در کتاب های درسی فیزیک، فرمول های مبهم در موضوع محدوده امواج رادیویی آورده شده است که گاهی حتی برای افراد دارای تحصیلات خاص و تجربه کاری کاملاً قابل درک نیست. در مقاله سعی خواهیم کرد بدون توسل به مشکلات، ماهیت را درک کنیم. اولین کسی که امواج رادیویی را کشف کرد نیکولا تسلا بود. در زمان خود، جایی که تجهیزات پیشرفته ای وجود نداشت، تسلا به طور کامل متوجه نشد که چه نوع پدیده ای است که بعدها آن را اتر نامید. یک هادی جریان متناوب شروع یک موج رادیویی است.
منابع امواج رادیویی
منابع طبیعی امواج رادیویی شامل اجرام نجومی و رعد و برق است. ساطع کننده مصنوعی امواج رادیویی یک رسانای الکتریکی با جریان الکتریکی متناوب است که در داخل آن حرکت می کند. انرژی نوسانی ژنراتور فرکانس بالا با استفاده از یک آنتن رادیویی در فضای اطراف پخش می شود. اولین منبع فعال امواج رادیویی بودگیرنده فرستنده رادیویی پوپوف. در این دستگاه، عملکرد یک ژنراتور فرکانس بالا توسط یک دستگاه ذخیره سازی ولتاژ بالا متصل به یک آنتن - ویبراتور هرتز انجام می شد. امواج رادیویی ایجاد شده مصنوعی برای رادار ثابت و سیار، پخش، ارتباطات رادیویی، ماهواره های ارتباطی، ناوبری و سیستم های کامپیوتری استفاده می شود.
باند موج رادیویی
امواج مورد استفاده در ارتباطات رادیویی در محدوده فرکانس 30 کیلوهرتز تا 3000 گیگاهرتز هستند. بر اساس طول موج و فرکانس موج، ویژگی های انتشار، محدوده امواج رادیویی به 10 زیر باند تقسیم می شود:
- SDV - بسیار طولانی.
- LW - طولانی.
- NE - متوسط.
- SW - کوتاه.
- VHF - فوق العاده کوتاه.
- MV - متر.
- UHF - دسی متر.
- SMV - سانتی متر.
- MMV - mm.
- SMMW - زیر میلی متر
محدوده فرکانس رادیویی
طیف امواج رادیویی به طور مشروط به بخش‌هایی تقسیم می‌شود. بسته به فرکانس و طول موج رادیویی به 12 زیر باند تقسیم می شوند. محدوده فرکانس امواج رادیویی به فرکانس سیگنال AC مربوط می شود. محدوده فرکانس امواج رادیویی در مقررات بین المللی رادیویی با 12 نام نشان داده شده است:
-
انتشار امواج رادیویی امواج رادیویی ELF - بسیار کم.
- VLF - فوق العاده کم.
- اینچ - مادون پایین.
- VLF - بسیار کم.
- LF - فرکانس‌های پایین.
- فرکانس‌های میانی - متوسط.
- HF- فرکانس‌های بالا.
- VHF - بسیار بالا.
- UHF - فوق العاده بالا.
- مایکروویو - فوق العاده بالا.
- EHF - بسیار بالا.
- HHF - فوق العاده بالا.
با افزایش فرکانس موج رادیویی، طول آن کاهش می یابد و با کاهش فرکانس موج رادیویی، افزایش می یابد. انتشار بسته به طول آن مهمترین ویژگی یک موج رادیویی است.
انتشار امواج رادیویی 300 مگاهرتز تا 300 گیگاهرتز به دلیل فرکانس نسبتاً بالا، مایکروویو فوق العاده بالا نامیده می شود. حتی زیر باندها بسیار گسترده هستند، بنابراین آنها به نوبه خود به فواصل زمانی تقسیم می شوند که شامل محدوده خاصی برای پخش تلویزیونی و رادیویی، برای ارتباطات دریایی و فضایی، زمینی و هوانوردی، برای ناوبری راداری و رادیویی، برای انتقال داده های پزشکی و غیره است. بر. علیرغم اینکه کل محدوده امواج رادیویی به مناطق تقسیم شده است، مرزهای مشخص شده بین آنها مشروط است. بخش ها به طور مداوم از یکدیگر پیروی می کنند، یکی به دیگری منتقل می شوند، و گاهی اوقات همپوشانی دارند.
ویژگی های انتشار امواج رادیویی
انتشار امواج رادیویی عبارت است از انتقال انرژی توسط یک میدان الکترومغناطیسی متناوب از یک قسمت از فضا به قسمت دیگر. در خلاء، یک موج رادیویی با سرعت نور حرکت می کند. انتشار امواج رادیویی زمانی که در معرض محیط قرار می گیرند ممکن است دشوار باشد. این خود را در اعوجاج سیگنال، تغییر جهت انتشار، و کاهش سرعت فاز و گروه نشان می‌دهد.
هر یک از انواع موجبه روش های مختلف اعمال شود. افراد دراز بهتر می توانند موانع را دور بزنند. این بدان معنی است که دامنه امواج رادیویی می تواند در امتداد سطح زمین و آب منتشر شود. استفاده از امواج بلند در زیردریایی ها و کشتی های دریایی گسترده است که به شما امکان می دهد در هر مکانی در دریا در تماس باشید. گیرنده‌های تمام چراغ‌ها و ایستگاه‌های نجات جان روی طول موج ششصد متر با فرکانس پانصد کیلوهرتز تنظیم شده‌اند.
انتشار امواج رادیویی در محدوده های مختلف به فرکانس آنها بستگی دارد. هر چه طول کوتاهتر و فرکانس بیشتر باشد، مسیر موج مستقیمتر خواهد بود. بر این اساس، هر چه فرکانس آن کمتر و طول آن بیشتر باشد، توانایی بیشتری در خم شدن اطراف موانع دارد. هر محدوده از طول موج های رادیویی ویژگی های انتشار خاص خود را دارد، اما هیچ تغییر شدیدی در ویژگی های متمایز در مرز دامنه های همسایه وجود ندارد.
ویژگی انتشار
امواج فوق العاده بلند و فوق العاده در اطراف سطح سیاره خم می شوند و توسط پرتوهای سطحی تا هزاران کیلومتر پخش می شوند.
امواج متوسط در معرض جذب قوی تری هستند، بنابراین آنها فقط می توانند مسافتی بین 500-1500 کیلومتر را پوشش دهند. هنگامی که یونوسفر در این محدوده متراکم باشد، امکان انتقال سیگنال توسط پرتو فضایی وجود دارد که ارتباطی را در طول چندین هزار کیلومتر فراهم می کند.
امواج کوتاه به دلیل جذب انرژی آنها توسط سطح سیاره فقط در فواصل کوتاه منتشر می شوند. فضاهای فضایی می توانند بارها و بارها از سطح زمین و یونوسفر منعکس شوند، بر مسافت های طولانی غلبه کنند.با انتقال اطلاعات.
فوق العاده کوتاه قادر به انتقال حجم زیادی از اطلاعات هستند. امواج رادیویی با این محدوده از طریق یونوسفر به فضا نفوذ می کنند، بنابراین عملا برای ارتباطات زمینی نامناسب هستند. امواج سطحی این گستره‌ها در یک خط مستقیم و بدون خم شدن در اطراف سطح سیاره منتشر می‌شوند.
حجم عظیمی از اطلاعات را می توان در باندهای نوری منتقل کرد. اغلب، طیف سوم امواج نوری برای ارتباط استفاده می شود. در جو زمین، آنها در معرض تضعیف هستند، بنابراین در واقع سیگنالی را در فاصله 5 کیلومتری ارسال می کنند. اما استفاده از چنین سیستم های ارتباطی نیاز به کسب مجوز از بازرسی های مخابراتی را بی نیاز می کند.
اصل مدولاسیون
برای انتقال اطلاعات، یک موج رادیویی باید با یک سیگنال مدوله شود. فرستنده امواج رادیویی مدوله شده را منتشر می کند، یعنی اصلاح شده. امواج کوتاه، متوسط و بلند مدوله شده با دامنه هستند، بنابراین به آنها AM می گویند. قبل از مدولاسیون، موج حامل با دامنه ثابت حرکت می کند. مدولاسیون دامنه برای انتقال، دامنه آن را مطابق با ولتاژ سیگنال تغییر می دهد. دامنه موج رادیویی به نسبت مستقیم با ولتاژ سیگنال تغییر می کند. امواج اولترا کوتاه مدوله شده با فرکانس هستند، بنابراین به آنها FM می گویند. مدولاسیون فرکانس فرکانس اضافی را تحمیل می کند که حامل اطلاعات است. برای انتقال سیگنال از فاصله دور، باید با سیگنال فرکانس بالاتر مدوله شود. برای دریافت سیگنال، باید آن را از موج فرعی جدا کنید. با مدولاسیون فرکانس، تداخل کمتری ایجاد می شود، اما ایستگاه رادیویی مجبور استپخش در VHF.
عوامل مؤثر بر کیفیت و کارایی امواج رادیویی
کیفیت و کارایی دریافت امواج رادیویی تحت تأثیر روش تابش جهت دار است. یک مثال می تواند یک بشقاب ماهواره ای باشد که تشعشع را به محل سنسور گیرنده نصب شده می فرستد. این روش باعث پیشرفت چشمگیری در زمینه نجوم رادیویی شد و اکتشافات زیادی در علم انجام داد. او امکان ایجاد پخش ماهواره ای، انتقال داده های بی سیم و بسیاری موارد دیگر را باز کرد. مشخص شد که امواج رادیویی قادر به گسیل خورشید، سیارات بسیاری خارج از منظومه شمسی، و همچنین سحابی های فضایی و برخی ستاره ها هستند. فرض بر این است که در خارج از کهکشان ما اجرامی با انتشار رادیویی قدرتمند وجود دارد.
دامنه موج رادیویی، انتشار امواج رادیویی نه تنها تحت تأثیر تابش خورشیدی، بلکه تحت تأثیر شرایط آب و هوایی نیز قرار دارد. بنابراین، امواج متر، در واقع، به شرایط آب و هوایی بستگی ندارد. و دامنه انتشار سانتی متر به شدت به شرایط آب و هوایی بستگی دارد. این به این دلیل است که امواج کوتاه در هنگام بارندگی یا با افزایش سطح رطوبت هوا توسط محیط آبی پراکنده یا جذب می شوند.
همچنین کیفیت آنها تحت تأثیر موانع سر راه است. در چنین لحظاتی، سیگنال محو می شود و قابلیت شنیدن به طور قابل توجهی بدتر می شود یا به طور کلی برای چند لحظه یا بیشتر ناپدید می شود. یک مثال می تواند واکنش تلویزیون به یک هواپیمای در حال پرواز در هنگام سوسو زدن تصویر و نمایان شدن نوارهای سفید باشد. این اتفاق می افتد به دلیلاین واقعیت که موج از هواپیما منعکس شده و از کنار آنتن تلویزیون می گذرد. چنین پدیده هایی با تلویزیون و فرستنده های رادیویی بیشتر در شهرها رخ می دهد، زیرا دامنه امواج رادیویی بر روی ساختمان ها، برج های بلند منعکس می شود و مسیر موج را افزایش می دهد.
