Radijo bangų spektras ir jų dauginimas

Fizikos vadovėliuose radijo bangų juostoje pateikiamos nesąmoningos formulės, kurios kartais net nėra gerai suprantamos žmonėms su specialiuoju išsilavinimu ir darbo patirtimi. Šiame straipsnyje mes stengsimės suprasti esmę, nenaudodami sudėtingumo. Nikola Tesla pirmoji radijo bangomis atrado. Jo metu, kai nebuvo aukštųjų technologijų įrangos, Tesla visiškai nesuprato, kokio reiškinio jis vėliau pavadino eteriu. Radijo bangos pradžia - tai elektromagnetinis laukas.

Radijo bangų šaltiniai

Natūralūs radijo bangų šaltiniai yra astronominiai objektai ir žaibas. Dirbtinis radijo bangų radiatorius yra elektros laidas, kurio juda juda kintama elektros srovė. Aukšto dažnio generatoriaus vibracinė energija pasklinda radijo antena į aplinkinę erdvę. Pirmasis darbo radijo bangų šaltinis buvo radijo siųstuvas-radijas Popova. Šiame įrenginyje aukšto dažnio generatoriaus funkciją atliko aukštos įtampos laikmena, prijungta prie antenos - "Hertz" vibratorius. Dirbtinės radijo bangos naudojamos stacionariems ir mobiliems radarams, radijo, radijo ryšio, ryšių palydovams, navigacijos ir kompiuterių sistemoms.

Radijo bangų diapazonas

Radijo ryšiu naudojamos bangos yra nuo 30 kHz iki 3000 GHz dažnių diapazone. Atsižvelgiant į bangos ilgį ir dažnį, dauginimosi charakteristikas, radijo bangų grupė suskirstyta į 10 pogrupių:

1. SDV - labai ilgai.
2. DV - ilgai.
3. SW - vidutinis.
4. HF - trumpas.
5. VHF - ultrashort.
6. MV - matuoklis.
7. DMV - decimetras.
8. SMV - centimetrai.
9. MMV - milimetras.
10. SMMV - submilimetras

Radijo bangų dažnių diapazonas

Radijo bangų spektras sąlygiškai suskirstytas į sekcijas. Atsižvelgiant į radijo bangų dažnį ir ilgį, jie suskirstomi į 12 subbandų. Radijo bangų dažnių diapazonas yra tarpusavyje susijęs su signalo kintamos srovės dažniu. Radijo bangų dažnių diapazonas tarptautiniuose radijo ryšio taisyklėse yra 12 pavadinimų:

1. ELF - labai mažas.
2. SNF - labai mažai.
3. INCH - infra-žemas.
4. VLF - labai mažai.
5. Žemas dažnis - žemas dažnis.
6. MF - vidutiniai dažniai.
7. HF - dideli dažniai.
8. VHF - labai didelis.
9. UHF - ultrahigh.
10. Mikrobangų krosnelė - labai aukšta.
11. EHF - itin aukštas.
12. GWH - aukštas aukštas.

Kadangi radijo bangos dažnis didėja, jo ilgis mažėja, nes mažėja radijo bangos dažnis, jis didėja. Sklidimas, priklausomai nuo jo ilgio, yra svarbiausia radijo bangos savybė.

Radijo bangų dauginimas 300 MHz - 300 GHz vadinamas ultraviestomis mikrobangų krosnelėmis dėl jų gana aukšto dažnio. Netgi subrangos yra labai plačios, todėl jos, savo ruožtu, skirstomos į spragas, į kurias įtraukiamos tam tikros televizijos ir transliavimo sritys, jūrų ir kosminių komunikacijų, antžeminės ir aeronautikos, radaro ir radijo navigacijos, medicinos duomenų perdavimo ir kt. Nepaisant to, kad visa radijo bangų juosta yra padalinta į regionus, nurodytos ribos tarp jų yra sąlyginės. Sklypai nuolatos vienas po kito eina vienas po kito, keičiasi vienas į kitą ir kartais sutampa.

Radijo bangų plitimo savybės

Radijo bangų paplitimas yra energijos perdavimas kintamuoju elektromagnetiniu lauku iš vienos erdvės dalies į kitą. Vakuume radijo banga skleidžia šviesos greitį. Kai aplinkai kyla radijo bangų, radijo bangų dauginimas gali būti sunkus. Tai pasireiškia signalų iškraipymu, pasikeitimo kryptimi, fazės ir grupių greičių sulėtėjimu.

Kiekviena bangos rūšis naudojama įvairiais būdais. Ilgesnis gali geriau apeiti kliūtis. Tai reiškia, kad radijo bangų grupė gali plisti žemėje ir vandens lėktuvais. Ilgųjų bangų naudojimas yra plačiai paplitęs povandeninių laivų ir jūrų laivuose, todėl galite susisiekti bet kuriame jūroje. Iš šešių šimtų metrų ilgio bangų su penkių šimtų kilohertų dažnių juostų imtuvais visų švyturių ir gelbėjimo stočių.

Radijo bangų sklaida skirtingose juostose priklauso nuo jų dažnio. Kuo mažesnis ilgis ir kuo didesnis dažnis, tuo labiau bangos kelias. Atitinkamai, kuo mažesnis jo dažnis ir kuo ilgesnis, tuo daugiau jis gali apeiti kliūtis. Kiekvienas radijo bangų diapazonas turi savo sklaidos ypatybes, tačiau ryškių kaimyninių juostų sienų bruožų skirtumų nėra.

Spalvos charakteristika

Labai ilgos ir ilgos bangos, nukreiptos į planetos paviršių, plinta per tūkstančius kilometrų paviršiaus spindulių.

Vidutinės bangos stipriai sugeria, todėl jos gali įveikti tik 500-1500 kilometrų atstumą. Kai jonofrafija yra sutankinta šioje diapazone, signalą galima perduoti erdvine spinduliu, kuris teikia ryšį keliems tūkstančiais kilometrų.

Trumpos bangos skleidžia tik artimus atstumus, nes jų energija absorbuojama planetos paviršiumi. Erdviniai yra pajėgūs pakartotinai atspindėti nuo žemės paviršiaus ir jonosferos, įveikti didelius atstumus, atlikti informacijos perdavimą.

"Ultra-short" gali perduoti daug informacijos. Šio diapazono radijo bangos prasiskverbia per jonosfarą į kosmosą, taigi sausumos komunikacijos tikslais jos praktiškai netinkamos. Šių juostų paviršiaus bangos spinduliuoja tiesiai, be lenkimo planetos paviršiaus.

Optiniuose diapazonuose galima perduoti milžiniškus informacijos kiekius. Dažniausiai komunikacijai naudojamas trečiasis optinių bangų diapazonas. Žemės atmosferoje jie yra susilpninti, todėl iš tikrųjų jie perduoda signalą 5 km atstumu. Tačiau tokių ryšių sistemų naudojimas pašalina poreikį gauti leidimus iš telekomunikacijų tikrinimo.

Moduliavimo principas

Norint perduoti informaciją, radijo bangą reikia moduliuoti signalu. Siųstuvas išmeta moduliuotas radijo bangas, ty pakeistas. Trumpos, vidutinės trukmės ir ilgosios bangos turi amplitudinės moduliacijos, todėl jos žymimos AM. Prieš moduliavimą, baterijos banga juda su nuolatine amplitudė. Apribojimų amplitudė moduliavimui perdavimo metu keičia amplitudę pagal signalo įtampą. Radijo bangų amplitudė kinta priklausomai nuo signalo įtampos. Ypač trumpos bangos turi dažnio moduliavimą, todėl jos yra vadinamos FM. Dažnio moduliavimas nustato papildomą dažnį, kuriame pateikiama informacija. Norėdami perduoti signalą per atstumą, jį reikia moduliuoti aukštesnio dažnio signalu. Norėdami gauti signalą, būtina atskirti jį nuo bangos subcarrier. Su dažnio moduliacija trikdžiai yra mažesni, tačiau radijas turi transliuoti VHF.

Veiksniai, turintys įtakos radijo bangų kokybei ir efektyvumui

Radijo bangų priėmimo kokybę ir efektyvumą įtakoja kryptinės spinduliuotės metodas. Pavyzdys yra palydovinė antena, kuri nukreipia radiaciją į įdiegto priėmimo jutiklio vietą. Šis metodas leido padaryti didelę pažangą radijo astronomijos srityje ir padaryti daug atradimų mokslo srityje. Jis aptiko galimybes kurti palydovinį transliavimą, duomenų perdavimą belaidžiu būdu ir daug daugiau. Paaiškėjo, kad radijo bangos gali spinduliuoti Saulę, daugelį planetų, esančių už mūsų Saulės sistemos, taip pat kosminės tvanos ir kai kurių žvaigždžių. Manoma, kad už mūsų galaktikos yra objektai, turintys galingą radijo bangą.

Radijo bangų diapazone radijo bangų plitimui įtakos turi ne tik saulės spinduliavimas, bet ir meteorologinės sąlygos. Taigi, matuoklio bangos iš tikrųjų nepriklauso nuo oro sąlygų. O centimetrų pasiskirstymo diapazonas labai priklauso nuo oro sąlygų. Susidaro dėl to, kad lietaus ore esantis vanduo trumpam bangos ore yra išsibarsčiusios arba absorbuojamas.

Be to, jų kokybę veikia kliūtys. Tokiu metu signalas nyksta, o garsas gerokai pablogėja arba netgi išnyksta keletą ar daugiau momentų. Pavyzdys yra televizijos reakcija į skrydžio lėktuvą, kai vaizdas mirksi ir pasirodo baltos linijos. Taip yra dėl to, kad bangą atspindi orlaivis ir eina per televizijos anteną. Tokie reiškiniai su televizoriais ir radijo siųstuvais dažnai būna miestuose, nes radijo bangų juostoje atsispindi pastatai, aukštuminiai bokštai, bangų kelyje didėja.