گروه ها نشان می دهد.

هر نوع امواج از راه های مختلفی استفاده می شود. طولانی تر می تواند بهتر از موانع عبور کند. این بدان معنی است که گروه موج رادیویی می تواند در امتداد زمین و هواپیما ها پخش شود. استفاده از امواج طولانی در کشتی های زیردریایی و دریایی گسترده است که به شما اجازه می دهد در هر جایی در دریا باشید. در طول موج ششصد متر با فرکانس 500 کیلوگرت گیرنده تنظیم شده از تمام فانوس دریایی و ایستگاه های نجات.

انتشار امواج رادیویی در نوارهای مختلف بستگی به فرکانس آنها دارد. هرچه طول و طول فركانس كوتاهتر باشد، مسیر مسیر موجب می شود. به این ترتیب، فرکانس آن کوچکتر و طول آن طولانی تر است، بیشتر آن قادر به دور زدن موانع است. هر طیف وسیعی از طول موج های رادیویی دارای ویژگی های انتشار خاص خود است، اما تغییرات تیز در ویژگی های متمایز در مرز نوارهای همسایه وجود ندارد.

خصوصیات گسترش

امواج طولانی و طولانی، که سطح سیاره را متبلور می کنند، که از طریق اشعه های سطحی برای هزاران کیلومتر گسترش می یابد.

امواج متوسط در معرض جذب قوی هستند، بنابراین آنها می توانند از فاصله ای بین 500 تا 1500 کیلومتر عبور کنند. هنگامی که یونوسفر در این محدوده فشرده می شود، می توان سیگنال را با پرتو فضایی انتقال داد که ارتباطات را برای چندین هزار کیلومتر فراهم می کند.

امواج کوتاه به علت جذب انرژی آنها توسط سطح سیاره منتشر می شوند. آنهایی که فضایی هستند بارها و بارها از سطح زمین و یونوسفر منعکس شده اند، فاصله زیادی را از بین می برند، انتقال اطلاعات را انجام می دهند.

فوق العاده کوتاه می تواند مقدار زیادی از اطلاعات را انتقال دهد. امواج رادیویی از این محدوده از طریق یونوسفر به فضا نفوذ می کنند، بنابراین برای اهداف ارتباط زمینی، آنها عملا نامناسب هستند. امواج سطحی این گروه ها به طور مستقیم، بدون خم شدن سطح سیاره، تابش می کنند.

در محدوده های اپتیکی، امکان انتقال حجم زیادی از اطلاعات وجود دارد. اغلب، سومین محدوده موج نوری برای برقراری ارتباط استفاده می شود. در جو زمین، آنها در معرض آسیب قرار می گیرند، بنابراین در حقیقت آنها سیگنال را برای فاصله 5 کیلومتری انتقال می دهند. اما استفاده از چنین سیستم های ارتباطی، نیاز به اخذ مجوز از بازرسی های مخابراتی را از بین می برد.

اصل مدولاسیون

برای انتقال اطلاعات، موج رادیویی نیاز به سیگنال دارد. فرستنده امواج رادیویی مدولاسیون را منتشر می کند، یعنی تغییر کرده است. امواج کوتاه، متوسط و بلند دارای مدولاسیون دامنه هستند، بنابراین آنها به عنوان AM مشخص می شوند. قبل از مدولاسیون، موج حامل با دامنه ثابت حرکت می کند. Modulation amplitude for transmission آن را در دامنه تغییر می دهد، با توجه به ولتاژ سیگنال. دامنه موج رادیویی به طور مستقیم با ولتاژ سیگنال متفاوت است. امواج فوق العاده کوتاه مدولاسیون فرکانس دارند، بنابراین آنها به عنوان FM تعریف می شوند. مدولاسیون فرکانسی یک فرکانس اضافی را فراهم می کند که اطلاعات را حمل می کند. برای انتقال یک سیگنال در یک فاصله، باید توسط سیگنال فرکانس بالاتر مدولاسیون شود. برای دریافت یک سیگنال، لازم است که آن را از زیر غلاف موج جدا کنید. با مدولاسیون فرکانس، تداخل کمتر است، اما رادیو باید در VHF پخش شود.

عوامل موثر بر کیفیت و کارایی امواج رادیویی

کیفیت و کارایی دریافت امواج رادیویی تحت تأثیر روش تابش هدایت قرار می گیرد. یک نمونه آن یک آنتن ماهواره ای است که تابش را به محل حسگر دریافت نصب هدایت می کند. این روش باعث پیشرفت قابل توجهی در زمینه نجوم رادیو و ایجاد بسیاری از اکتشافات در علوم می شود. او توانایی ایجاد پخش ماهواره ای، انتقال داده ها به روش بی سیم و خیلی چیزهای دیگر را کشف کرد. معلوم شد که امواج رادیویی می توانند خورشید را تابش کنند، بسیاری از سیارات که خارج از منظومه شمسی ما هستند و همچنین سحابی های کیهانی و برخی ستارگان. فرض بر این است که در خارج از کهکشان ما، اشیایی با امواج رادیویی قدرتمند وجود دارد.

در محدوده موج رادیویی انتشار امواج رادیویی نه تنها توسط تابش خورشید، بلکه تحت شرایط هواشناسی نیز تحت تاثیر قرار می گیرد. بنابراین، امواج متر، در واقع، به شرایط آب و هوایی وابسته نیستند. و گستره توزیع سانتی متر به شدت به شرایط آب و هوایی وابسته است. به علت اینکه آب در باران یا در افزایش رطوبت در امواج کوتاه، هوا پراکنده یا جذب می شود.

همچنین، کیفیت آنها تحت تاثیر موانع در راه است. در این زمان، سیگنال از بین می رود، در حالی که شنوایی به طور قابل توجهی کاهش می یابد و یا حتی برای چند لحظه یا بیشتر از بین می رود. یک مثال واکنش تلویزیون به هواپیما پرواز است، زمانی که تصویر چشمک می زند و خطوط سفید ظاهر می شود. این به خاطر این واقعیت است که موج از هواپیما منعکس می شود و از طریق آنتن تلویزیون عبور می کند. چنین پدیده هایی با تلویزیون و فرستنده های رادیویی اغلب در شهرها رخ می دهد، همانطور که گروه موج رادیویی در ساختمان ها، برج های بلند، و موج مسیر موج را افزایش می دهد.