Fysiikan oppikirjoissa radioa altojen vaihteluvälistä annetaan ytimekkäitä kaavoja, joita eivät joskus täysin ymmärrä edes erityiskoulutuksen ja työkokemuksen omaavat ihmiset. Artikkelissa yritämme ymmärtää olemuksen turvautumatta vaikeuksiin. Ensimmäinen henkilö, joka löysi radioaallot, oli Nikola Tesla. Hänen aikanaan, jolloin ei ollut korkean teknologian laitteita, Tesla ei täysin ymmärtänyt, millainen ilmiö se oli, jota hän myöhemmin kutsui eetteriksi. Vaihtovirtajohdin on radioaallon alku.
Radioa altolähteet
Radioa altojen luonnollisia lähteitä ovat tähtitieteelliset kohteet ja salama. Keinotekoinen radioa altojen emitteri on sähköjohdin, jonka sisällä liikkuu vaihtovirta. Suurtaajuisen generaattorin värähtelyenergia jaetaan radioantennin avulla ympäröivään tilaan. Ensimmäinen toimiva radioa altojen lähde oliPopovin radiolähetin-vastaanotin. Tässä laitteessa suurtaajuusgeneraattorin toiminto suoritettiin antenniin kytketyllä suurjännitetallennuslaitteella - Hertz-vibraattorilla. Keinotekoisesti luotuja radioa altoja käytetään kiinteissä ja liikkuvissa tutkaissa, yleisradioissa, radioviestinnässä, viestintäsatelliiteissa, navigoinnissa ja tietokonejärjestelmissä.
Radion a altoalue
Radioviestinnässä käytettävät aallot ovat taajuusalueella 30 kHz - 3000 GHz. Aallon aallonpituuden ja taajuuden sekä etenemisominaisuuksien perusteella radioa altoalue on jaettu 10 osakaistaan:
- SDV – erityisen pitkä.
- LW - pitkä.
- NE - keskimäärin.
- SW - lyhyt.
- VHF - erittäin lyhyt.
- MV - metriä.
- UHF - desimetri.
- SMV - senttimetri.
- MMV - mm.
- SMMW - alimillimetri
Radion taajuusalue
Radioa altojen spektri on ehdollisesti jaettu osiin. Radioaallon taajuudesta ja pituudesta riippuen ne on jaettu 12 osakaistaan. Radioa altojen taajuusalue liittyy vaihtovirtasignaalin taajuuteen. Radioa altojen taajuusalueita kansainvälisissä radiomääräyksissä edustaa 12 nimeä:
-
radioaallot radioa altojen leviäminen ELF - erittäin alhainen.
- VLF - erittäin matala.
- TUUMA - infra-matala.
- VLF - erittäin alhainen.
- LF - matalat taajuudet.
- keski - keskitaajuudet.
- HF− korkeat taajuudet.
- VHF - erittäin korkea.
- UHF - erittäin korkea.
- Mikroa altouuni - erittäin korkea.
- EHF - erittäin korkea.
- HHF - hyperkorkea.
Radioaallon taajuuden kasvaessa sen pituus pienenee, radioaallon taajuuden pienentyessä se kasvaa. Eteneminen sen pituudesta riippuen on radioaallon tärkein ominaisuus.
Radioa altojen 300 MHz - 300 GHz etenemistä kutsutaan ultrakorkeaksi mikroa altoksi niiden melko korkean taajuuden vuoksi. Jopa osakaistat ovat erittäin laajoja, joten ne puolestaan jaetaan intervalleihin, jotka sisältävät tietyt alueet televisio- ja radiolähetyksiin, meri- ja avaruusviestintään, maanpäälliseen ja ilmailuun, tutka- ja radionavigointiin, lääketieteellisen tiedon siirtoon jne. päällä. Huolimatta siitä, että koko radioa altojen alue on jaettu alueisiin, ilmoitetut rajat niiden välillä ovat ehdollisia. Osat seuraavat toisiaan jatkuvasti, siirtyen toisiinsa ja joskus menevät päällekkäin.
Radioa altojen leviämisen ominaisuudet
Radioa altojen eteneminen on energian siirtymistä vaihtelevan sähkömagneettisen kentän avulla yhdestä avaruuden osasta toiseen. Tyhjiössä radioa alto kulkee valon nopeudella. Radioaallot voivat olla vaikeasti leviäviä, kun ne altistuvat ympäristölle. Tämä ilmenee signaalin vääristymisenä, etenemissuunnan muutoksena sekä vaihe- ja ryhmänopeuksien hidastumisena.
Jokainen a altotyyppisovelletaan eri tavoin. Pitkät pystyvät paremmin ohittamaan esteet. Tämä tarkoittaa, että radioa altojen kantama voi levitä pitkin maan ja veden tasoa. Pitkien a altojen käyttö on yleistä sukellusveneissä ja merialuksissa, mikä mahdollistaa yhteydenpidon missä tahansa merellä. Kaikkien majakoiden ja hengenpelastusasemien vastaanottimet on viritetty kuudensadan metrin aallonpituudelle viidensadan kilohertsin taajuudella.
Radioa altojen eteneminen eri alueilla riippuu niiden taajuudesta. Mitä lyhyempi pituus ja korkeampi taajuus, sitä suorempi aallon reitti on. Näin ollen mitä pienempi sen taajuus ja suurempi pituus, sitä paremmin se pystyy taipumaan esteiden ympäri. Jokaisella radioaallonpituusalueella on omat etenemisominaisuudet, mutta naapurialueiden rajalla ei ole havaittavissa jyrkkiä muutoksia.
Levitysominaisuus
Ultrapitkät ja pitkät aallot taipuvat planeetan pinnan ympäri ja leviävät pintasäteiden mukana tuhansien kilometrien päähän.
Keskiaallot ovat voimakkaamman absorption kohteena, joten ne voivat kattaa vain 500-1500 kilometrin etäisyyden. Kun ionosfääri on tiheä tällä alueella, on mahdollista lähettää signaali avaruussäteellä, joka tarjoaa yhteyden useiden tuhansien kilometrien päähän.
Lyhyet aallot etenevät vain lyhyitä matkoja, koska planeetan pinta imee energiansa. Spatiaaliset pystyvät toistuvasti heijastamaan maan pinn alta ja ionosfääristä, ylittämään pitkiä matkoja,lähettämällä tietoa.
Ultra-short pystyvät lähettämään suuren määrän tietoa. Tämän alueen radioaallot tunkeutuvat ionosfäärin läpi avaruuteen, joten ne eivät käytännössä sovellu maanpäälliseen viestintään. Näiden alueiden pinta-aallot säteilevät suorassa linjassa ilman, että ne taipuvat planeetan pinnan ympäri.
V altavia tietomääriä voidaan siirtää optisilla kaistoilla. Useimmiten viestintään käytetään optisten a altojen kolmatta aluetta. Maan ilmakehässä ne ovat vaimennettuja, joten todellisuudessa ne lähettävät signaalin jopa 5 km:n etäisyydellä. Mutta tällaisten viestintäjärjestelmien käyttö eliminoi tarpeen hankkia lupa tietoliikennetarkastusviranomaisilta.
Modulaatioperiaate
Tiedon lähettämiseksi radioa alto on moduloitava signaalilla. Lähetin lähettää moduloituja radioa altoja, toisin sanoen modifioituja. Lyhyet, keskipitkät ja pitkät aallot ovat amplitudimoduloituja, joten niitä kutsutaan AM:ksi. Ennen modulaatiota kantoa alto liikkuu vakioamplitudilla. Lähetyksen amplitudimodulaatio muuttaa sen amplitudia vastaavasti signaalin jännitettä. Radioaallon amplitudi muuttuu suoraan suhteessa signaalin jännitteeseen. Ultralyhyet aallot ovat taajuusmoduloituja, joten niitä kutsutaan FM:ksi. Taajuusmodulaatio asettaa lisätaajuuden, joka kuljettaa tietoa. Jotta signaali voidaan lähettää etäisyyden yli, se on moduloitava korkeamman taajuuden signaalilla. Signaalin vastaanottamiseksi sinun on erotettava se apukantoa altoa altosta. Taajuusmodulaatiolla syntyy vähemmän häiriöitä, mutta radioasema pakotetaanlähetetään VHF:llä.
Radioa altojen laatuun ja tehokkuuteen vaikuttavat tekijät
Radioa altovastaanoton laatuun ja tehokkuuteen vaikuttaa suunnatun säteilyn menetelmä. Esimerkkinä voisi olla satelliittiantenni, joka lähettää säteilyä asennetun vastaanottoanturin sijaintiin. Tämä menetelmä mahdollisti merkittävän edistyksen radioastronomian alalla ja teki monia löytöjä tieteessä. Hän avasi mahdollisuuden luoda satelliittilähetyksiä, langatonta tiedonsiirtoa ja paljon muuta. Kävi ilmi, että radioaallot pystyvät lähettämään Auringon, monia aurinkokuntamme ulkopuolisia planeettoja sekä avaruussumuja ja joitain tähtiä. Oletetaan, että galaksimme ulkopuolella on kohteita, joilla on voimakas radiosäteily.
Radioaallon kantamaan, radioa altojen etenemiseen ei vaikuta pelkästään auringon säteily, vaan myös sääolosuhteet. Joten metriaallot eivät itse asiassa riipu sääolosuhteista. Ja senttimetrin leviämisalue riippuu voimakkaasti sääolosuhteista. Tämä johtuu siitä, että lyhyitä a altoja hajottaa tai absorboi vesiympäristö sateen aikana tai ilman kosteuden lisääntyessä.
Lisäksi niiden laatuun vaikuttavat tiellä olevat esteet. Tällaisina hetkinä signaali heikkenee ja kuuluvuus heikkenee merkittävästi tai katoaa kokonaan hetkeksi tai pidemmäksi ajaksi. Esimerkkinä voisi olla television reaktio ylilentävään lentokoneeseen, kun kuva vilkkuu ja näkyviin tulee valkoisia palkkeja. Tämä tapahtuu johtuense, että a alto heijastuu lentokoneesta ja kulkee TV-antennin ohi. Tällaisia ilmiöitä televisioiden ja radiolähettimien kanssa esiintyy todennäköisemmin kaupungeissa, koska radioa altojen kantama heijastuu rakennuksiin, korkeisiin torneihin, mikä lisää aallon reittiä.
