Podręczniki fizyki zawierają sprytne formułyna temat zasięgu fal radiowych, które czasami nie są w pełni rozumiane nawet przez osoby ze specjalnym wykształceniem i doświadczeniem zawodowym. W artykule postaramy się zrozumieć istotę bez uciekania się do trudności. Pierwszym, który odkrył fale radiowe, był Nikola Tesla. W swoim czasie, gdy nie było sprzętu high-tech, Tesla nie do końca rozumiał, czym jest to zjawisko, które później nazwał eterem. Źródłem fali radiowej jest przewodnik prądu przemiennego.
Naturalne źródła fal radiowych obejmująobiekty astronomiczne i błyskawice. Sztuczny promiennik fal radiowych to przewodnik elektryczny, w którym przepływa przemienny prąd elektryczny. Energia wibracyjna generatora wysokiej częstotliwości jest rozprowadzana do otaczającej przestrzeni za pośrednictwem anteny radiowej. Pierwszym działającym źródłem fal radiowych był nadajnik-odbiornik radiowy Popowa. W tym urządzeniu funkcję generatora wysokiej częstotliwości pełnił zasobnik wysokiego napięcia podłączony do anteny - wibrator Hertz. Sztucznie wytworzone fale radiowe są wykorzystywane w radarach stacjonarnych i mobilnych, radiofonii, komunikacji radiowej, satelitach komunikacyjnych, systemach nawigacyjnych i komputerowych.
Fale używane w komunikacji radiowej mieszczą się w zakresie częstotliwości 30 kHz - 3000 GHz. W oparciu o długość i częstotliwość fali, cechy propagacji, zakres fal radiowych podzielony jest na 10 podpasm:
Widmo fal radiowych jest tradycyjnie podzielone na sekcje.W zależności od częstotliwości i długości fale radiowe są podzielone na 12 podpasm. Zakres częstotliwości fal radiowych jest powiązany z częstotliwością sygnału prądu przemiennego. Zakresy częstotliwości fal radiowych w międzynarodowych przepisach radiowych są reprezentowane przez 12 nazw:
Wraz ze wzrostem częstotliwości fali radiowej jej długość maleje, wraz ze spadkiem częstotliwości fali radiowej rośnie. Propagacja w zależności od jej długości jest najważniejszą właściwością fali radiowej.
Propagacja radiowa 300 MHz - 300 GHznazywane są ultrawysokimi częstotliwościami mikrofalowymi ze względu na ich dość wysoką częstotliwość. Nawet podzakresy są bardzo rozległe, więc z kolei dzielą się na luki, które obejmują pewne pasma nadawcze telewizyjne i radiowe, do komunikacji morskiej i kosmicznej, lądowej i lotniczej, do radaru i radionawigacji, do transmisji danych medycznych itd. Pomimo tego, że cały zakres fal radiowych jest podzielony na regiony, wskazane granice między nimi są warunkowe. Fabuły podążają za sobą w sposób ciągły, przechodząc jeden w drugi, a czasem nakładają się.
Propagacja radiowa to przekazywanie energiizmienne pole elektromagnetyczne z jednego obszaru przestrzeni do drugiego. W próżni fale radiowe poruszają się z prędkością światła. W przypadku wystawienia na działanie środowiska propagacja fal radiowych może być trudna. Przejawia się to zniekształceniem sygnału, zmianą kierunku propagacji, spowolnieniem prędkości fazowych i grupowych.
Stosowany jest każdy z typów falróżnie. Długie są w stanie lepiej omijać przeszkody. Oznacza to, że zakres fal radiowych może rozprzestrzeniać się wzdłuż płaszczyzny ziemi i wody. Stosowanie długich fal jest szeroko rozpowszechnione w okrętach podwodnych i statkach morskich, co pozwala być w kontakcie w dowolnym miejscu na morzu. Odbiorniki wszystkich radiolatarni i stacji ratowniczych są dostrojone do fali o długości sześciuset metrów z częstotliwością pięciuset kiloherców.
Rozprzestrzenianie się fal radiowych w różnych pasmachzależy od ich częstotliwości. Im krótsza długość i wyższa częstotliwość, tym prostsza będzie ścieżka fali. W związku z tym im niższa częstotliwość i dłuższa długość, tym większa zdolność do pokonywania przeszkód. Każdy zakres długości fal radiowych ma swoją własną charakterystykę propagacji, jednak na granicy sąsiednich zakresów nie obserwuje się gwałtownej zmiany cech charakterystycznych.
Ultradługie i długie fale zakrzywiają się wokół powierzchni planety, rozprzestrzeniając promienie powierzchniowe na tysiące kilometrów.
Fale średnie są silniejszeabsorpcji, dlatego są w stanie pokonać odległość zaledwie 500-1500 kilometrów. Gdy jonosfera jest zagęszczona w tym zakresie, sygnał może być przesyłany za pomocą wiązki przestrzennej, która zapewnia komunikację na kilka tysięcy kilometrów.
Krótkie fale rozchodzą się tylko do bliskichodległości wynikające z pochłaniania ich energii przez powierzchnię planety. Przestrzenne są w stanie wielokrotnie odbijać się od powierzchni ziemi i jonosfery, pokonywać duże odległości, przeprowadzając transfer informacji.
Ultra-krótkie są w stanie transmitować dużą głośnośćInformacja. Fale radiowe z tego zakresu przenikają przez jonosferę w kosmos, dlatego praktycznie nie nadają się do komunikacji naziemnej. Fale powierzchniowe z tych zakresów emitowane są w linii prostej, bez załamań wokół powierzchni planety.
Możliwa transmisja w pasmach optycznychgigantyczne ilości informacji. Najczęściej do komunikacji wykorzystuje się trzecie pasmo fal optycznych. W atmosferze ziemskiej podlegają tłumieniu, dlatego w rzeczywistości przekazują sygnał na odległość do 5 km. Jednak zastosowanie takich systemów łączności eliminuje konieczność uzyskiwania pozwoleń na kontrole telekomunikacyjne.
W celu przesyłania informacji fala radiowamusi być modulowany sygnałem. Nadajnik emituje modulowane fale radiowe, czyli zmodyfikowane. Fale krótkie, średnie i długie są modulowane amplitudowo, dlatego nazywane są AM. Przed modulacją fala nośna przemieszcza się ze stałą amplitudą. Modulacja amplitudy transmisji zmienia ją w amplitudzie, odpowiadającej napięciu sygnału. Amplituda fali radiowej zmienia się wprost proporcjonalnie do napięcia sygnału. Fale ultrakrótkie są modulowane częstotliwościowo, dlatego nazywane są FM. Modulacja częstotliwości nakłada dodatkową częstotliwość, która przenosi informacje. Aby przesłać sygnał na odległość, należy go modulować sygnałem o wyższej częstotliwości. Aby odebrać sygnał, musisz oddzielić go od fali podnośnej. Przy modulacji częstotliwości powstaje mniej zakłóceń, ale stacja radiowa jest zmuszona do nadawania na VHF.
O jakości i wydajności odbioru fal radiowychpod wpływem metody promieniowania kierunkowego. Przykładem może być antena satelitarna kierująca promieniowanie na miejsce zainstalowanego czujnika odbiorczego. Ta metoda umożliwiła znaczący postęp w dziedzinie radioastronomii i dokonanie wielu odkryć naukowych. Odkrył możliwości tworzenia przekazów satelitarnych, bezprzewodowej transmisji danych i nie tylko. Okazało się, że fale radiowe są w stanie emitować ze Słońca, wiele planet poza naszym Układem Słonecznym, a także kosmiczne mgławice i niektóre gwiazdy. Zakłada się, że poza naszą galaktyką istnieją obiekty, które emitują potężne fale radiowe.
Do zakresu fal radiowych, propagacjiNa fale radiowe ma wpływ nie tylko promieniowanie słoneczne, ale także warunki meteorologiczne. Tak więc fale metrowe w rzeczywistości nie zależą od warunków meteorologicznych. A zasięg propagacji centymetra silnie zależy od warunków meteorologicznych. Dzieje się tak, ponieważ w środowisku wodnym podczas deszczu lub przy dużej wilgotności powietrza krótkie fale są rozpraszane lub pochłaniane.
Przeszkody wpływają również na ich jakość,przeszkadzać. W takich momentach następuje zanik sygnału, a słyszalność jest znacznie osłabiona lub całkowicie zanika na kilka chwil lub dłużej. Przykładem może być reakcja telewizora na przelatujący samolot, gdy obraz migocze i pojawiają się białe paski. Wynika to z faktu, że fala odbija się od samolotu i przechodzi przez antenę telewizyjną. Takie zjawiska z telewizorami i nadajnikami radiowymi częściej występują w miastach, ponieważ zasięg fal radiowych odbija się od budynków, wieżowców, zwiększając ścieżkę fali.
