V učebniciach fyziky sú na tému dosahu rádiových vĺn uvedené nezrozumiteľné vzorce, ktorým niekedy úplne nerozumejú ani ľudia so špeciálnym vzdelaním a pracovnými skúsenosťami. V článku sa pokúsime pochopiť podstatu bez toho, aby sme sa uchýlili k ťažkostiam. Prvým človekom, ktorý objavil rádiové vlny, bol Nikola Tesla. Vo svojej dobe, kde neexistovalo žiadne high-tech vybavenie, Tesla úplne nechápal, o aký fenomén ide, ktorý neskôr nazval éter. Vodič striedavého prúdu je začiatkom rádiovej vlny.
Zdroje rádiových vĺn
Prirodzené zdroje rádiových vĺn zahŕňajú astronomické objekty a blesky. Umelý žiarič rádiových vĺn je elektrický vodič so striedavým elektrickým prúdom pohybujúcim sa vo vnútri. Oscilačná energia vysokofrekvenčného generátora je distribuovaná do okolitého priestoru pomocou rádiovej antény. Prvým fungujúcim zdrojom rádiových vĺn bolPopovov rádiový vysielač-prijímač. V tomto zariadení plnilo funkciu vysokofrekvenčného generátora vysokonapäťové akumulačné zariadenie pripojené na anténu - Hertzov vibrátor. Umelo vytvorené rádiové vlny sa používajú pre stacionárne a mobilné radary, vysielanie, rádiovú komunikáciu, komunikačné satelity, navigáciu a počítačové systémy.
Rozhlasové vlnové pásmo
Vlny používané v rádiovej komunikácii sú vo frekvenčnom rozsahu 30 kHz – 3000 GHz. Na základe vlnovej dĺžky a frekvencie vlny, vlastností šírenia je rozsah rádiových vĺn rozdelený do 10 podpásiem:
- SDV – extra dlhé.
- LW - long.
- NE – priemer.
- SW – krátke.
- VHF – ultra krátke.
- MV - metre.
- UHF – decimeter.
- SMV - centimeter.
- MMV - mm.
- SMMW - submilimeter
Rozsah rádiovej frekvencie
Spektrum rádiových vĺn je podmienene rozdelené do sekcií. V závislosti od frekvencie a dĺžky rádiovej vlny sa delia na 12 čiastkových pásiem. Frekvenčný rozsah rádiových vĺn súvisí s frekvenciou striedavého signálu. Frekvenčné rozsahy rádiových vĺn sú v medzinárodných rádiových predpisoch reprezentované 12 názvami:
-
rádiové vlny šírenie rádiových vĺn ELF – extrémne nízka.
- VLF – ultranízka.
- INCH – infra-nízke.
- VLF – veľmi nízka.
- LF – nízke frekvencie.
- stredné - stredné frekvencie.
- HF− vysoké frekvencie.
- VHF – veľmi vysoká.
- UHF – ultra vysoké.
- Mikrovlnná rúra – ultra vysoká.
- EHF – extrémne vysoké.
- HHF – hyper high.
Keď sa frekvencia rádiovej vlny zvyšuje, jej dĺžka sa zmenšuje, ak frekvencia rádiovej vlny klesá, zvyšuje sa. Šírenie v závislosti od jej dĺžky je najdôležitejšou vlastnosťou rádiových vĺn.
Šírenie rádiových vĺn 300 MHz - 300 GHz sa nazýva ultravysoké mikrovlny kvôli ich pomerne vysokej frekvencii. Dokonca aj čiastkové pásma sú veľmi rozsiahle, takže sú zase rozdelené do intervalov, ktoré zahŕňajú určité rozsahy pre televízne a rozhlasové vysielanie, pre námornú a vesmírnu komunikáciu, pozemné a letecké, pre radar a rádionavigáciu, pre prenos lekárskych údajov atď. na. Napriek tomu, že celý rozsah rádiových vĺn je rozdelený do oblastí, uvedené hranice medzi nimi sú podmienené. Sekcie na seba plynule nadväzujú, prechádzajú jedna do druhej a niekedy sa prekrývajú.
Funkcie šírenia rádiových vĺn
Šírenie rádiových vĺn je prenos energie striedavým elektromagnetickým poľom z jednej časti vesmíru do druhej. Vo vákuu sa rádiové vlny šíria rýchlosťou svetla. Rádiové vlny sa môžu ťažko šíriť, keď sú vystavené prostrediu. To sa prejavuje skreslením signálu, zmenou smeru šírenia a spomalením fázových a skupinových rýchlostí.
Každý z typov vĺnaplikované rôznymi spôsobmi. Dlhé dokážu lepšie obchádzať prekážky. To znamená, že rozsah rádiových vĺn sa môže šíriť pozdĺž roviny pevniny a vody. Použitie dlhých vĺn je rozšírené v ponorkách a námorných plavidlách, čo vám umožňuje byť v kontakte na akomkoľvek mieste na mori. Prijímače všetkých majákov a záchranných staníc sú naladené na vlnovú dĺžku šesťsto metrov s frekvenciou päťsto kilohertzov.
Šírenie rádiových vĺn v rôznych rozsahoch závisí od ich frekvencie. Čím kratšia je dĺžka a čím vyššia je frekvencia, tým bude dráha vlny rovnejšia. V súlade s tým, čím nižšia je jeho frekvencia a čím väčšia je dĺžka, tým je schopnejší ohýbať sa okolo prekážok. Každý rozsah dĺžok rádiových vĺn má svoje vlastné charakteristiky šírenia, ale nedochádza k žiadnej prudkej zmene v rozlišovacích znakoch na hranici susedných rozsahov.
Charakteristika šírenia
Ultradlhé a dlhé vlny sa ohýbajú okolo povrchu planéty a šíria sa povrchovými lúčmi na tisíce kilometrov.
Stredné vlny podliehajú silnejšej absorpcii, takže dokážu pokryť iba vzdialenosť 500-1500 kilometrov. Keď je ionosféra hustá v tomto rozsahu, je možné prenášať signál vesmírnym lúčom, ktorý zabezpečuje komunikáciu na vzdialenosť niekoľkých tisíc kilometrov.
Krátke vlny sa šíria len na krátke vzdialenosti v dôsledku pohlcovania ich energie povrchom planéty. Priestorové sa dokážu opakovane odrážať od zemského povrchu a ionosféry, prekonávať veľké vzdialenosti,prenosom informácií.
Ultrakrátke sú schopné prenášať veľké množstvo informácií. Rádiové vlny tohto rozsahu prenikajú cez ionosféru do vesmíru, preto sú pre pozemnú komunikáciu prakticky nevhodné. Povrchové vlny týchto rozsahov sú vyžarované v priamej línii, bez ohýbania okolo povrchu planéty.
V optických pásmach možno prenášať obrovské objemy informácií. Najčastejšie sa na komunikáciu používa tretí rozsah optických vĺn. V zemskej atmosfére podliehajú útlmu, takže v skutočnosti vysielajú signál na vzdialenosť až 5 km. Použitie takýchto komunikačných systémov však eliminuje potrebu získať povolenie od telekomunikačných inšpektorátov.
Princíp modulácie
Na prenos informácií musí byť rádiová vlna modulovaná signálom. Vysielač vysiela modulované rádiové vlny, teda upravené. Krátke, stredné a dlhé vlny sú amplitúdovo modulované, preto sa označujú ako AM. Pred moduláciou sa nosná vlna pohybuje s konštantnou amplitúdou. Amplitúdová modulácia pre prenos ju mení v amplitúde, zodpovedajúcej napätiu signálu. Amplitúda rádiovej vlny sa mení priamo úmerne k napätiu signálu. Ultrakrátke vlny sú frekvenčne modulované, preto sa označujú ako FM. Frekvenčná modulácia zavádza dodatočnú frekvenciu, ktorá prenáša informácie. Na prenos signálu na diaľku musí byť modulovaný signálom s vyššou frekvenciou. Ak chcete prijať signál, musíte ho oddeliť od vlny pomocnej nosnej vlny. Pri frekvenčnej modulácii vzniká menšie rušenie, ale rádiostanica je nútenávysielať na VHF.
Faktory ovplyvňujúce kvalitu a účinnosť rádiových vĺn
Kvalitu a efektivitu príjmu rádiových vĺn ovplyvňuje spôsob smerového žiarenia. Príkladom môže byť satelitná parabola, ktorá vysiela žiarenie na miesto nainštalovaného prijímacieho senzora. Táto metóda umožnila významný pokrok v oblasti rádioastronómie a priniesla mnohé objavy vo vede. Otvoril možnosť vytvorenia satelitného vysielania, bezdrôtového prenosu dát a mnoho ďalšieho. Ukázalo sa, že rádiové vlny sú schopné vyžarovať Slnko, mnohé planéty mimo našej slnečnej sústavy, ako aj vesmírne hmloviny a niektoré hviezdy. Predpokladá sa, že mimo našej galaxie sú objekty so silným rádiovým vyžarovaním.
Dosah rádiových vĺn, šírenie rádiových vĺn je ovplyvnené nielen slnečným žiarením, ale aj poveternostnými podmienkami. Takže metrové vlny v skutočnosti nezávisia od poveternostných podmienok. A rozsah šírenia centimetra silne závisí od poveternostných podmienok. Je to spôsobené tým, že krátke vlny sú rozptýlené alebo pohltené vodným prostredím počas dažďa alebo pri zvýšenej úrovni vlhkosti vo vzduchu.
Aj ich kvalitu ovplyvňujú prekážky na ceste. V takých chvíľach signál slabne a počuteľnosť sa výrazne zhorší alebo úplne zmizne na niekoľko chvíľ alebo aj dlhšie. Príkladom môže byť reakcia televízora na prelietajúce lietadlo, keď obraz bliká a objavia sa biele pruhy. To sa deje v dôsledkuskutočnosť, že vlna sa odráža od lietadla a prechádza popri televíznej anténe. Takéto javy s televízormi a rádiovými vysielačmi sa častejšie vyskytujú v mestách, pretože dosah rádiových vĺn sa odráža na budovách, výškových vežiach, čím sa zvyšuje dráha vlny.
