Nei libri di testo di fisica vengono fornite formule astruse sul tema della gamma delle onde radio, che a volte non sono del tutto comprese anche da persone con istruzione speciale ed esperienza lavorativa. Nell'articolo cercheremo di capirne l'essenza senza ricorrere a difficoltà. La prima persona a scoprire le onde radio fu Nikola Tesla. Ai suoi tempi, dove non c'erano apparecchiature ad alta tecnologia, Tesla non capiva appieno che tipo di fenomeno fosse, che in seguito chiamò etere. Un conduttore di corrente alternata è l'inizio di un'onda radio.
Sorgenti di onde radio
Le sorgenti naturali di onde radio includono oggetti astronomici e fulmini. Un emettitore artificiale di onde radio è un conduttore elettrico con una corrente elettrica alternata che si muove all'interno. L'energia oscillatoria del generatore ad alta frequenza viene distribuita nello spazio circostante per mezzo di un'antenna radio. La prima fonte funzionante di onde radio è stataIl trasmettitore-ricevitore radio di Popov. In questo dispositivo, la funzione di un generatore ad alta frequenza è stata eseguita da un dispositivo di accumulo ad alta tensione collegato a un'antenna: un vibratore Hertz. Le onde radio create artificialmente vengono utilizzate per radar fissi e mobili, trasmissioni, comunicazioni radio, satelliti di comunicazione, navigazione e sistemi informatici.
Banda d'onda radio
Le onde utilizzate nelle comunicazioni radio sono nella gamma di frequenza di 30 kHz - 3000 GHz. In base alla lunghezza d'onda e alla frequenza dell'onda, alle caratteristiche di propagazione, la gamma delle onde radio è suddivisa in 10 sottobande:
- SDV - extra lungo.
- LW - lungo.
- NE - media.
- SW - breve.
- VHF - ultra corto.
- MV - metri.
- UHF - decimetro.
- SMV - centimetro.
- MMV - mm.
- SMMW - submillimetrico
Gamma di frequenze radio
Lo spettro delle onde radio è suddiviso condizionatamente in sezioni. A seconda della frequenza e della lunghezza dell'onda radio, sono divise in 12 sottobande. La gamma di frequenza delle onde radio è correlata alla frequenza del segnale AC. Le gamme di frequenza delle onde radio nelle normative radio internazionali sono rappresentate da 12 nomi:
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propagazione delle onde radio delle onde radio ELF - estremamente basso.
- VLF - bassissimo.
- INCH - infra-basso.
- VLF - molto basso.
- LF - basse frequenze.
- frequenze medie - medie.
- HF− alte frequenze.
- VHF - molto alto.
- UHF - ultra alto.
- Microonde - ultra alto.
- EHF - estremamente alto.
- HHF - iper alto.
All'aumentare della frequenza dell'onda radio, la sua lunghezza diminuisce, mentre la frequenza dell'onda radio diminuisce, aumenta. La propagazione, a seconda della sua lunghezza, è la proprietà più importante di un'onda radio.
La propagazione delle onde radio 300 MHz - 300 GHz è chiamata microonde ultra- alto a causa della loro frequenza piuttosto elevata. Anche le sottobande sono molto estese, quindi a loro volta sono suddivise in intervalli, che comprendono alcune gamme per le trasmissioni televisive e radiofoniche, per le comunicazioni marittime e spaziali, terrestri e aeree, per la navigazione radar e radio, per la trasmissione di dati medici e così via. Su. Nonostante il fatto che l'intera gamma di onde radio sia divisa in regioni, i confini indicati tra loro sono condizionali. Le sezioni si susseguono continuamente, passano l'una nell' altra e talvolta si sovrappongono.
Caratteristiche della propagazione delle onde radio
La propagazione delle onde radio è il trasferimento di energia da un campo elettromagnetico alternato da una parte all' altra dello spazio. Nel vuoto, un'onda radio viaggia alla velocità della luce. Le onde radio possono essere difficili da propagare se esposte all'ambiente. Ciò si manifesta con una distorsione del segnale, un cambiamento nella direzione di propagazione e un rallentamento delle velocità di fase e di gruppo.
Ciascuno dei tipi di ondaapplicato in modi diversi. Quelli lunghi sono più in grado di aggirare gli ostacoli. Ciò significa che la gamma delle onde radio può propagarsi lungo il piano della terra e dell'acqua. L'uso delle onde lunghe è diffuso nei sottomarini e nelle navi marine, il che consente di essere in contatto in qualsiasi luogo in mare. I ricevitori di tutti i radiofari e delle stazioni salvavita sono sintonizzati su una lunghezza d'onda di seicento metri con una frequenza di cinquecento kilohertz.
La propagazione delle onde radio in diverse gamme dipende dalla loro frequenza. Più corta è la lunghezza e maggiore è la frequenza, più rettilineo sarà il percorso dell'onda. Di conseguenza, minore è la sua frequenza e maggiore è la lunghezza, maggiore è la capacità di piegarsi attorno agli ostacoli. Ogni gamma di lunghezze d'onda radio ha le proprie caratteristiche di propagazione, ma non vi è alcun cambiamento netto nelle caratteristiche distintive al confine delle gamme vicine.
Caratteristiche di propagazione
Le onde ultra lunghe e lunghe si piegano attorno alla superficie del pianeta, diffondendosi dai raggi superficiali per migliaia di chilometri.
Le onde medie sono soggette a un maggiore assorbimento, quindi possono coprire solo una distanza di 500-1500 chilometri. Quando la ionosfera è densa in questo intervallo, è possibile trasmettere un segnale tramite un raggio spaziale, che fornisce comunicazioni per diverse migliaia di chilometri.
Le onde corte si propagano solo su brevi distanze a causa dell'assorbimento della loro energia da parte della superficie del pianeta. Quelli spaziali sono in grado di riflettere ripetutamente dalla superficie terrestre e dalla ionosfera, superare lunghe distanze,trasmettendo informazioni.
Ultra-brevi sono in grado di trasmettere una grande quantità di informazioni. Le onde radio di questa gamma penetrano attraverso la ionosfera nello spazio, quindi sono praticamente inadatte alle comunicazioni terrestri. Le onde superficiali di questi intervalli sono emesse in linea retta, senza piegarsi attorno alla superficie del pianeta.
Giganteschi volumi di informazioni possono essere trasmessi in bande ottiche. Molto spesso, la terza gamma di onde ottiche viene utilizzata per la comunicazione. Nell'atmosfera terrestre sono soggetti ad attenuazione, quindi in re altà trasmettono un segnale a una distanza fino a 5 km. Ma l'uso di tali sistemi di comunicazione elimina la necessità di ottenere il permesso dagli ispettorati delle telecomunicazioni.
Principio di modulazione
Per trasmettere informazioni, un'onda radio deve essere modulata con un segnale. Il trasmettitore emette onde radio modulate, cioè modificate. Le onde corte, medie e lunghe sono modulate in ampiezza, quindi vengono chiamate AM. Prima della modulazione, l'onda portante si muove con un'ampiezza costante. La modulazione di ampiezza per la trasmissione lo cambia in ampiezza, corrispondente alla tensione del segnale. L'ampiezza dell'onda radio cambia in proporzione diretta alla tensione del segnale. Le onde ultracorte sono modulate in frequenza, quindi vengono chiamate FM. La modulazione di frequenza impone una frequenza aggiuntiva che trasporta informazioni. Per trasmettere un segnale a distanza, deve essere modulato con un segnale a frequenza più alta. Per ricevere un segnale, è necessario separarlo dall'onda della sottoportante. Con la modulazione di frequenza si creano meno interferenze, ma la stazione radio è forzatain onda su VHF.
Fattori che influenzano la qualità e l'efficienza delle onde radio
La qualità e l'efficienza della ricezione delle onde radio sono influenzate dal metodo della radiazione direzionale. Un esempio potrebbe essere una parabola satellitare che invia radiazioni nella posizione di un sensore di ricezione installato. Questo metodo ha consentito progressi significativi nel campo della radioastronomia e ha fatto molte scoperte nella scienza. Ha aperto la possibilità di creare trasmissioni satellitari, trasmissione dati wireless e molto altro. Si è scoperto che le onde radio sono in grado di emettere il Sole, molti pianeti al di fuori del nostro sistema solare, nonché nebulose spaziali e alcune stelle. Si presume che al di fuori della nostra galassia ci siano oggetti con potenti emissioni radio.
La portata dell'onda radio, la propagazione delle onde radio è influenzata non solo dalla radiazione solare, ma anche dalle condizioni meteorologiche. Quindi, le onde dei metri, infatti, non dipendono dalle condizioni meteorologiche. E la gamma di propagazione del centimetro dipende fortemente dalle condizioni meteorologiche. Ciò è dovuto al fatto che le onde corte vengono disperse o assorbite dall'ambiente acquatico durante la pioggia o con un aumento del livello di umidità nell'aria.
Inoltre, la loro qualità è influenzata dagli ostacoli lungo il percorso. In questi momenti, il segnale svanisce e l'udibilità si deteriora in modo significativo o scompare del tutto per alcuni istanti o più. Un esempio potrebbe essere la reazione della TV a un aereo in volo quando l'immagine sfarfalla e appaiono delle barre bianche. Ciò accade a causa diil fatto che l'onda viene riflessa dall'aereo e passa dall'antenna TV. È più probabile che tali fenomeni con televisori e trasmettitori radio si verifichino nelle città, poiché la gamma delle onde radio si riflette su edifici, grattacieli, aumentando il percorso dell'onda.
