V učbenikih fizike so podane nesmiselne formule na temo obsega radijskih valov, ki jih včasih ne razumejo popolnoma niti ljudje s posebno izobrazbo in delovnimi izkušnjami. V članku bomo poskušali razumeti bistvo, ne da bi se zatekli k težavam. Prva oseba, ki je odkrila radijske valove, je bil Nikola Tesla. Tesla v njegovem času, kjer ni bilo visokotehnološke opreme, ni povsem razumel, za kakšen pojav gre, ki ga je kasneje poimenoval eter. Prevodnik izmeničnega toka je začetek radijskega valovanja.
Viri radijskih valov
Naravni viri radijskih valov vključujejo astronomske objekte in strele. Umetni oddajnik radijskih valov je električni prevodnik, v katerem se giblje izmenični električni tok. Energija nihanja visokofrekvenčnega generatorja se s pomočjo radijske antene porazdeli v okoliški prostor. Prvi delujoči vir radijskih valov je bilPopov radijski oddajnik-sprejemnik. V tej napravi je funkcijo visokofrekvenčnega generatorja opravljala visokonapetostna naprava za shranjevanje, povezana z anteno - Hertz vibrator. Umetno ustvarjeni radijski valovi se uporabljajo za stacionarne in mobilne radarje, oddajanje, radijske komunikacije, komunikacijske satelite, navigacijske in računalniške sisteme.
Radijski valovni pas
Valovi, ki se uporabljajo v radijskih komunikacijah, so v frekvenčnem območju 30 kHz - 3000 GHz. Na podlagi valovne dolžine in frekvence valovanja, značilnosti širjenja je območje radijskih valov razdeljeno na 10 podpasov:
- SDV - ekstra dolgo.
- LW - dolgo.
- NE - povprečje.
- JZ - kratko.
- VHF - ultra kratko.
- MV - metri.
- UHF - decimeter.
- SMV - centimeter.
- MMV - mm.
- SMMW - submilimeter
Radijsko frekvenčno območje
Spekter radijskih valov je pogojno razdeljen na odseke. Glede na frekvenco in dolžino radijskega valovanja so razdeljeni na 12 podpasov. Frekvenčno območje radijskih valov je povezano s frekvenco izmeničnega signala. Frekvenčna območja radijskih valov v mednarodnem radijskem pravilniku so predstavljena z 12 imeni:
-
radijski valovi širjenje radijskih valov ELF - izjemno nizko.
- VLF - ultra-nizko.
- INCH - infra-nizka.
- VLF - zelo nizka.
- LF - nizke frekvence.
- srednje - srednje frekvence.
- HF− visoke frekvence.
- VHF - zelo visoko.
- UHF - ultra visoko.
- Mikrovalovna pečica - ultra visoka.
- EHF - izjemno visoko.
- HHF - hiper visoka.
Ko se frekvenca radijskega valovanja povečuje, se njegova dolžina zmanjšuje, ko se frekvenca radijskega valovanja zmanjšuje, se povečuje. Razširjanje, odvisno od njegove dolžine, je najpomembnejša lastnost radijskega valovanja.
Širjenje radijskih valov 300 MHz - 300 GHz se zaradi njihove precej visoke frekvence imenuje ultravisoka mikrovalovna pečica. Tudi podpasovi so zelo obsežni, zato so razdeljeni na intervale, ki vključujejo določene razpone za televizijsko in radijsko oddajanje, za pomorske in vesoljske komunikacije, zemeljske in letalske komunikacije, za radarsko in radijsko navigacijo, za prenos medicinskih podatkov itd. na. Kljub temu, da je celoten obseg radijskih valov razdeljen na regije, so navedene meje med njimi pogojne. Odseki si nenehno sledijo, prehajajo drug v drugega in se včasih prekrivajo.
Značilnosti širjenja radijskih valov
Širjenje radijskih valov je prenos energije z izmeničnim elektromagnetnim poljem iz enega dela prostora v drugega. V vakuumu radijski val potuje s svetlobno hitrostjo. Radijski valovi se lahko težko širijo, če so izpostavljeni okolju. To se kaže v popačenju signala, spremembi smeri širjenja in upočasnitvi faznih in skupinskih hitrosti.
Vsaka vrsta valovuporablja na različne načine. Dolge so bolje obiti ovire. To pomeni, da se razpon radijskih valov lahko širi vzdolž ravnine zemlje in vode. Uporaba dolgih valov je zelo razširjena v podmornicah in morskih plovilih, kar vam omogoča, da ste v stiku na kateri koli lokaciji na morju. Sprejemniki vseh svetilnikov in reševalnih postaj so nastavljeni na valovno dolžino šeststo metrov s frekvenco petsto kilohercev.
Širjenje radijskih valov v različnih območjih je odvisno od njihove frekvence. Krajša kot je dolžina in višja kot je frekvenca, bolj ravna bo pot vala. V skladu s tem je nižja kot je njegova frekvenca in večja kot je dolžina, bolj se je sposoben upogibati okoli ovir. Vsako območje radijskih valovnih dolžin ima svoje značilnosti širjenja, vendar ni ostre spremembe v razlikovalnih značilnostih na meji sosednjih območij.
razširitvena značilnost
Ultradolgi in dolgi valovi se ukrivljajo okoli površine planeta in se s površinskimi žarki širijo na tisoče kilometrov.
Srednji valovi so podvrženi močnejši absorpciji, zato lahko pokrijejo le razdaljo 500-1500 kilometrov. Ko je ionosfera gosta v tem območju, je možno oddajati signal s vesoljski žarki, ki zagotavlja komunikacijo na več tisoč kilometrih.
Kratki valovi se širijo le na kratke razdalje zaradi absorpcije njihove energije na površini planeta. Prostorski se lahko večkrat odbijajo od zemeljske površine in ionosfere, premagujejo velike razdalje,s prenosom informacij.
Ultrakratki so sposobni oddajati veliko količino informacij. Radijski valovi tega obsega prodirajo skozi ionosfero v vesolje, zato so praktično neprimerni za zemeljske komunikacije. Površinski valovi teh razponov se oddajajo v ravni črti, ne da bi se upogibali okoli površine planeta.
Ogromne količine informacij se lahko prenašajo v optičnih pasovih. Najpogosteje se za komunikacijo uporablja tretji obseg optičnih valov. V Zemljini atmosferi so podvrženi slabšenju, zato v resnici oddajajo signal na razdaljo do 5 km. Toda uporaba takšnih komunikacijskih sistemov odpravlja potrebo po pridobitvi dovoljenja inšpektoratov za telekomunikacije.
Načelo modulacije
Za prenos informacij je treba radijski val modulirati s signalom. Oddajnik oddaja modulirane radijske valove, torej modificirane. Kratki, srednji in dolgi valovi so amplitudno modulirani, zato jih imenujemo AM. Pred modulacijo se nosilni val premika s konstantno amplitudo. Amplitudna modulacija za prenos spremeni amplitudo, ki ustreza napetosti signala. Amplituda radijskega valovanja se spreminja neposredno sorazmerno z napetostjo signala. Ultrakratki valovi so frekvenčno modulirani, zato jih imenujemo FM. Frekvenčna modulacija nalaga dodatno frekvenco, ki nosi informacije. Za prenos signala na razdaljo ga je treba modulirati s signalom višje frekvence. Če želite sprejeti signal, ga morate ločiti od podnosilnega vala. S frekvenčno modulacijo se ustvari manj motenj, vendar je radijska postaja prisiljenaoddaja na VHF.
Dejavniki, ki vplivajo na kakovost in učinkovitost radijskih valov
Na kakovost in učinkovitost sprejema radijskih valov vpliva metoda usmerjenega sevanja. Primer bi bil satelitski krožnik, ki pošilja sevanje na lokacijo nameščenega sprejemnega senzorja. Ta metoda je omogočila pomemben napredek na področju radioastronomije in naredila številna odkritja v znanosti. Odprl je možnost ustvarjanja satelitskega oddajanja, brezžičnega prenosa podatkov in še marsikaj. Izkazalo se je, da so radijski valovi sposobni oddajati Sonce, številne planete zunaj našega sončnega sistema, pa tudi vesoljske meglice in nekatere zvezde. Domneva se, da zunaj naše galaksije obstajajo objekti z močnimi radijskimi emisijami.
Na obseg radijskega valovanja, na širjenje radijskih valov ne vpliva le sončno sevanje, temveč tudi vremenske razmere. Torej metrski valovi pravzaprav niso odvisni od vremenskih razmer. In razpon širjenja centimetra je močno odvisen od vremenskih razmer. To je posledica dejstva, da kratke valove razprši ali absorbira vodno okolje med dežjem ali s povečano stopnjo vlažnosti v zraku.
Na njihovo kakovost vplivajo tudi ovire na poti. V takih trenutkih signal zbledi, slišnost pa se znatno poslabša ali pa za nekaj trenutkov ali več popolnoma izgine. Primer bi bila reakcija televizorja na preletno letalo, ko slika utripa in se pojavijo bele črte. To se zgodi zaradidejstvo, da se val odbija od letala in gre mimo TV antene. Takšni pojavi s televizorji in radijskimi oddajniki se pogosteje pojavljajo v mestih, saj se razpon radijskih valov odraža na zgradbah, stolpnicah in povečuje pot valovanja.
