Dhe çfarë përfaqësojnë? valët e radios? Mund ta imagjinoni në mënyrë figurative, por doja të dija më shumë për këtë fenomen. Dua të them menjëherë se në gjithçka që lexoj nuk ka asgjë që do të ndryshojë botën, apo ty. Ky është një artikull për t'u mbajtur mend, ose për të zbuluar nëse jeni i ri,

Valët e radios ndahen në intervalet e frekuencës: valë të gjata, valë të mesme, valë të shkurtra, Dhe valë ultra të shkurtra.

Valët në këtë varg quhen valë të gjata sepse frekuenca e tyre e ulët korrespondon me një gjatësi vale të gjatë. Ato mund të përhapen në mijëra kilometra, pasi janë në gjendje të përkulen rreth sipërfaqes së tokës. Prandaj, shumë stacione radio ndërkombëtare transmetojnë në valë të gjata.

Ato nuk përhapen në distanca shumë të gjata, pasi ato mund të reflektohen vetëm nga jonosfera (një nga shtresat e atmosferës së Tokës). Transmetimet e valëve të mesme pranohen më mirë gjatë natës kur rritet reflektimi i shtresës jonosferike.

Ato reflektohen në mënyrë të përsëritur nga sipërfaqja e Tokës dhe nga jonosfera, për shkak të së cilës ato përhapen në distanca shumë të gjata. Transmetimet nga një stacion radio me valë të shkurtra mund të merren në anën tjetër të globit.

Valët ultra të shkurtra (VHF) mund të reflektohen vetëm nga sipërfaqja e Tokës dhe për këtë arsye janë të përshtatshme për transmetim vetëm në distanca shumë të shkurtra. Tingulli stereo shpesh transmetohet në valët VHF sepse ato kanë më pak ndërhyrje.

Në fotot e mësipërme, vala është paraqitur si një shirit, por kjo është se si duket në të vërtetë.

Valë të gjata - - - - - Valë të shkurtra
150-300 kHz - - - - - 2300-26 100 kHz
(1000 - 2000 m) - - - - - (11 - 130 m)

Valë mesatare - - - - - Valë ultrashort
525 - 1700 kHz - - - - - 87 - 108 MHz
(180 - 570 m) - - - - - (2.5 - 3.5 m)

Epo, le të themi se të gjithë e kuptojnë këtë, le të flasim për transmetuesit dhe antenat.

Transmetues lëshon valë radio të moduluara, domethënë të ndryshuara në mënyrë që ato të mbajnë një sinjal audio.

Modulimi. Në mënyrë që valët e radios të mbajnë një sinjal të frekuencës audio, ato modulohen me këtë sinjal. Ekzistojnë dy lloje të modulimit: amplitudë (AM) Dhe frekuenca (FM). Më shumë rreth modulimit më poshtë.

Amplituda - - - - - Frekuenca
modulim - - - - - modulim

Në antenë, nën ndikimin e valëve të radios, lëkundjet elektrike lindin në të njëjtën frekuencë si vala e radios. Le të themi se antena është e vendosur në majë të kullës së qendrës radio transmetuese. Rryma elektrike që kalon lart e poshtë nëpër antenë ngacmon valët e radios që ndryshojnë në të gjitha drejtimet. Antenat transmetuese janë instaluar në vende të larta për të rritur diapazonin e transmetimit.

Fjala frekuencë u përmend këtu, në rast se dikush harronte:

Frekuencaështë numri i përsëritjeve të diçkaje për njësi të kohës. Frekuenca e një valë është numri i maksimumeve të saj që kalojnë nëpër një pikë fikse në një sekondë. Frekuenca matet në herc (Hz). Një herc është një përsëritje për sekondë.

Unë do t'ju tregoj për Amplitude, pasi ju duhet ta dini këtë në mënyrë që të kuptoni AM dhe FM.

Amplituda- ky është devijimi maksimal nga pozicioni i ekuilibrit gjatë lëkundjeve.
Kështu, amplituda e një valë që udhëton përgjatë sipërfaqes së ujit është e barabartë me lartësinë e kreshtës së saj mbi sipërfaqe.

Me këtë modulim, amplituda e valës bartëse ndryshohet në përputhje me tensionin e sinjalit të frekuencës audio. Amplituda e valës bartëse rritet kur rritet voltazhi i sinjalit të frekuencës audio dhe zvogëlohet kur tensioni zvogëlohet. Para modulimit, vala bartëse ka amplitudë dhe frekuencë konstante. Frekuenca e saj është shumë më e lartë se frekuenca e zërit.

Në ditët e sotme, kur progresi nuk qëndron ende, pajisjet elektroshtëpiake janë duke u përmirësuar vazhdimisht dhe në të njëjtën kohë pajisje të reja shtëpiake po hyjnë në jetën tonë. Pajisjet e tilla përfshijnë telefonat celularë, televizorin satelitor, furrat me mikrovalë, pajisjet mjekësore dhe bashkë me to edhe valët e radios hynë në jetën tonë.

Valët e radios janë gjetur në aplikime të ndryshme në shumë fusha të jetës. Edhe pse ne nuk mund t'i shohim, ata mund të shohin shumë. Për shembull, valët e radios përdoren në radar. Falë pajisjeve të tilla, ne mund të vëzhgojmë objekte në një distancë të madhe; ato quhen edhe sonare. Në jetën e përditshme, ne gjithashtu hasim shpesh pajisje të tilla. Për shembull, një polic ka një radar dhe e drejton në makina për të matur shpejtësinë e tij. Në përgjithësi, në shumë fusha të veprimtarisë mund të gjeni pajisje që funksionojnë në valë radio, por që kanë emra dhe aplikacione të ndryshme. Për shembull, një ndërtues ose topograf mund ta quajë pajisjen "rangefinder", ndërsa një peshkatar mund ta quajë atë "echolarator". Menjëherë lind pyetja, "çfarë qëndron në themel të funksionimit të këtyre pajisjeve?" Dhe parimi i funksionimit është që kur një valë ndeshet me një pengesë, ajo reflektohet. Antenat lëshojnë një sinjal me shpejtësi të lartë në formën e një impulsi. Ky sinjal shpërndahet dhe gjatë rrugës has në pengesa të ndryshme, nga të cilat pjesërisht reflektohet dhe kthehet prapa. Një pajisje e veçantë llogarit energjinë e kthyer dhe, bazuar në karakteristikat e saj, jep informacion të saktë për objektin.

Valët e radios u zbuluan në shekullin e 19-të, ato u vëzhguan nga Hertz në eksperimentet e tij, testet e para u zhvilluan tashmë në shekullin e 20-të në Leningrad. Në varësi të qëllimit, pajisje të tilla mund të përdoren për qëllime të ndryshme, për shembull, radarët përdoren për qëllime ushtarake dhe civile. Studimi i valëve të radios në diapazon të ndryshëm është kryer dhe ende po kryhet; shpikjet në fushën e transmetimit të të dhënave pa tel në distanca të gjata kanë bërë të mundur përshtatjen e valëve të radios për përdorim shtëpiak. Për momentin, televizioni satelitor përdor me sukses transmetimin pa tel të sinjaleve radio në rangun KU. Në përdorim normal, civil, radio frekuencat gjenden kudo; radarët kanë gjetur përdorim të madh në industrinë e linjave ajrore. Me siguri të gjithë kanë parë një pjatë rrotulluese në aeroporte; është një ndihmës i dispeçerit që u jep udhëzime pilotëve. Në fund të fundit, falë tij, dispeçeri sheh me çfarë shpejtësie lëviz avioni, në çfarë lartësie dhe nga cila anë. Aktualisht, shumë automjete fluturuese, lundruese dhe vozitëse kanë një pajisje të tillë, sepse këta janë sytë dhe veshët e saj. Me zhvillimin e teknologjisë, radarët gjithashtu nuk qëndrojnë, modifikohen, fitojnë aftësi të reja, me pak fjalë, përmirësohen. Përpunimi dhe kontrolli i sinjalit do të përmirësohen gjithashtu, duke lejuar marrjen e të dhënave shumë të sakta. Dhe një imazh në ekran me një hartë satelitore të zonës bëri të mundur monitorimin dhe gjurmimin e një objekti specifik. E vetmja gjë që nuk ka ndryshuar është parimi i funksionimit të radarit.

Mendoj se të gjithë kthyen çelësin e radios, duke kaluar midis "VHF", "LW", "SV" dhe dëgjuan fërshëllimë nga altoparlantët.
Por përveç deshifrimit të shkurtesave, jo të gjithë e kuptojnë se çfarë fshihet pas këtyre shkronjave.
Le të hedhim një vështrim më të afërt në teorinë e valëve të radios.

Vala e radios

Gjatësia e valës (λ) është distanca midis kreshtave të valëve ngjitur.
Amplituda(at) - devijimi maksimal nga vlera mesatare gjatë lëvizjes osciluese.
Periudha (T) - koha e një lëvizjeje të plotë osciluese
Frekuenca (v) - numri i cikleve të plota për sekondë

Ekziston një formulë që ju lejon të përcaktoni gjatësinë e valës sipas frekuencës:

Ku: gjatësia e valës (m) është e barabartë me raportin e shpejtësisë së dritës (km/h) ndaj frekuencës (kHz)

"VHF", "DV", "SV"

Valë ultra të gjata- v = 3-30 kHz (λ = 10-100 km).
Ata kanë aftësinë të depërtojnë thellë në kolonën e ujit deri në 20 m dhe, për rrjedhojë, përdoren për komunikim me nëndetëset, dhe anija nuk ka pse të notojë në këtë thellësi; mjafton të hedhësh bojën e radios në këtë nivel. .
Këto valë mund të përhapen në të gjithë tokën; distanca midis sipërfaqes së tokës dhe jonosferës përfaqëson për ta një "udhëzues valësh" përgjatë së cilës ato përhapen pa pengesa.

Valë të gjata(LW) v = 150-450 kHz (λ = 2000-670 m).


Kjo lloj valë radio ka aftësinë të përkulet rreth pengesave dhe përdoret për komunikim në distanca të gjata. Ai gjithashtu ka fuqi të dobët depërtuese, kështu që nëse nuk keni një antenë në distancë, nuk ka gjasa të jeni në gjendje të kapni ndonjë stacion radioje.

Valët mesatare(SV) v = 500-1600 kHz (λ = 600-190 m).


Këto valë radio reflektohen mirë nga jonosfera e vendosur në një distancë prej 100-450 km mbi sipërfaqen e tokës.E veçanta e këtyre valëve është se gjatë ditës thithen nga jonosfera dhe efekti i reflektimit nuk ndodh. Ky efekt përdoret praktikisht për komunikim, zakonisht mbi disa qindra kilometra gjatë natës.

Valë të shkurtra(HF) v= 3-30 MHz (λ = 100-10 m).

Ashtu si valët mesatare, ato reflektohen mirë nga jonosfera, por ndryshe nga ato, pavarësisht nga koha e ditës. Ata mund të përhapen në distanca të gjata (disa mijëra km) për shkak të rireflektimeve nga jonosfera dhe sipërfaqja e tokës; një përhapje e tillë quhet kërcim. Transmetuesit me fuqi të lartë nuk kërkohen për këtë.

Valët ultra të shkurtra(VHF) v = 30 MHz - 300 MHz (λ = 10-1 m).


Këto valë mund të përkulen rreth pengesave në madhësi disa metra dhe gjithashtu kanë fuqi të mirë depërtuese. Për shkak të vetive të tilla, kjo gamë përdoret gjerësisht për transmetimet në radio. Disavantazhi është zbutja e tyre relativisht e shpejtë kur ndeshen me pengesa.
Ekziston një formulë që ju lejon të llogaritni diapazonin e komunikimit në intervalin VHF:

Kështu, për shembull, kur transmetoni nga kulla televizive Ostankino 500 m e lartë në një antenë marrëse 10 m të lartë, diapazoni i komunikimit, që i nënshtrohet shikueshmërisë së drejtpërdrejtë, do të jetë rreth 100 km.

Frekuenca të larta (varg HF-cm) v = 300 MHz - 3 GHz (λ = 1-0,1 m).
Ata nuk përkulen rreth pengesave dhe kanë aftësi të mirë depërtuese. Përdoret në rrjetet celulare dhe rrjetet wi-fi.
Një tipar tjetër interesant i valëve në këtë varg është se molekulat e ujit janë në gjendje të thithin energjinë e tyre sa më shumë që të jetë e mundur dhe ta shndërrojnë atë në nxehtësi. Ky efekt përdoret në furrat me mikrovalë.
Siç mund ta shihni, pajisjet Wi-Fi dhe furrat me mikrovalë funksionojnë në të njëjtin gamë dhe mund të ndikojnë në ujin, kështu që nuk ia vlen të flini me një ruter wi-fi për një kohë të gjatë.

Frekuenca jashtëzakonisht të larta (valë milimetra EHF) v = 3 GHz - 30 GHz (λ = 0,1-0,01 m).
Ato reflektohen nga pothuajse të gjitha pengesat dhe depërtojnë lirshëm në jonosferë. Për shkak të vetive të tyre ato përdoren në komunikimet hapësinore.

AM - FM

Shpesh, pajisjet marrëse kanë pozicione të ndërprerësit am-fm, çfarë është kjo:

JAM.- modulimi i amplitudës

Ky është një ndryshim në amplituda e frekuencës së bartësit nën ndikimin e një dridhje kodimi, për shembull, një zë nga një mikrofon.
AM është lloji i parë i modulimit i shpikur nga njeriu. Ndër disavantazhet, si çdo lloj modulimi analog, ka imunitet të ulët ndaj zhurmës.

FM- modulimi i frekuencës


Ky është një ndryshim në frekuencën e bartësit nën ndikimin e një lëkundje kodimi.
Megjithëse ky është gjithashtu një lloj modulimi analog, ai ka imunitet më të lartë ndaj zhurmës se AM dhe për këtë arsye përdoret gjerësisht në tingujt e transmetimeve televizive dhe transmetimeve VHF.

Në fakt, llojet e modulimit të përshkruara kanë nëntipe, por përshkrimi i tyre nuk përfshihet në materialin e këtij artikulli.

Më shumë terma

Ndërhyrje- si rezultat i reflektimeve të valëve nga pengesa të ndryshme, valët mblidhen. Në rastin e mbledhjes në faza identike, amplituda e valës fillestare mund të rritet; në rast të mbledhjes në faza të kundërta, amplituda mund të ulet deri në zero.
Ky fenomen është më i dukshëm kur merrni sinjale VHF FM dhe TV.


Prandaj, për shembull, në ambiente të mbyllura, cilësia e marrjes në një antenë të brendshme televizive ndryshon shumë.

Difraksioni- një fenomen që ndodh kur një valë radio ndeshet me pengesa, si rezultat i të cilave vala mund të ndryshojë amplituda, fazën dhe drejtimin.
Ky fenomen shpjegon lidhjen në HF dhe SW përmes jonosferës, kur vala reflektohet nga inhomogjenitete të ndryshme dhe grimca të ngarkuara dhe në këtë mënyrë ndryshon drejtimin e përhapjes.
I njëjti fenomen shpjegon aftësinë e valëve të radios për t'u përhapur pa dukshmëri të drejtpërdrejtë, duke u përkulur rreth sipërfaqes së tokës. Për ta bërë këtë, gjatësia e valës duhet të jetë proporcionale me pengesën.

PS:

Shpresoj se informacioni që përshkrova do të jetë i dobishëm dhe do të sjellë pak kuptim mbi këtë temë.

Nëse Maxwell nuk do të kishte parashikuar ekzistencën e valëve të radios, dhe Hertz nuk do t'i kishte zbuluar ato në praktikë, realiteti ynë do të kishte qenë krejtësisht ndryshe. Ne nuk mund të shkëmbenim shpejt informacione duke përdorur radio dhe telefona celularë, të eksploronim planetë dhe yje të largët duke përdorur teleskopë radio, ose të vëzhgonim aeroplanë, anije dhe objekte të tjera duke përdorur radarë.

Si na ndihmojnë valët e radios me këtë?

Burimet e valëve të radios

Burimet e valëve të radios në natyrë janë rrufeja - shkarkimet gjigante të shkëndijës elektrike në atmosferë, forca aktuale e së cilës mund të arrijë 300 mijë amper dhe voltazhi mund të arrijë një miliard volt. Ne shohim rrufe gjatë një stuhie. Nga rruga, ato lindin jo vetëm në Tokë. Vetëtimat janë zbuluar në Venus, Saturn, Jupiter, Uran dhe planetë të tjerë.

Pothuajse të gjithë trupat kozmikë (yjet, planetët, asteroidet, kometat, etj.) janë gjithashtu burime natyrore të valëve të radios.

Në transmetimet radio, radarët, satelitët e komunikimit, komunikimet fikse dhe celulare dhe sistemet e ndryshme të navigimit, përdoren valët e radios të marra artificialisht. Burimi i valëve të tilla janë gjeneratorët me frekuencë të lartë të dridhjeve elektromagnetike, energjia e të cilave transmetohet në hapësirë ​​duke përdorur antenat transmetuese.

Vetitë e valëve të radios

Valët e radios janë valë elektromagnetike, frekuenca e të cilave varion nga 3 kHz në 300 GHz dhe gjatësia përkatësisht nga 100 km në 1 mm. Kur përhapen në mjedis, ata u binden ligjeve të caktuara. Kur lëvizni nga një medium në tjetrin, vërehet reflektimi dhe përthyerja. Dukuritë e difraksionit dhe ndërhyrjes janë gjithashtu të natyrshme në to.

Difraksioni, ose përkulja, ndodh nëse ka pengesa në rrugën e valëve të radios që janë më të vogla se gjatësia valore e valës së radios. Nëse madhësitë e tyre rezultojnë të jenë më të mëdha, atëherë valët e radios reflektohen prej tyre. Pengesat mund të jenë me origjinë artificiale (struktura) ose natyrore (pemë, re).

Valët e radios reflektohen edhe nga sipërfaqja e tokës. Për më tepër, sipërfaqja e oqeanit i pasqyron ato rreth 50% më të fortë se toka.

Nëse pengesa është një përcjellës i rrymës elektrike, atëherë valët e radios i japin asaj një pjesë të energjisë së tyre dhe në përcjellës krijohet një rrymë elektrike. Një pjesë e energjisë shpenzohet në rryma elektrike emocionuese në sipërfaqen e Tokës. Përveç kësaj, valët e radios rrezatojnë nga antena në rrathë në drejtime të ndryshme, si valët nga një guralec i hedhur në ujë. Për këtë arsye, valët e radios humbasin energji dhe dobësohen me kalimin e kohës. Dhe sa më larg të jetë marrësi i valëve të radios nga burimi, aq më i dobët është sinjali që e arrin atë.

Ndërhyrja, ose mbivendosja, bën që valët e radios të forcojnë ose dobësojnë njëra-tjetrën.

Valët e radios udhëtojnë në hapësirë ​​me një shpejtësi të barabartë me shpejtësinë e dritës (nga rruga, drita është gjithashtu një valë elektromagnetike).

Si çdo valë elektromagnetike, valët e radios karakterizohen nga gjatësia e valës dhe frekuenca. Frekuenca lidhet me gjatësinë e valës si më poshtë:

f = c/ λ ,

Ku f – frekuenca e valës;

λ - gjatësia e valës;

c - shpejtësia e dritës.

Siç mund ta shihni, sa më e gjatë të jetë gjatësia e valës, aq më e ulët është frekuenca e saj.

Valët e radios ndahen në intervalet e mëposhtme: valë ultra të gjata, të gjata, të mesme, të shkurtra, ultra të shkurtra, milimetra dhe decmilimetër.

Përhapja e radios

Valët e radios me gjatësi të ndryshme nuk udhëtojnë në mënyrë të barabartë në hapësirë.

Valë ultra të gjata(gjatësi vale 10 km ose më shumë) përkulen lehtësisht rreth pengesave të mëdha pranë sipërfaqes së Tokës dhe absorbohen shumë dobët prej saj, kështu që humbasin më pak energji se valët e tjera të radios. Rrjedhimisht, ato gjithashtu zbehen shumë më ngadalë. Prandaj, në hapësirë ​​valë të tilla përhapen në distanca deri në disa mijëra kilometra. Thellësia e depërtimit të tyre në mjedis është shumë e madhe dhe përdoren për komunikim me nëndetëset e vendosura në thellësi të mëdha, si dhe për studime të ndryshme në gjeologji, arkeologji dhe inxhinieri. Aftësia e valëve ultra të gjata për të rrethuar me lehtësi Tokën bën të mundur studimin e atmosferës së Tokës me ndihmën e tyre.

E gjatë, ose kilometër, valët(nga 1 km në 10 km, frekuenca 300 kHz - 30 kHz) gjithashtu i nënshtrohen difraksionit dhe për këtë arsye mund të përhapet në distanca deri në 2000 km.

Mesatare, ose hektometër, valët(nga 100 m në 1 km, frekuenca 3000 kHz - 300 kHz) ata përkulen më keq rreth pengesave në sipërfaqen e Tokës, absorbohen më fort dhe për këtë arsye zbuten shumë më shpejt. Ato shtrihen në distanca deri në 1000 km.

Valë të shkurtra sillen ndryshe. Nëse akordojmë një radio makine në një qytet në një valë të shkurtër radioje dhe fillojmë të lëvizim, atëherë ndërsa largohemi nga qyteti, marrja e sinjalit të radios do të përkeqësohet dhe në një distancë prej rreth 250 km do të ndalojë plotësisht. Megjithatë, pas disa kohësh transmetimi në radio do të rifillojë. Pse po ndodh kjo?

Gjë është se valët e radios me rreze të shkurtër (nga 10 m në 100 m, frekuenca 30 MHz - 3 MHz) në sipërfaqen e Tokës zbuten shumë shpejt. Sidoqoftë, valët që largohen në një kënd të madh në horizont reflektohen nga shtresa e sipërme e atmosferës - jonosfera, dhe kthehen prapa, duke lënë pas qindra kilometra të një "zone të vdekur". Këto valë reflektohen më pas nga sipërfaqja e tokës dhe drejtohen përsëri në jonosferë. Të reflektuara në mënyrë të përsëritur, ata janë në gjendje të rrethojnë globin disa herë. Sa më e shkurtër të jetë vala, aq më i madh është këndi i reflektimit nga jonosfera. Por gjatë natës jonosfera humbet reflektimin e saj, kështu që komunikimi në valë të shkurtra është më i keq në errësirë.

A valë ultra të shkurtra(metër, decimetër, gjatësi vale centimetër më të shkurtër se 10 m) nuk mund të reflektohen nga jonosfera. Duke u përhapur në një vijë të drejtë, ata depërtojnë në të dhe shkojnë më lart. Kjo veti përdoret për të përcaktuar koordinatat e objekteve ajrore: aeroplanët, tufat e shpendëve, niveli dhe dendësia e reve, etj. Por edhe valët ultra të shkurtra nuk mund të përkulen rreth sipërfaqes së tokës. Për shkak të faktit se ato përhapen brenda vijës së shikimit, ato përdoren për komunikime radio në një distancë prej 150 - 300 km.

Në vetitë e tyre, valët ultra të shkurtra janë afër valëve të dritës. Por valët e dritës mund të mblidhen në një rreze dhe të drejtohen në vendin e dëshiruar. Kështu funksionon një qendër e vëmendjes dhe një elektrik dore. E njëjta gjë vlen edhe për valët ultra të shkurtra. Ato mblidhen me pasqyra të veçanta antenash dhe një rreze e ngushtë dërgohet në drejtimin e dëshiruar, gjë që është veçanërisht e rëndësishme, për shembull, në komunikimet me radar ose satelit.

Valë milimetrash(nga 1 cm në 1 mm), valët më të shkurtra në rrezen e radios, të ngjashme me valët ultra të shkurtra. Ata gjithashtu përhapen në një vijë të drejtë. Por një pengesë serioze për ta janë reshjet, mjegulla dhe retë. Përveç radioastronomisë dhe komunikimeve me radio me shpejtësi të lartë, ato kanë gjetur aplikim në teknologjinë e mikrovalëve të përdorur në mjekësi dhe në jetën e përditshme.

Nënmilimetri, ose valët decmilimetër (nga 1 mm deri në 0,1 mm), sipas klasifikimit ndërkombëtar, gjithashtu i përkasin valëve të radios. Në kushte natyrore ato pothuajse nuk ekzistojnë. Ata zënë një pjesë të papërfillshme të energjisë së spektrit diellor. Ata nuk arrijnë në sipërfaqen e Tokës, pasi thithen nga avujt e ujit dhe molekulat e oksigjenit në atmosferë. Të krijuara nga burime artificiale, ato përdoren në komunikimet hapësinore, për të studiuar atmosferat e Tokës dhe planetëve të tjerë. Shkalla e lartë e sigurisë së këtyre valëve për trupin e njeriut lejon që ato të përdoren në mjekësi për skanimin e organeve.

Valët nënmilimetër quhen "valët e së ardhmes". Është mjaft e mundur që ata t'u japin shkencëtarëve mundësinë për të studiuar strukturën e molekulave të substancave në një mënyrë krejtësisht të re, dhe në të ardhmen, ndoshta, do t'i lejojnë ata të kontrollojnë proceset molekulare.

Siç mund ta shihni, çdo gamë e valëve të radios përdoret ku veçoritë e përhapjes së tij përdoren për përfitimin maksimal.

ÇFARË JANË RADIO VALËT

Valët e radios janë valë elektromagnetike që udhëtojnë nëpër hapësirë ​​me shpejtësinë e dritës (300,000 km/sek). Nga rruga, drita është gjithashtu valë elektromagnetike që kanë veti të ngjashme me valët e radios (reflektim, përthyerje, zbutje, etj.).

Valët e radios bartin energjinë e emetuar nga një oshilator elektromagnetik nëpër hapësirë. Dhe ato lindin kur fusha elektrike ndryshon, për shembull, kur një rrymë elektrike alternative kalon nëpër një përcjellës ose kur shkëndija kërcejnë nëpër hapësirë, d.m.th. një seri pulsesh të njëpasnjëshme të rrymës me shpejtësi.

Rrezatimi elektromagnetik karakterizohet nga frekuenca, gjatësia e valës dhe fuqia e energjisë së transferuar. Frekuenca e valëve elektromagnetike tregon se sa herë në sekondë ndryshon drejtimi i rrymës elektrike në emetues dhe, për rrjedhojë, sa herë në sekondë ndryshon madhësia e fushave elektrike dhe magnetike në secilën pikë të hapësirës. Frekuenca matet në herc (Hz), një njësi e quajtur sipas shkencëtarit të madh gjerman Heinrich Rudolf Hertz. 1 Hz është një dridhje për sekondë, 1 megahertz (MHz) është një milion dridhje për sekondë. Duke ditur që shpejtësia e valëve elektromagnetike është e barabartë me shpejtësinë e dritës, ne mund të përcaktojmë distancën midis pikave në hapësirë ​​ku fusha elektrike (ose magnetike) është në të njëjtën fazë. Kjo distancë quhet gjatësi vale. Gjatësia e valës në metra llogaritet duke përdorur formulën:

Ose përafërsisht
ku f është frekuenca e rrezatimit elektromagnetik në MHz.

Formula tregon se, për shembull, një frekuencë prej 1 MHz korrespondon me një gjatësi vale prej përafërsisht. 300 m Me rritjen e frekuencës, gjatësia e valës zvogëlohet, me një rënie - mendoni vetë. Më vonë do të shohim se gjatësia e valës ndikon drejtpërdrejt në gjatësinë e antenës për komunikim radio.

Valët elektromagnetike udhëtojnë lirshëm nëpër ajër ose hapësirën e jashtme (vakum). Por nëse një tel metalik, antenë ose ndonjë trup tjetër përcjellës takohet në rrugën e valëve, atëherë ata i japin energjinë e tyre, duke shkaktuar kështu një rrymë elektrike alternative në këtë përcjellës. Por jo e gjithë energjia e valës absorbohet nga përcjellësi; një pjesë e saj reflektohet nga sipërfaqja e saj dhe ose kthehet prapa ose shpërndahet në hapësirë. Nga rruga, kjo është baza për përdorimin e valëve elektromagnetike në radar.

Një veçori tjetër e dobishme e valëve elektromagnetike është aftësia e tyre për t'u përkulur rreth pengesave të caktuara në rrugën e tyre. Por kjo është e mundur vetëm kur dimensionet e objektit janë më të vogla se gjatësia e valës ose të krahasueshme me të. Për shembull, për të zbuluar një avion, gjatësia e valës së radios lokalizuese duhet të jetë më e vogël se dimensionet e saj gjeometrike (më pak se 10 m). Nëse trupi është më i gjatë se gjatësia e valës, ai mund ta reflektojë atë. Por mund të mos e pasqyrojë atë. Konsideroni teknologjinë Stealth të ushtrisë, e cila përdor forma gjeometrike, materiale thithëse të radios dhe veshje për të reduktuar dukshmërinë e objekteve ndaj vendndodhjes.

Energjia e bartur nga valët elektromagnetike varet nga fuqia e gjeneratorit (emetuesit) dhe distanca në të. Shkencërisht, tingëllon kështu: rrjedha e energjisë për njësi të sipërfaqes është drejtpërdrejt proporcionale me fuqinë e rrezatimit dhe në përpjesëtim të kundërt me katrorin e distancës me emetuesin. Kjo do të thotë që diapazoni i komunikimit varet nga fuqia e transmetuesit, por në një masë shumë më të madhe nga distanca në të.

SHPËRNDARJA E SPEKTRIT

Valët e radios të përdorura në inxhinierinë e radios zënë rajonin, ose më shkencërisht, spektrin nga 10,000 m (30 kHz) në 0,1 mm (3,000 GHz). Kjo është vetëm një pjesë e spektrit të gjerë të valëve elektromagnetike. Valët e radios (në gjatësi në rënie) pasohen nga rrezet termike ose infra të kuqe. Pas tyre vjen një pjesë e ngushtë e valëve të dritës së dukshme, pastaj një spektër ultravjollcë, rreze x dhe rrezet gama - të gjitha këto janë dridhje elektromagnetike të së njëjtës natyrë, që ndryshojnë vetëm në gjatësi vale dhe, për rrjedhojë, në frekuencë.

Megjithëse i gjithë spektri është i ndarë në rajone, kufijtë midis tyre janë të përvijuara paraprakisht. Rajonet ndjekin njëri-tjetrin vazhdimisht, kalojnë në njëri-tjetrin dhe në disa raste mbivendosen.

Sipas marrëveshjeve ndërkombëtare, i gjithë spektri i valëve të radios të përdorura në komunikimet radio ndahet në diapazon:

Gama frekuencave	Emri i diapazonit të frekuencës	Emri diapazoni i valëve	Gjatësia e valës
	Frekuenca shumë të ulëta (VLF)	Miriametri
	Frekuenca të ulëta (LF)	Kilometer
300–3000 kHz	Frekuencat e mesme (MF)	Hektometrik
	Frekuenca të larta (HF)	Dekametër
	Frekuenca shumë të larta (VHF)	Metër
300–3000 MHz	Frekuenca ultra të larta (UHF)	decimetër
	Frekuenca ultra të larta (mikrovalë)	Centimetri
	Frekuenca jashtëzakonisht të larta (EHF)	Milimetri
300–3000 GHz	Frekuencat hiper të larta (HHF)	decmilimetër

Por këto diapazon janë shumë të gjera dhe, nga ana tjetër, ndahen në seksione që përfshijnë të ashtuquajturat sfera të transmetimit dhe televizionit, intervalet për tokën dhe aviacionin, komunikimet hapësinore dhe detare, për transmetimin e të dhënave dhe mjekësinë, për navigimin me radar dhe radio, etj. . Secilit shërbim radio i është caktuar seksioni i tij i spektrit ose frekuencave fikse.

Shpërndarja e spektrit ndërmjet shërbimeve të ndryshme.

Kjo ndarje është mjaft konfuze, kështu që shumë shërbime përdorin terminologjinë e tyre "të brendshme". Në mënyrë tipike, kur caktoni vargjet e ndara për komunikimet celulare tokësore, përdoren emrat e mëposhtëm:

	Gama e frekuencës	Shpjegimet
		Për shkak të karakteristikave të tij të përhapjes, përdoret kryesisht për komunikime në distanca të gjata.
	25,6–30,1 MHz	Banda civile në të cilën individët privatë mund të përdorin komunikime. Në vende të ndryshme, në këtë zonë ndahen nga 40 deri në 80 frekuenca (kanale) fikse.
		Gama e komunikimeve celulare fikse. Nuk është e qartë pse, por në gjuhën ruse nuk kishte asnjë term që përcaktonte këtë gamë.
	136–174 MHz	Gama më e zakonshme e komunikimeve celulare fikse.
	400–512 MHz	Gama e komunikimeve celulare fikse. Ndonjëherë ky seksion nuk ndahet si një gamë e veçantë, por ata thonë VHF, që do të thotë brezi i frekuencës nga 136 në 512 MHz.
	806–825 dhe 851–870 MHz	Gama tradicionale "amerikane"; përdoret gjerësisht nga komunikimet celulare në Shtetet e Bashkuara. Nuk ka fituar shumë popullaritet mes nesh.

Emrat zyrtarë të diapazoneve të frekuencave nuk duhet të ngatërrohen me emrat e seksioneve të ndara për shërbime të ndryshme. Vlen të përmendet se prodhuesit kryesorë në botë të pajisjeve për komunikimet tokësore celulare prodhojnë modele të dizajnuara për të operuar brenda këtyre zonave të veçanta.

Në të ardhmen, ne do të flasim për vetitë e valëve të radios në lidhje me përdorimin e tyre në komunikimet radio celulare tokësore.

SI PROPADON VALËT RADIO

Valët e radios emetohen përmes një antene në hapësirë ​​dhe përhapen si energji e fushës elektromagnetike. Dhe megjithëse natyra e valëve të radios është e njëjtë, aftësia e tyre për t'u përhapur varet shumë nga gjatësia e valës.

Toka është një përcjellës i elektricitetit për valët e radios (megjithëse jo shumë i mirë). Duke kaluar mbi sipërfaqen e tokës, valët e radios gradualisht dobësohen. Kjo për faktin se valët elektromagnetike ngacmojnë rrymat elektrike në sipërfaqen e tokës, e cila konsumon një pjesë të energjisë. Ato. energjia absorbohet nga toka, dhe sa më shumë, aq më e shkurtër është gjatësia e valës (frekuenca më e lartë).

Përveç kësaj, energjia e valës dobësohet edhe sepse rrezatimi përhapet në të gjitha drejtimet e hapësirës dhe, për rrjedhojë, sa më larg marrësi të jetë nga transmetuesi, aq më pak energji bie për njësi të sipërfaqes dhe aq më pak futet në antenë.

Transmetimet nga stacionet e transmetimit me valë të gjata mund të merren në distanca deri në disa mijëra kilometra, dhe niveli i sinjalit zvogëlohet pa probleme, pa kërcime. Stacionet me valë të mesme mund të dëgjohen brenda një rrezeje prej mijëra kilometrash. Sa i përket valëve të shkurtra, energjia e tyre zvogëlohet ndjeshëm me distancën nga transmetuesi. Kjo shpjegon faktin se në agimin e zhvillimit të radios, valët nga 1 deri në 30 km përdoreshin kryesisht për komunikim. Valët më të shkurtra se 100 metra përgjithësisht konsideroheshin të papërshtatshme për komunikime në distanca të gjata.

Megjithatë, studimet e mëtejshme të valëve të shkurtra dhe ultra të shkurtra treguan se ato dobësohen shpejt kur udhëtojnë pranë sipërfaqes së Tokës. Kur rrezatimi drejtohet lart, valët e shkurtra kthehen prapa.

Në vitin 1902, matematikani anglez Oliver Heaviside dhe inxhinieri elektrik amerikan Arthur Edwin Kennelly parashikuan pothuajse njëkohësisht se ekzistonte një shtresë jonizuese e ajrit mbi Tokë - një pasqyrë natyrore që reflekton valët elektromagnetike. Kjo shtresë u quajt jonosferë.

Jonosfera e Tokës duhet të kishte bërë të mundur rritjen e gamës së përhapjes së valëve të radios në distanca që tejkalojnë vijën e shikimit. Ky supozim u vërtetua eksperimentalisht në vitin 1923. Impulset e radiofrekuencës u transmetuan vertikalisht lart dhe sinjalet kthyese u morën. Matja e kohës ndërmjet dërgimit dhe marrjes së pulseve bëri të mundur përcaktimin e lartësisë dhe numrit të shtresave të reflektimit.

Përhapja e valëve të gjata dhe të shkurtra.

Pasi reflektohen nga jonosfera, valët e shkurtra kthehen në Tokë, duke lënë qindra kilometra "zonë të vdekur" poshtë. Pasi ka udhëtuar në jonosferë dhe mbrapa, vala nuk "qetësohet", por reflektohet nga sipërfaqja e Tokës dhe përsëri nxiton drejt jonosferës, ku reflektohet përsëri, etj. Kështu, duke u reflektuar shumë herë, një radio vala mund të rrethojë globin disa herë.

Është vërtetuar se lartësia e reflektimit varet kryesisht nga gjatësia e valës. Sa më e shkurtër të jetë vala, aq më e lartë është lartësia në të cilën reflektohet dhe, për rrjedhojë, aq më e madhe është "zona e vdekur". Kjo varësi është e vërtetë vetëm për pjesën me valë të shkurtër të spektrit (deri në afërsisht 25-30 MHz). Për gjatësi vale më të shkurtra, jonosfera është transparente. Valët depërtojnë nëpër të dhe shkojnë në hapësirën e jashtme.

Figura tregon se reflektimi varet jo vetëm nga frekuenca, por edhe nga koha e ditës. Kjo për faktin se jonosfera jonizohet nga rrezatimi diellor dhe gradualisht humbet reflektimin e saj me fillimin e errësirës. Shkalla e jonizimit varet edhe nga aktiviteti diellor, i cili ndryshon gjatë gjithë vitit dhe nga viti në vit në një cikël shtatëvjeçar.

Shtresat reflektuese të jonosferës dhe përhapja e valëve të shkurtra në varësi të frekuencës dhe kohës së ditës.

Valët e radios VHF kanë veti më të ngjashme me rrezet e dritës. Ato praktikisht nuk reflektohen nga jonosfera, përkulen shumë pak rreth sipërfaqes së tokës dhe përhapen brenda vijës së shikimit. Prandaj, diapazoni i valëve ultrashort është i shkurtër. Por kjo ka një avantazh të caktuar për komunikimet radio. Meqenëse valët në intervalin VHF përhapen brenda vijës së shikimit, stacionet radio mund të vendosen në një distancë prej 150-200 km nga njëri-tjetri pa ndikim të ndërsjellë. Kjo lejon stacionet fqinje të ripërdorin të njëjtën frekuencë.

Përhapja e valëve të shkurtra dhe ultra të shkurtra.

Vetitë e valëve të radios në intervalet DCV dhe 800 MHz janë edhe më afër rrezeve të dritës dhe për këtë arsye kanë një veçori tjetër interesante dhe të rëndësishme. Le të kujtojmë se si funksionon një elektrik dore. Drita nga një llambë e vendosur në pikën qendrore të reflektorit mblidhet në një rreze të ngushtë rrezesh që mund të dërgohen në çdo drejtim. Pothuajse e njëjta gjë mund të bëhet me valët e radios me frekuencë të lartë. Ato mund të mblidhen nga pasqyrat e antenës dhe të dërgohen në trarë të ngushtë. Është e pamundur të ndërtohet një antenë e tillë për valët me frekuencë të ulët, pasi dimensionet e saj do të ishin shumë të mëdha (diametri i pasqyrës duhet të jetë shumë më i madh se gjatësia e valës).

Mundësia e rrezatimit të drejtuar të valëve bën të mundur rritjen e efikasitetit të sistemit të komunikimit. Kjo për faktin se një rreze e ngushtë siguron më pak shpërndarje të energjisë në drejtimet anësore, gjë që lejon përdorimin e transmetuesve më pak të fuqishëm për të arritur një gamë të caktuar komunikimi. Rrezatimi i drejtimit krijon më pak ndërhyrje me sistemet e tjera të komunikimit që nuk janë në intervalin e rrezes.

Marrja e valëve të radios mund të përfitojë gjithashtu nga rrezatimi i drejtuar. Për shembull, shumë janë të njohur me antenat satelitore parabolike, të cilat fokusojnë rrezatimin e transmetuesit satelitor në pikën ku është instaluar sensori marrës. Përdorimi i antenave marrëse me drejtim në radioastronomi ka bërë të mundur që të bëhen shumë zbulime themelore shkencore. Aftësia për të përqendruar valët e radios me frekuencë të lartë ka siguruar përdorimin e tyre të gjerë në radar, komunikime radiorele, transmetim satelitor, transmetim të të dhënave pa tel, etj.

Pjatë satelitore e drejtuar parabolike (foto nga ru.wikipedia.org).

Duhet të theksohet se me zvogëlimin e gjatësisë së valës, zbutja dhe thithja e energjisë në atmosferë rritet. Në veçanti, përhapja e valëve më të shkurtra se 1 cm fillon të ndikohet nga fenomene të tilla si mjegulla, shiu, retë, të cilat mund të bëhen një pengesë serioze që kufizon diapazonin e komunikimit.

Ne kemi mësuar se valët e radios kanë veti të ndryshme përhapjeje në varësi të gjatësisë së valës dhe secila pjesë e spektrit të radios përdoret aty ku shfrytëzohen më së miri avantazhet e tij.