V učebnicích fyziky jsou na téma dosahu rádiových vln uvedeny srozumitelné vzorce, kterým někdy úplně nerozumí ani lidé se speciálním vzděláním a pracovními zkušenostmi. V článku se pokusíme pochopit podstatu, aniž bychom se uchýlili k obtížím. První člověk, který objevil rádiové vlny, byl Nikola Tesla. Tesla ve své době, kde neexistovalo žádné high-tech zařízení, plně nechápal, o jaký jev se jedná, který později nazval éter. Vodič střídavého proudu je začátkem rádiové vlny.
Zdroje rádiových vln
Přirozené zdroje rádiových vln zahrnují astronomické objekty a blesky. Umělý emitor rádiových vln je elektrický vodič se střídavým elektrickým proudem pohybujícím se uvnitř. Oscilační energie vysokofrekvenčního generátoru je distribuována do okolního prostoru pomocí rádiové antény. První fungující zdroj rádiových vln bylPopovův rádiový vysílač-přijímač. V tomto zařízení plnilo funkci vysokofrekvenčního generátoru vysokonapěťové akumulační zařízení připojené k anténě - Hertzův vibrátor. Uměle vytvořené rádiové vlny se používají pro stacionární a mobilní radary, vysílání, rádiovou komunikaci, komunikační satelity, navigační a počítačové systémy.
Rozhlasové vlnové pásmo
Vlny používané v rádiové komunikaci jsou ve frekvenčním rozsahu 30 kHz - 3000 GHz. Na základě vlnové délky a frekvence vln, vlastností šíření, je dosah rádiových vln rozdělen do 10 dílčích pásem:
- SDV – extra dlouhé.
- LW - long.
- NE – průměr.
- SW - short.
- VHF – ultra krátké.
- MV - metry.
- UHF – decimetr.
- SMV – centimetr.
- MMV – mm.
- SMMW - submilimetr
Rozsah rádiových frekvencí
Spektrum rádiových vln je podmíněně rozděleno do sekcí. Podle frekvence a délky rádiové vlny se dělí na 12 dílčích pásem. Frekvenční rozsah rádiových vln souvisí s frekvencí střídavého signálu. Frekvenční rozsahy rádiových vln jsou v mezinárodních rádiových předpisech reprezentovány 12 názvy:
-
rádiové vlny šíření rádiových vln ELF – extrémně nízká.
- VLF – ultranízká.
- INCH – infra-nízká.
- VLF – velmi nízká.
- LF – nízké frekvence.
- střední až střední frekvence.
- HF− vysoké frekvence.
- VHF – velmi vysoká.
- UHF – ultra vysoké.
- Mikrovlnná trouba – ultra vysoká.
- EHF – extrémně vysoké.
- HHF - hyper high.
Jak se frekvence rádiové vlny zvyšuje, její délka se zmenšuje, když frekvence rádiové vlny klesá, zvyšuje se. Šíření v závislosti na její délce je nejdůležitější vlastností rádiových vln.
Šíření rádiových vln 300 MHz - 300 GHz se nazývá ultravysoké mikrovlny kvůli jejich poměrně vysoké frekvenci. I dílčí pásma jsou velmi rozsáhlá, takže se zase dělí na intervaly, které zahrnují určité rozsahy pro televizní a rozhlasové vysílání, pro námořní a kosmické komunikace, pozemní a letecké, pro radary a radionavigaci, pro přenos lékařských dat atd. na. Navzdory skutečnosti, že celý rozsah rádiových vln je rozdělen do oblastí, uvedené hranice mezi nimi jsou podmíněné. Sekce na sebe plynule navazují, přecházejí jedna v druhou a někdy se překrývají.
Funkce šíření rádiových vln
Šíření rádiových vln je přenos energie střídavým elektromagnetickým polem z jedné části vesmíru do druhé. Ve vakuu se rádiová vlna šíří rychlostí světla. Rádiové vlny se mohou obtížně šířit, jsou-li vystaveny okolnímu prostředí. To se projevuje zkreslením signálu, změnou směru šíření a zpomalením fázových a skupinových rychlostí.
Každý z typů vlnaplikovány různými způsoby. Dlouhé dokážou lépe obcházet překážky. To znamená, že rozsah rádiových vln se může šířit podél roviny země a vody. Používání dlouhých vln je rozšířené v ponorkách a námořních plavidlech, což vám umožňuje být v kontaktu na jakémkoli místě na moři. Přijímače všech majáků a záchranných stanic jsou naladěny na vlnovou délku šest set metrů s frekvencí pět set kilohertzů.
Šíření rádiových vln v různých rozsazích závisí na jejich frekvenci. Čím kratší je délka a vyšší frekvence, tím rovnější bude dráha vlny. V souladu s tím, čím nižší je jeho frekvence a čím větší je délka, tím je schopnější ohýbat se kolem překážek. Každý rozsah rádiových vlnových délek má své vlastní charakteristiky šíření, ale na hranici sousedních rozsahů nedochází k žádné prudké změně rozlišovacích znaků.
Propagační charakteristika
Ultra dlouhé a dlouhé vlny se ohýbají kolem povrchu planety a šíří se povrchovými paprsky na tisíce kilometrů.
Střední vlny podléhají silnější absorpci, takže mohou překonat vzdálenost pouze 500-1500 kilometrů. Když je ionosféra hustá v tomto rozsahu, je možné vysílat signál vesmírným paprskem, který zajišťuje komunikaci na vzdálenost několika tisíc kilometrů.
Krátké vlny se šíří pouze na krátké vzdálenosti v důsledku pohlcování jejich energie povrchem planety. Prostorové se dokážou opakovaně odrážet od zemského povrchu a ionosféry, překonávat velké vzdálenosti,přenosem informací.
Ultrakrátká jsou schopna přenášet velké množství informací. Rádiové vlny tohoto rozsahu pronikají přes ionosféru do vesmíru, takže pro pozemní komunikaci jsou prakticky nevhodné. Povrchové vlny těchto rozsahů jsou vyzařovány v přímé linii, aniž by se ohýbaly kolem povrchu planety.
V optických pásmech lze přenášet obrovské objemy informací. Nejčastěji se pro komunikaci používá třetí rozsah optických vln. V zemské atmosféře podléhají útlumu, takže ve skutečnosti vysílají signál na vzdálenost až 5 km. Ale použití takových komunikačních systémů eliminuje potřebu získat povolení od telekomunikačních inspektorátů.
Princip modulace
Aby bylo možné přenášet informace, musí být rádiové vlny modulovány signálem. Vysílač vysílá modulované rádiové vlny, tedy upravené. Krátké, střední a dlouhé vlny jsou amplitudově modulované, proto se označují jako AM. Před modulací se nosná vlna pohybuje s konstantní amplitudou. Amplitudová modulace pro přenos ji mění v amplitudě, odpovídající napětí signálu. Amplituda rádiové vlny se mění přímo úměrně k napětí signálu. Ultrakrátké vlny jsou frekvenčně modulované, proto se označují jako FM. Frekvenční modulace ukládá další frekvenci, která přenáší informace. Pro přenos signálu na dálku musí být modulován signálem s vyšší frekvencí. Chcete-li přijímat signál, musíte jej oddělit od subnosné vlny. Při frekvenční modulaci vzniká menší rušení, ale radiostanice je nucenavysílání na VHF.
Faktory ovlivňující kvalitu a účinnost rádiových vln
Kvalita a účinnost příjmu rádiových vln je ovlivněna metodou směrového záření. Příkladem může být satelitní parabola, která vysílá záření do místa instalovaného přijímacího senzoru. Tato metoda umožnila významný pokrok v oblasti radioastronomie a přinesla mnoho objevů ve vědě. Otevřel možnost vytváření satelitního vysílání, bezdrátového přenosu dat a mnoho dalšího. Ukázalo se, že rádiové vlny jsou schopny vyzařovat Slunce, mnoho planet mimo naši sluneční soustavu, stejně jako vesmírné mlhoviny a některé hvězdy. Předpokládá se, že mimo naši galaxii existují objekty se silným rádiovým vyzařováním.
Dosah rádiových vln, šíření rádiových vln je ovlivněno nejen slunečním zářením, ale také povětrnostními podmínkami. Takže metrové vlny ve skutečnosti nezávisí na povětrnostních podmínkách. A rozsah šíření centimetrů silně závisí na povětrnostních podmínkách. To je způsobeno skutečností, že krátké vlny jsou rozptýleny nebo absorbovány vodním prostředím během deště nebo se zvýšenou úrovní vlhkosti ve vzduchu.
Jejich kvalitu také ovlivňují překážky na cestě. V takových chvílích signál slábne a slyšitelnost se výrazně zhorší nebo na několik okamžiků nebo déle úplně zmizí. Příkladem může být reakce televize na přelétající letadlo, když obraz bliká a objevují se bílé pruhy. To se děje kvůliskutečnost, že se vlna odráží od letadla a prochází kolem televizní antény. K podobným jevům u televizních a rozhlasových vysílačů dochází spíše ve městech, protože dosah rádiových vln se odráží na budovách, výškových věžích, čímž se zvyšuje dráha vlny.
