Ir ką jie atstovauja? Radio bangos? Galite įsivaizduoti perkeltine prasme, bet aš norėjau daugiau sužinoti apie šį reiškinį. Iš karto noriu pasakyti, kad visame kame, ką skaitau, nėra nieko, kas pakeis pasaulį ar tave. Tai straipsnis, kurį reikia prisiminti arba sužinoti, ar esate naujokas,
Radijo bangos skirstomos į dažnių diapazonus: ilgos bangos, vidutinės bangos, trumpos bangos, Ir ultratrumposios bangos.
Šio diapazono bangos vadinamos ilgosiomis bangomis, nes jų žemas dažnis atitinka ilgą bangos ilgį. Jie gali išplisti per tūkstančius kilometrų, nes gali lenktis aplink žemės paviršių. Todėl daugelis tarptautinių radijo stočių transliuoja ilgomis bangomis.
Jie neplinta labai dideliais atstumais, nes gali atsispindėti tik nuo jonosferos (vieno iš Žemės atmosferos sluoksnių). Vidutinių bangų perdavimas geriau priimamas naktį, kai padidėja jonosferos sluoksnio atspindys.
Jie ne kartą atsispindi nuo Žemės paviršiaus ir nuo jonosferos, todėl pasklinda labai dideliais atstumais. Trumpųjų bangų radijo stoties transliacijas galima priimti kitoje Žemės rutulio pusėje.
Ultratrumposios bangos (VHF) gali atsispindėti tik nuo Žemės paviršiaus, todėl tinka transliuoti tik labai nedideliais atstumais. Stereo garsas dažnai perduodamas VHF bangomis, nes jos turi mažiau trukdžių.
Aukščiau pateiktose nuotraukose banga pavaizduota kaip juostelė, tačiau taip ji atrodo iš tikrųjų.
Ilgos bangos - - - - - Trumposios bangos
150-300 kHz - - - - - 2300-26 100 kHz
(1000–2000 m) - - - - - (11 - 130 m)
Vidutinės bangos - - - - - Ultratrumposios bangos
525 - 1700 kHz - - - - - 87 - 108 MHz
(180 - 570 m) - - - - - (2,5 - 3,5 m)
Na, tarkime, visi tai supranta, pakalbėkime apie siųstuvus ir antenas.
Siųstuvas skleidžia moduliuotas radijo bangas, tai yra pakeistas taip, kad perneštų garso signalą.
Moduliavimas. Kad radijo bangos perneštų garso dažnio signalą, jos moduliuojamos šiuo signalu. Yra du moduliavimo tipai: amplitudė (AM) Ir dažnis (FM). Daugiau apie moduliavimą žemiau.
Amplitudė - - - - - Dažnis
moduliacija - - - - - moduliacija
Antenoje, veikiant radijo bangoms, elektriniai virpesiai atsiranda tokiu pačiu dažniu kaip ir radijo banga. Tarkime, antena yra radijo perdavimo centro bokšto viršuje. Elektros srovė, einanti per anteną aukštyn ir žemyn, sužadina radijo bangas, kurios skiriasi visomis kryptimis. Siuntimo antenos įrengiamos aukštesnėse vietose, kad būtų padidintas perdavimo diapazonas.
Čia buvo paminėtas žodis dažnis, jei kas nors pamirštų:
Dažnis yra kažko pasikartojimų skaičius per laiko vienetą. Bangos dažnis yra jos maksimumų, praeinančių per fiksuotą tašką per vieną sekundę, skaičius. Dažnis matuojamas hercais (Hz). Vienas hercas yra vienas pakartojimas per sekundę.
Aš jums papasakosiu apie amplitudę, nes jūs turite tai žinoti, kad suprastumėte AM ir FM.
Amplitudė- tai didžiausias nuokrypis nuo pusiausvyros padėties svyravimų metu.
Taigi vandens paviršiumi sklindančios bangos amplitudė yra lygi jos keteros aukščiui virš paviršiaus.
Taikant šią moduliaciją, nešančiosios bangos amplitudė keičiama pagal garso dažnio signalo įtampą. Nešančiosios bangos amplitudė didėja, kai garso dažnio signalo įtampa didėja, ir mažėja, kai įtampa mažėja. Prieš moduliavimą nešiklio banga turi pastovią amplitudę ir dažnį. Jo dažnis yra daug didesnis nei garso dažnis.
Šiais laikais, kai pažanga nestovi vietoje, buitinė technika nuolat tobulinama ir tuo pačiu į mūsų gyvenimus patenka nauja buitinė technika. Tokie prietaisai yra mobilieji telefonai, palydovinė televizija, mikrobangų krosnelės, medicinos įranga, o kartu su jais ir radijo bangos pateko į mūsų gyvenimą.
Radijo bangos buvo naudojamos įvairiose gyvenimo srityse. Nors mes jų nematome, jie mato daug. Pavyzdžiui, radare naudojamos radijo bangos. Tokių prietaisų dėka galime stebėti objektus dideliu atstumu, jie dar vadinami sonarais. Kasdieniame gyvenime taip pat dažnai susiduriame su tokiais įrenginiais. Pavyzdžiui, policininkas turi radarą ir nukreipia jį į automobilius, kad pamatuotų jo greitį. Apskritai daugelyje veiklos sričių galite rasti prietaisų, kurie veikia radijo bangomis, tačiau turi skirtingus pavadinimus ir programas. Pavyzdžiui, statybininkas ar geodezininkas gali pavadinti įrenginį „tolio ieškikliu“, o žvejys – „echolaratoriumi“. Iš karto kyla klausimas: „Kas yra šių įrenginių veikimo pagrindas? O veikimo principas toks, kad kai banga susiduria su kliūtimi, ji atsispindi. Antenos skleidžia signalą dideliu greičiu impulso pavidalu. Šis signalas yra išsklaidytas ir pakeliui susiduria su įvairiomis kliūtimis, nuo kurių dalinai atsispindi ir grįžta atgal. Specialus prietaisas apskaičiuoja grąžinamą energiją ir pagal savo charakteristikas pateikia tikslią informaciją apie objektą.
Radijo bangos buvo atrastos dar XIX amžiuje, jas savo eksperimentuose stebėjo Hertzas, pirmieji bandymai buvo atlikti jau XX amžiuje Leningrade. Priklausomai nuo paskirties tokia įranga gali būti naudojama įvairiems tikslams, pavyzdžiui, radarai naudojami ir kariniams, ir civiliniams tikslams. Buvo ir tebevyksta įvairių diapazonų radijo bangų tyrimas, išradimai belaidžio duomenų perdavimo dideliais atstumais srityje leido radijo bangas pritaikyti namų reikmėms. Šiuo metu palydovinė televizija sėkmingai naudoja bevielį radijo signalų perdavimą KU diapazone. Įprastomis civilinėmis sąlygomis radijo dažniai randami visur; radarai buvo plačiai naudojami oro transporto pramonėje. Be abejo, visi yra matę besisukantį lėkštę oro uostuose, tai dispečerio padėjėjas, duodantis nurodymus pilotams. Juk jos dėka dispečeris mato, kokiu greičiu, kokiame aukštyje ir iš kurios pusės juda lėktuvas. Šiuo metu daugelis skraidančių, plaukiojančių ir važiuojančių transporto priemonių turi tokį įrenginį, nes tai yra jo akys ir ausys. Tobulėjant technologijoms, radarai taip pat nestovi vietoje, yra modifikuojami, įgauna naujų galimybių, trumpai tariant – tobulinami. Taip pat bus patobulintas signalų apdorojimas ir valdymas, todėl bus galima gauti labai tikslius duomenis. O vaizdas ekrane su palydoviniu vietovės žemėlapiu leido stebėti ir sekti konkretų objektą. Vienintelis dalykas, kuris nepasikeitė, yra radaro veikimo principas.
Manau, visi pasuko radijo ratuką, perjungdami tarp „VHF“, „LW“, „SV“ ir girdėjo šnypštimą iš garsiakalbių.
Tačiau, neskaitant santrumpų iššifravimo, ne visi supranta, kas slepiasi už šių raidžių.
Pažvelkime atidžiau į radijo bangų teoriją.
Bangos ilgis (λ) yra atstumas tarp gretimų bangų keterų.
Amplitudė (-ės) – didžiausias nuokrypis nuo vidutinės vertės svyruojamojo judėjimo metu.
Period(T) – vieno pilno svyruojančio judesio laikas
Dažnis (v) – užbaigtų ciklų skaičius per sekundę
Yra formulė, leidžianti nustatyti bangos ilgį pagal dažnį:
Kur: bangos ilgis (m) yra lygus šviesos greičio (km/h) ir dažnio (kHz) santykiui
Ilgos bangos(LW) v = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m). 
Šio tipo radijo bangos turi galimybę lenktis aplink kliūtis ir yra naudojamos ryšiui dideliais atstumais. Jis taip pat turi prastą prasiskverbimo galią, todėl, jei neturite nuotolinės antenos, greičiausiai negalėsite paimti radijo stočių.
Vidutinės bangos(SV) v = 500-1600 kHz (λ = 600-190 m). 
Šios radijo bangos gerai atsispindi nuo 100-450 km atstumu virš žemės paviršiaus esančios jonosferos, kurių ypatumas yra tas, kad dienos metu jas sugeria jonosfera ir neatsispindi atspindžio efektas. Šis efektas praktiškai naudojamas bendravimui, dažniausiai per kelis šimtus kilometrų naktį.
Trumpos bangos(HF) v= 3-30 MHz (λ = 100-10 m). 
Kaip ir vidutinės bangos, jos gerai atsispindi nuo jonosferos, tačiau skirtingai nuo jų, nepriklausomai nuo paros laiko. Jie gali plisti dideliais atstumais (kelis tūkstančius km) dėl atspindžių iš jonosferos ir žemės paviršiaus; toks sklidimas vadinamas šokinėjimu. Tam nereikia didelio galingumo siųstuvų.
Ultratrumposios bangos(VHF) v = 30 MHz - 300 MHz (λ = 10-1 m). 
Šios bangos gali lenktis aplink kelių metrų dydžio kliūtis ir turėti gerą prasiskverbimo galią. Dėl tokių savybių šis diapazonas plačiai naudojamas radijo laidoms. Trūkumas yra gana greitas jų slopinimas susidūrus su kliūtimis.
Yra formulė, leidžianti apskaičiuoti ryšio diapazoną VHF diapazone:
Taigi, pavyzdžiui, transliuojant iš 500 m aukščio Ostankino televizijos bokšto į 10 m aukščio priėmimo anteną, ryšio nuotolis, esant tiesioginiam matomumui, bus apie 100 km.
Aukšti dažniai (HF-cm diapazonas) v = 300 MHz – 3 GHz (λ = 1-0,1 m).
Jie nesilenkia aplink kliūtis ir turi gerą prasiskverbimą. Naudojamas korinio ryšio tinkluose ir wi-fi tinkluose.
Dar viena įdomi šio diapazono bangų savybė yra ta, kad vandens molekulės sugeba maksimaliai sugerti savo energiją ir paversti ją šiluma. Šis efektas naudojamas mikrobangų krosnelėse.
Kaip matote, wi-fi įranga ir mikrobangų krosnelės veikia tame pačiame diapazone ir gali paveikti vandenį, todėl ilgai miegoti su wi-fi maršrutizatoriumi neapsimoka.
Itin aukšti dažniai (EHF milimetrų banga) v = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).
Juos atspindi beveik visos kliūtys ir jie laisvai prasiskverbia į jonosferą. Dėl savo savybių jie naudojami kosminėse komunikacijose.
ESU.- amplitudės moduliacija
Tai yra nešlio dažnio amplitudės pokytis veikiant kodavimo vibracijai, pavyzdžiui, balsui iš mikrofono.
AM yra pirmasis žmogaus išrastas moduliacijos tipas. Tarp trūkumų, kaip ir bet kuris analoginis moduliacijos tipas, jis turi mažą atsparumą triukšmui.
FM- dažnio moduliacija 
Tai yra nešlio dažnio pokytis veikiant kodavimo virpesiams.
Nors tai taip pat yra analoginio tipo moduliacija, ji turi didesnį atsparumą triukšmui nei AM, todėl yra plačiai naudojama TV ir VHF transliacijų garsui.
Tiesą sakant, aprašyti moduliavimo tipai turi potipius, tačiau jų aprašymas nėra įtrauktas į šio straipsnio medžiagą.
Difrakcija- reiškinys, atsirandantis radijo bangai susidūrus su kliūtimis, dėl kurių banga gali keisti amplitudę, fazę ir kryptį.
Šis reiškinys paaiškina ryšį HF ir SW per jonosferą, kai banga atsispindi nuo įvairių nehomogeniškumo ir įkrautų dalelių ir taip keičia sklidimo kryptį.
Tas pats reiškinys paaiškina radijo bangų gebėjimą sklisti be tiesioginio matomumo, lenkiant aplink žemės paviršių. Norėdami tai padaryti, bangos ilgis turi būti proporcingas kliūtims.
Jei Maxwellas nebūtų numatęs radijo bangų egzistavimo, o Hertzas nebūtų jų atradęs praktiškai, mūsų realybė būtų buvusi visiškai kitokia. Negalėjome greitai keistis informacija naudodamiesi radijo imtuvais ir mobiliaisiais telefonais, tyrinėti tolimų planetų ir žvaigždžių naudojant radijo teleskopus ar stebėti lėktuvų, laivų ir kitų objektų naudojant radarus.
Kaip radijo bangos mums tai padeda?
Radijo bangų šaltiniai gamtoje yra žaibai – milžiniškos elektros kibirkšties iškrovos atmosferoje, kurių srovės stipris gali siekti 300 tūkstančių amperų, o įtampa – milijardą voltų. Perkūnijos metu matome žaibą. Beje, jie atsiranda ne tik Žemėje. Žaibo blyksniai buvo aptikti Veneroje, Saturne, Jupiteryje, Urane ir kitose planetose.
Beveik visi kosminiai kūnai (žvaigždės, planetos, asteroidai, kometos ir kt.) taip pat yra natūralūs radijo bangų šaltiniai.
Radijo transliacijoje, radiolokaciniuose, ryšių palydovuose, fiksuotojo ir mobiliojo ryšio bei įvairiose navigacijos sistemose naudojamos dirbtinai gautos radijo bangos. Tokių bangų šaltinis yra aukšto dažnio elektromagnetinių virpesių generatoriai, kurių energija perduodama į erdvę naudojant perdavimo antenas.
Radijo bangos – tai elektromagnetinės bangos, kurių dažnis svyruoja atitinkamai nuo 3 kHz iki 300 GHz, o ilgis – nuo 100 km iki 1 mm. Paplitę aplinkoje, jie paklūsta tam tikriems dėsniams. Pereinant iš vienos terpės į kitą, stebimas atspindys ir lūžis. Jiems būdingi ir difrakcijos bei trukdžių reiškiniai.
Difrakcija arba lenkimas atsiranda, jei radijo bangų kelyje yra kliūčių, kurios yra mažesnės už radijo bangos ilgį. Jei jų dydžiai yra didesni, tada radijo bangos atsispindi nuo jų. Kliūtys gali būti dirbtinės (statiniai) arba natūralios (medžiai, debesys) kilmės.
Radijo bangos atsispindi ir nuo žemės paviršiaus. Be to, vandenyno paviršius juos atspindi maždaug 50% stipriau nei sausuma.
Jei kliūtis yra elektros srovės laidininkas, tai radijo bangos atiduoda jai dalį savo energijos, o laidininke susidaro elektros srovė. Dalis energijos išleidžiama įdomioms elektros srovėms Žemės paviršiuje. Be to, radijo bangos iš antenos sklinda apskritimais įvairiomis kryptimis, kaip bangos iš įmesto į vandenį akmenuko. Dėl šios priežasties radijo bangos praranda energiją ir laikui bėgant susilpnėja. Ir kuo toliau radijo bangų imtuvas yra nuo šaltinio, tuo silpnesnis jį pasiekiantis signalas.
Dėl trukdžių arba superpozicijos radijo bangos sustiprina arba susilpnina viena kitą.
Radijo bangos sklinda erdvėje greičiu, lygiu šviesos greičiui (beje, šviesa taip pat yra elektromagnetinė banga).
Kaip ir bet kurioms elektromagnetinėms bangoms, radijo bangoms būdingas bangos ilgis ir dažnis. Dažnis yra susijęs su bangos ilgiu taip:
f = c/ λ ,
Kur f – bangų dažnis;
λ - bangos ilgis;
c - šviesos greitis.
Kaip matote, kuo ilgesnis bangos ilgis, tuo mažesnis jos dažnis.
Radijo bangos skirstomos į šiuos diapazonus: itin ilgos, ilgos, vidutinės, trumposios, itin trumposios, milimetrinės ir decimilimetrinės bangos.
Skirtingo ilgio radijo bangos erdvėje sklinda nevienodai.
Itin ilgos bangos(bangos ilgis 10 km ir daugiau) lengvai lenkia dideles kliūtis šalia Žemės paviršiaus ir yra labai silpnai jos sugeriamos, todėl praranda mažiau energijos nei kitos radijo bangos. Todėl jie taip pat nyksta daug lėčiau. Todėl kosmose tokios bangos sklinda iki kelių tūkstančių kilometrų atstumu. Jų prasiskverbimo į aplinką gylis yra labai didelis, jie naudojami susisiekimui su dideliame gylyje esančiais povandeniniais laivais, taip pat įvairioms geologijos, archeologijos ir inžinerijos studijoms. Itin ilgų bangų galimybė lengvai skrieti aplink Žemę leidžia su jų pagalba tirti Žemės atmosferą.
Ilgai, arba kilometro, bangos(nuo 1 km iki 10 km, dažnis 300 kHz - 30 kHz) taip pat yra difrakcijai, todėl gali sklisti iki 2000 km atstumu.
Vidutinis, arba hektometras, bangos(nuo 100 m iki 1 km, dažnis 3000 kHz - 300 kHz) jie prasčiau lenkia kliūtis Žemės paviršiuje, yra sugeriami stipriau, todėl daug greičiau susilpnėja. Jie tęsiasi iki 1000 km atstumu.
Trumpos bangos elgtis kitaip. Jei automobilinį radiją mieste derinsime trumpa radijo banga ir pradėsime judėti, tai tolstant nuo miesto radijo signalo priėmimas pablogės, o maždaug 250 km atstumu jis visiškai sustos. Tačiau po kurio laiko radijo transliacija bus atnaujinta. Kodėl tai vyksta?
Reikalas tas, kad trumpojo nuotolio radijo bangos (nuo 10 m iki 100 m, dažnis 30 MHz - 3 MHz) Žemės paviršiuje labai greitai susilpnėja. Tačiau bangos, išeinančios dideliu kampu į horizontą, atsispindi nuo viršutinio atmosferos sluoksnio - jonosferos ir grįžta atgal, palikdamos šimtus kilometrų „negyvosios zonos“. Tada šios bangos atsispindi nuo žemės paviršiaus ir vėl nukreipiamos į jonosferą. Pakartotinai atsispindėję jie sugeba kelis kartus apsukti Žemės rutulį. Kuo trumpesnė banga, tuo didesnis atspindžio kampas nuo jonosferos. Tačiau naktį jonosfera praranda atspindį, todėl trumposiomis bangomis bendravimas tamsoje yra prastesnis.
A ultratrumposios bangos(metras, decimetras, centimetro bangos trumpesnės nei 10 m) negali atsispindėti nuo jonosferos. Išsiskleidus tiesia linija, jie prasiskverbia į jį ir kyla aukščiau. Ši savybė naudojama norint nustatyti oro objektų koordinates: lėktuvus, paukščių pulkus, debesų lygį ir tankį ir kt. Tačiau ultratrumposios bangos taip pat negali lenktis aplink žemės paviršių. Dėl to, kad jie sklinda matomumo ribose, jie naudojami radijo ryšiui palaikyti 150–300 km atstumu.
Savo savybėmis ultratrumposios bangos yra artimos šviesos bangoms. Tačiau šviesos bangas galima surinkti į spindulį ir nukreipti į norimą vietą. Taip veikia prožektorius ir žibintuvėlis. Tas pats pasakytina ir apie ultratrumpąsias bangas. Jie surenkami specialiais antenos veidrodžiais ir norima kryptimi siunčiamas siauras spindulys, o tai ypač svarbu, pavyzdžiui, radaro ar palydovinio ryšio komunikacijose.
Milimetrinės bangos(nuo 1 cm iki 1 mm), trumpiausios bangos radijo diapazone, panašios į ultratrumpąsias bangas. Jie taip pat plinta tiesia linija. Tačiau rimta kliūtis jiems yra krituliai, rūkas ir debesys. Be radijo astronomijos ir greitųjų radijo relinių ryšių, jie rado pritaikymą mikrobangų technologijoje, naudojamoje medicinoje ir kasdieniame gyvenime.
Submilimetras, arba decimilimetrinės bangos (nuo 1 mm iki 0,1 mm), pagal tarptautinę klasifikaciją taip pat priklauso radijo bangoms. Natūraliomis sąlygomis jų beveik nėra. Jie užima nedidelę saulės spektro energijos dalį. Jie nepasiekia Žemės paviršiaus, nes yra sugeriami atmosferoje esančių vandens garų ir deguonies molekulių. Sukurti iš dirbtinių šaltinių, jie naudojami kosminėse komunikacijose, tiriant Žemės ir kitų planetų atmosferas. Didelis šių bangų saugumo žmogaus organizmui laipsnis leidžia jas naudoti medicinoje organų nuskaitymui.
Submilimetrinės bangos vadinamos „ateities bangomis“. Visai gali būti, kad jie suteiks galimybę mokslininkams visiškai naujai ištirti medžiagų molekulių sandarą, o ateityje galbūt net valdyti molekulinius procesus.
Kaip matote, kiekvienas radijo bangų diapazonas naudojamas ten, kur jo sklidimo ypatybės išnaudojamos maksimaliai.
KAS YRA RADIJO BANGOS
Radijo bangos yra elektromagnetinės bangos, sklindančios per erdvę šviesos greičiu (300 000 km/sek). Beje, šviesa taip pat yra elektromagnetinės bangos, kurių savybės panašios į radijo bangas (atspindys, lūžis, slopinimas ir kt.).
Radijo bangos per erdvę perneša elektromagnetinio osciliatoriaus skleidžiamą energiją. O jie gimsta kintant elektriniam laukui, pvz., per laidininką einant kintamajai elektros srovei arba erdvėje šokinėjant kibirkštims, t.y. greitai vienas po kito einančių srovės impulsų serija.
Elektromagnetinei spinduliuotei būdingas perduodamos energijos dažnis, bangos ilgis ir galia. Elektromagnetinių bangų dažnis parodo, kiek kartų per sekundę keičiasi elektros srovės kryptis emiteryje, taigi, kiek kartų per sekundę keičiasi elektrinio ir magnetinio lauko dydis kiekviename erdvės taške. Dažnis matuojamas hercais (Hz), vienetu, pavadintu didžiojo vokiečių mokslininko Heinricho Rudolfo Hertzo vardu. 1 Hz yra viena vibracija per sekundę, 1 megahercas (MHz) yra milijonas virpesių per sekundę. Žinodami, kad elektromagnetinių bangų greitis lygus šviesos greičiui, galime nustatyti atstumą tarp erdvės taškų, kuriuose elektrinis (arba magnetinis) laukas yra toje pačioje fazėje. Šis atstumas vadinamas bangos ilgiu. Bangos ilgis metrais apskaičiuojamas pagal formulę:
Arba apytiksliai
čia f – elektromagnetinės spinduliuotės dažnis MHz.
Formulė rodo, kad, pavyzdžiui, 1 MHz dažnis atitinka maždaug bangos ilgį. 300 m.Didėjant dažniui, bangos ilgis mažėja, mažėjant – spėkite patys. Vėliau pamatysime, kad bangos ilgis tiesiogiai veikia radijo ryšiui skirtos antenos ilgį.
Elektromagnetinės bangos laisvai sklinda oru arba kosmine erdve (vakuumas). Bet jei bangų kelyje susitinka metalinė viela, antena ar bet koks kitas laidus kūnas, tada jie atiduoda jam savo energiją, taip sukeldami šiame laidininke kintamą elektros srovę. Tačiau laidininkas sugeria ne visą bangos energiją; dalis jos atsispindi nuo jo paviršiaus ir grįžta atgal arba yra išsklaidyta erdvėje. Beje, tai yra elektromagnetinių bangų panaudojimo radare pagrindas.
Kita naudinga elektromagnetinių bangų savybė yra jų gebėjimas apsilenkti aplink tam tikras kliūtis jų kelyje. Bet tai įmanoma tik tada, kai objekto matmenys yra mažesni už bangos ilgį arba palyginami su juo. Pavyzdžiui, norint aptikti orlaivį, lokatoriaus radijo bangos ilgis turi būti mažesnis už jo geometrinius matmenis (mažiau nei 10 m). Jei kūnas yra ilgesnis už bangos ilgį, jis gali jį atspindėti. Bet tai gali to neatspindėti. Apsvarstykite kariuomenės „Stealth“ technologiją, kuri naudoja geometrines figūras, radiaciją sugeriančias medžiagas ir dangas, kad sumažintų objektų matomumą lokatoriams.
Elektromagnetinių bangų nešama energija priklauso nuo generatoriaus (emiterio) galios ir atstumo iki jo. Moksliškai tai skamba taip: energijos srautas ploto vienetui yra tiesiogiai proporcingas spinduliavimo galiai ir atvirkščiai proporcingas atstumo iki emiterio kvadratui. Tai reiškia, kad ryšio diapazonas priklauso nuo siųstuvo galios, bet daug labiau nuo atstumo iki jo.
SPEKTRŲ PASKIRSTYMAS
Radijo bangos, naudojamos radijo inžinerijoje, užima regioną, o moksliškai tariant, spektrą nuo 10 000 m (30 kHz) iki 0,1 mm (3 000 GHz). Tai tik dalis didžiulio elektromagnetinių bangų spektro. Radijo bangas (mažėjančio ilgio) seka šiluminiai arba infraraudonieji spinduliai. Po jų seka siauras matomos šviesos bangų ruožas, tada ultravioletinių, rentgeno ir gama spindulių spektras – visa tai yra tos pačios prigimties elektromagnetiniai virpesiai, besiskiriantys tik bangos ilgiu, taigi ir dažniu.
Nors visas spektras suskirstytas į regionus, ribos tarp jų yra preliminariai nubrėžtos. Regionai nuolat seka vienas kitą, pereina vienas į kitą ir kai kuriais atvejais persidengia.
Pagal tarptautinius susitarimus visas radijo ryšiuose naudojamas radijo bangų spektras yra suskirstytas į diapazonus:
|
diapazonas |
Dažnių diapazono pavadinimas |
vardas |
Bangos ilgis |
|
Labai žemi dažniai (VLF) |
Myriametras |
||
|
Žemi dažniai (LF) |
Kilometras |
||
|
300–3000 kHz |
Vidutiniai dažniai (MF) |
Hekometrinis |
|
|
Aukšti dažniai (HF) |
Dekametras |
||
|
Labai aukšti dažniai (VHF) |
Metras |
||
|
300–3000 MHz |
Itin aukšti dažniai (UHF) |
decimetras |
|
|
Itin aukšti dažniai (mikrobangų krosnelė) |
centimetras |
||
|
Itin aukšti dažniai (EHF) |
Milimetras |
||
|
300–3000 GHz |
Hiper aukšti dažniai (HHF) |
decimilimetras |
Tačiau šie diapazonai yra labai platūs ir, savo ruožtu, yra suskirstyti į skyrius, apimančius vadinamuosius transliavimo ir televizijos diapazonus, sausumos ir aviacijos, kosmoso ir jūrų ryšių, duomenų perdavimo ir medicinos, radaro ir radijo navigacijos diapazonus ir kt. . Kiekvienai radijo tarnybai yra skirta atskira spektro dalis arba fiksuoti dažniai.
Spektro paskirstymas tarp skirtingų paslaugų.
Šis suskirstymas yra gana painus, todėl daugelis paslaugų naudoja savo „vidinę“ terminiją. Paprastai nustatant diapazonus, skirtus sausumos judriajam ryšiui, naudojami šie pavadinimai:
|
Dažnių diapazonas |
Paaiškinimai |
|
|
Dėl savo sklidimo savybių jis daugiausia naudojamas tolimojo susisiekimo ryšiams. |
||
|
25,6–30,1 MHz |
Civilinė juosta, kurioje privatūs asmenys gali naudotis ryšiais. Įvairiose šalyse šioje srityje yra skirta nuo 40 iki 80 fiksuotų dažnių (kanalų). |
|
|
Mobiliojo fiksuoto ryšio diapazonas. Neaišku kodėl, bet rusų kalboje nebuvo termino, apibrėžiančio šį diapazoną. |
||
|
136–174 MHz |
Labiausiai paplitęs mobiliojo fiksuoto ryšio diapazonas. |
|
|
400–512 MHz |
Mobiliojo fiksuoto ryšio diapazonas. Kartais ši sekcija neskiriama kaip atskiras diapazonas, bet sakoma VHF, ty dažnių juosta nuo 136 iki 512 MHz. |
|
|
806–825 ir |
Tradicinis „amerikietiškas“ asortimentas; plačiai naudojamas mobiliajame ryšyje JAV. Pas mus tai nesulaukė didelio populiarumo. |
Oficialių dažnių diapazonų pavadinimų nereikėtų painioti su įvairioms paslaugoms skirtų skyrių pavadinimais. Verta paminėti, kad didžiausi pasaulio mobiliojo antžeminio ryšio įrangos gamintojai gamina modelius, skirtus veikti šiose konkrečiose srityse.
Ateityje kalbėsime apie radijo bangų ypatybes, susijusias su jų naudojimu sausumos judriojo ryšio radijo ryšiuose.
KAIP SKLIDA RADIJO BANGOS
Radijo bangos skleidžiamos per anteną į erdvę ir sklinda kaip elektromagnetinio lauko energija. Ir nors radijo bangų prigimtis yra tokia pati, jų gebėjimas sklisti labai priklauso nuo bangos ilgio.
Žemė yra radijo bangų elektros laidininkas (nors ir nelabai geras). Per žemės paviršių prasiskverbusios radijo bangos palaipsniui silpsta. Taip yra dėl to, kad elektromagnetinės bangos žemės paviršiuje sužadina elektros sroves, kurios sunaudoja dalį energijos. Tie. energijos sugeria žemė, ir kuo daugiau, tuo trumpesnis bangos ilgis (aukštesnis dažnis).
Be to, bangos energija silpnėja dar ir dėl to, kad spinduliuotė sklinda visomis erdvės kryptimis, todėl kuo toliau nuo siųstuvo yra imtuvas, tuo mažiau energijos patenka į ploto vienetą ir tuo mažiau jos patenka į anteną.
Perdavimas iš ilgųjų bangų transliavimo stočių gali būti priimamas iki kelių tūkstančių kilometrų atstumu, o signalo lygis mažėja sklandžiai, be šuolių. Vidutinės bangos stotys gali būti girdimos tūkstančių kilometrų atstumu. Kalbant apie trumpąsias bangas, jų energija smarkiai mažėja, didėjant atstumui nuo siųstuvo. Tai paaiškina faktą, kad radijo raidos aušroje ryšiui daugiausia buvo naudojamos bangos nuo 1 iki 30 km. Trumpesnės nei 100 metrų bangos paprastai buvo laikomos netinkamomis tolimojo susisiekimo ryšiui.
Tačiau tolesni trumpųjų ir ultratrumpųjų bangų tyrimai parodė, kad jos greitai susilpnėja, kai keliauja arti Žemės paviršiaus. Kai spinduliuotė nukreipiama aukštyn, trumposios bangos grįžta atgal.
Dar 1902 metais anglų matematikas Oliveris Heaviside'as ir amerikiečių elektros inžinierius Arthuras Edwinas Kennelly beveik vienu metu išpranašavo, kad virš Žemės yra jonizuotas oro sluoksnis – natūralus veidrodis, atspindintis elektromagnetines bangas. Šis sluoksnis buvo vadinamas jonosfera.
Žemės jonosfera turėjo leisti padidinti radijo bangų sklidimo diapazoną iki atstumų, viršijančių regėjimo liniją. Ši prielaida buvo eksperimentiškai įrodyta 1923 m. Radijo dažnio impulsai buvo perduodami vertikaliai aukštyn ir buvo priimti grįžtantys signalai. Išmatavus laiką tarp impulsų siuntimo ir priėmimo, buvo galima nustatyti atspindžio sluoksnių aukštį ir skaičių.
Ilgųjų ir trumpųjų bangų plitimas.
Atsispindėjusios nuo jonosferos, trumpos bangos grįžta į Žemę ir po ja lieka šimtai kilometrų „negyvos zonos“. Nukeliavusi į jonosferą ir atgal, banga „nurimsta“, o atsispindi nuo Žemės paviršiaus ir vėl nuskuba į jonosferą, kur vėl atsispindi ir tt Taigi, daug kartų atsispindėdama, radijas banga gali kelis kartus apskrieti Žemės rutulį.
Nustatyta, kad atspindžio aukštis pirmiausia priklauso nuo bangos ilgio. Kuo trumpesnė banga, tuo aukštesniame aukštyje ji atsispindi, taigi, tuo didesnė „negyva zona“. Ši priklausomybė galioja tik trumpųjų bangų spektro daliai (iki maždaug 25–30 MHz). Trumpesnio bangos ilgio jonosfera yra skaidri. Bangos prasiskverbia pro ją ir patenka į kosmosą.
Paveikslėlyje parodyta, kad atspindys priklauso ne tik nuo dažnio, bet ir nuo paros laiko. Taip yra dėl to, kad jonosfera yra jonizuojama saulės spinduliuotės ir pamažu praranda savo atspindį prasidėjus tamsai. Jonizacijos laipsnis taip pat priklauso nuo saulės aktyvumo, kuris kinta ištisus metus ir kiekvienais metais septynerių metų cikle.
Atspindintys jonosferos sluoksniai ir trumpųjų bangų sklidimas priklausomai nuo dažnio ir paros laiko.
VHF radijo bangos savo savybėmis panašesnės į šviesos spindulius. Jie praktiškai neatsispindi nuo jonosferos, labai nežymiai lenkia žemės paviršių ir pasklinda regėjimo zonoje. Todėl ultratrumpųjų bangų diapazonas yra trumpas. Tačiau tai turi neabejotiną pranašumą radijo ryšiui. Kadangi VHF diapazono bangos sklinda matomumo zonoje, radijo stotys gali būti viena nuo kitos 150–200 km atstumu be abipusės įtakos. Tai leidžia kaimyninėms stotims pakartotinai naudoti tą patį dažnį.
Trumpųjų ir ultratrumpųjų bangų sklidimas.
Radijo bangų savybės DCV ir 800 MHz diapazonuose yra dar artimesnės šviesos spinduliams, todėl turi dar vieną įdomią ir svarbią savybę. Prisiminkime, kaip veikia žibintuvėlis. Šviesa iš lemputės, esančios reflektoriaus židinio taške, surenkama į siaurą spindulių spindulį, kuris gali būti siunčiamas bet kuria kryptimi. Tą patį galima padaryti ir su aukšto dažnio radijo bangomis. Juos galima surinkti antenos veidrodžiais ir išsiųsti siaurais spinduliais. Tokios antenos žemo dažnio bangoms pastatyti neįmanoma, nes jos matmenys būtų per dideli (veidrodžio skersmuo turi būti daug didesnis už bangos ilgį).
Nukreiptos bangų spinduliuotės galimybė leidžia padidinti ryšio sistemos efektyvumą. Taip yra dėl to, kad siauras spindulys užtikrina mažesnį energijos išsklaidymą šoninėmis kryptimis, o tai leidžia naudoti mažiau galingus siųstuvus tam tikram ryšio diapazonui pasiekti. Kryptinė spinduliuotė sukuria mažiau trukdžių kitoms ryšio sistemoms, kurios nėra spindulio diapazone.
Radijo bangų priėmimas taip pat gali pasinaudoti kryptine spinduliuote. Pavyzdžiui, daugelis yra susipažinę su parabolinėmis palydovinėmis antenomis, kurios nukreipia palydovinio siųstuvo spinduliuotę iki taško, kur sumontuotas priėmimo jutiklis. Kryptinių priėmimo antenų naudojimas radijo astronomijoje leido padaryti daug esminių mokslinių atradimų. Galimybė fokusuoti aukšto dažnio radijo bangas užtikrino platų jų naudojimą radarų, radijo relinių ryšių, palydovinio transliavimo, belaidžio duomenų perdavimo ir kt.
Parabolinė kryptinė palydovinė antena (nuotrauka iš ru.wikipedia.org).
Reikia pažymėti, kad mažėjant bangos ilgiui, didėja energijos susilpnėjimas ir sugertis atmosferoje. Visų pirma trumpesnių nei 1 cm bangų sklidimą ima veikti tokie reiškiniai kaip rūkas, lietus, debesys, kurie gali tapti rimta kliūtimi, ribojančia ryšio diapazoną.
Sužinojome, kad radijo bangos turi skirtingas sklidimo savybes, priklausomai nuo bangos ilgio, ir kiekviena radijo spektro dalis naudojama ten, kur geriausiai išnaudojami jos pranašumai.
