Phạm vi của sóng vô tuyến và sự lan truyền của chúng

Trong các sách giáo khoa về vật lý, các công thức tinh tế được đưa ra trên băng tần sóng vô tuyến, đôi khi còn chưa được hiểu rõ ngay cả bởi những người có trình độ học vấn đặc biệt và kinh nghiệm làm việc. Trong bài báo này, chúng tôi sẽ cố gắng hiểu được bản chất mà không cần đến sự phức tạp. Nikola Tesla là người đầu tiên phát hiện sóng vô tuyến. Trong thời gian của mình, khi không có thiết bị công nghệ cao, Tesla đã không hoàn toàn hiểu được loại hiện tượng mà ông ta gọi là ête. Một dây dẫn có dòng điện xen kẽ là sự khởi đầu của sóng vô tuyến.

Nguồn sóng vô tuyến

Các nguồn sóng vô tuyến tự nhiên là các vật thể thiên văn và sét. Một bộ tản nhiệt nhân tạo của sóng vô tuyến điện là một dây dẫn điện với một dòng điện xen kẽ di chuyển bên trong nó. Năng lượng rung của máy phát tần số cao truyền đi vào không gian xung quanh bằng ăngten vô tuyến. Nguồn làm việc đầu tiên của sóng vô tuyến là máy phát thanh-radio Popova. Trong thiết bị này, máy phát tần số cao được thực hiện bởi một thiết bị lưu trữ điện áp cao kết nối với một ăngten - máy rung Hertz. Các sóng vô tuyến nhân tạo được sử dụng cho radar cố định và di động, phát thanh, truyền thanh, vệ tinh truyền thông, hệ thống dẫn đường và máy tính.

Phạm vi của sóng vô tuyến

Các sóng được sử dụng trong truyền thông vô tuyến nằm trong dải tần số từ 30 kHz đến 3000 GHz. Dựa trên chiều dài và tần số của sóng, các đặc tính lan truyền, dải sóng vô tuyến điện được chia thành 10 băng con:

1. SDV - rất dài.
2. DV - dài.
3. SW - trung bình.
4. HF - ngắn.
5. VHF - siêu ngắn.
6. MV - mét.
7. DMV - decimeter.
8. SMV - cm.
9. MMV - milimet.
10. SMMV - submillimeter

Phạm vi tần số của sóng vô tuyến

Phổ của sóng vô tuyến điện được chia thành từng phần. Tùy theo tần số và chiều dài của sóng vô tuyến được chia thành 12 băng con. Dải tần số của sóng vô tuyến có mối liên hệ mật thiết với tần số dòng điện xen kẽ của tín hiệu. Phạm vi tần số của sóng vô tuyến điện trong các quy định về phát thanh quốc tế được thể hiện bằng 12 tên:

1. ELF - cực kỳ thấp.
2. SNF - cực kỳ thấp.
3. INCH - dưới mức thấp.
4. VLF - rất thấp.
5. Tần số thấp - tần số thấp.
6. MF - tần số trung bình.
7. HF - tần số cao.
8. VHF - rất cao.
9. UHF - cực kỳ cao.
10. Lò vi sóng - siêu cao.
11. EHF - cực kỳ cao.
12. GWH - hyperhigh.

Khi tần số sóng vô tuyến tăng, chiều dài của nó giảm, khi tần số sóng vô tuyến giảm, nó tăng lên. Sự lan truyền, tùy thuộc vào chiều dài của nó, là đặc tính quan trọng nhất của sóng vô tuyến.

Việc truyền bá sóng vô tuyến 300 MHz - 300 GHz được gọi là vi sóng cực tím do tần số của chúng khá cao. Ngay cả các phân vùng phụ cũng rất rộng, do đó chúng được phân chia thành các khoảng trống, bao gồm một số phạm vi truyền hình và phát sóng, cho truyền thông hàng hải và không gian, trên mặt đất và hàng không, cho radar và đài phát thanh, cho việc truyền tải dữ liệu y tế và như vậy. Mặc dù thực tế là toàn bộ dải sóng vô tuyến điện được chia thành các vùng, các ranh giới được chỉ định giữa chúng là có điều kiện. Các lô tiếp theo sau một cái khác liên tục, thay đổi vào một khác, và đôi khi chồng chéo nhau.

Tính năng truyền sóng vô tuyến

Tuyên truyền sóng vô tuyến là việc chuyển năng lượng bằng một trường điện từ xen kẽ từ một phần không gian này sang không gian khác. Trong chân không, sóng vô tuyến lan truyền ở tốc độ ánh sáng. Khi môi trường được tiếp xúc với sóng vô tuyến, việc truyền lan sóng vô tuyến có thể khó khăn. Điều này tự biểu hiện trong sự méo mó của các tín hiệu, thay đổi hướng truyền, giảm tốc độ và vận tốc nhóm.

Mỗi loại sóng được áp dụng theo những cách khác nhau. Dài hơn có thể bỏ qua các rào cản. Điều này có nghĩa là dải sóng vô tuyến có thể truyền dọc theo mặt đất và mặt nước. Việc sử dụng sóng dài phổ biến rộng rãi trong tàu ngầm và tàu biển, cho phép bạn liên lạc bất cứ nơi nào trên biển. Ở bước sóng sáu trăm mét với tần số năm trăm kilôhertz được điều chỉnh thu của tất cả các ngọn hải đăng và trạm cứu hộ.

Sự truyền bá của sóng vô tuyến phụ thuộc vào tần số của chúng. Chiều dài càng nhỏ và tần số càng cao thì đường dẫn của sóng càng trực tiếp. Theo đó, tần số càng nhỏ và chiều dài càng dài thì càng có thể phá vỡ được các rào cản. Mỗi dải bước sóng vô tuyến có các đặc tính truyền lan riêng, nhưng không có sự thay đổi rõ nét về các đặc điểm phân biệt trên biên giới các dải lân cận.

Đặc điểm của sự lây lan

Những đợt sóng dài và dài kéo dài trên bề mặt của hành tinh, trải dài bởi các tia mặt trên hàng ngàn kilomét.

Sóng trung bình có thể hấp thụ mạnh hơn, vì vậy chúng có thể vượt qua khoảng cách 500-1500 cây số. Khi tầng điện ly được đầm chặt trong dải này, nó có thể truyền tín hiệu với một chùm không gian, cung cấp truyền thông trong vài nghìn km.

Các sóng ngắn lan truyền chỉ để khoảng cách gần do sự hấp thụ năng lượng của chúng bằng bề mặt của hành tinh. Những không gian có khả năng phản chiếu liên tục từ bề mặt trái đất và tầng điện ly, vượt qua khoảng cách xa, thực hiện việc truyền thông tin.

Siêu ngắn có thể truyền tải một lượng lớn thông tin. Các sóng vô tuyến của dải này xuyên qua bầu khí quyển vào không gian, do đó, đối với các mục đích truyền thông trên mặt đất, chúng thực tế không thích hợp. Các sóng bề mặt của các dải này phát xạ hoàn toàn, mà không uốn cong bề mặt của hành tinh.

Trong các dải quang học, có thể truyền tải lượng thông tin khổng lồ. Thông thường, phạm vi sóng quang thứ ba được sử dụng cho truyền thông. Trong khí quyển của trái đất, chúng sẽ bị suy giảm, vì vậy trong thực tế chúng truyền tín hiệu cho khoảng cách lên đến 5 km. Nhưng việc sử dụng các hệ thống thông tin liên lạc như vậy sẽ loại bỏ sự cần thiết phải có giấy phép từ kiểm tra viễn thông.

Nguyên tắc điều chế

Để truyền thông tin, sóng vô tuyến cần được điều chế bằng một tín hiệu. Máy phát phát ra sóng vô tuyến điều biến, có nghĩa là, đã thay đổi. Các sóng ngắn, trung và dài có điều chế biên độ, do đó chúng được biểu hiện bằng AM. Trước khi điều chế, sóng mang sẽ di chuyển với biên độ không đổi. Điều chế biên độ cho truyền dẫn thay đổi nó trong biên độ, theo điện áp tín hiệu. Biên độ của sóng vô tuyến thay đổi theo tỷ lệ trực tiếp với điện áp của tín hiệu. Các sóng siêu ngắn có điều chế tần số, do đó chúng được gọi là FM. Điều chế tần số áp dụng một tần số bổ sung, mang thông tin. Để truyền tín hiệu qua một khoảng cách, nó cần được điều chế bởi một tín hiệu tần số cao hơn. Để nhận tín hiệu, cần tách nó ra khỏi sóng mang phụ của sóng. Với điều chế tần số, nhiễu ít hơn, nhưng đài phát thanh phải phát trên VHF.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả của sóng vô tuyến điện

Chất lượng và hiệu quả của việc tiếp sóng sóng vô tuyến bị ảnh hưởng bởi phương pháp bức xạ hướng. Một ví dụ là một ăng-ten vệ tinh điều khiển bức xạ đến vị trí của bộ cảm biến nhận được cài đặt. Phương pháp này đã làm cho nó có thể đạt được tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực thiên văn học vô tuyến và tạo ra nhiều khám phá trong khoa học. Ông phát hiện ra khả năng tạo ra phát sóng vệ tinh, truyền dữ liệu bằng phương pháp không dây và nhiều hơn nữa. Nó bật ra rằng sóng vô tuyến có thể tỏa mặt trời, nhiều hành tinh nằm ngoài hệ mặt trời của chúng ta, cũng như tinh vân vũ trụ và một số ngôi sao. Giả định bên ngoài thiên hà của chúng ta có những vật thể có sóng vô tuyến mạnh.

Ở dải sóng vô tuyến, sự lan truyền sóng vô tuyến không chỉ ảnh hưởng đến bức xạ mặt trời, mà còn bởi các điều kiện khí tượng. Vì vậy, sóng mét, trên thực tế, không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết. Và phạm vi phân bố centimet phụ thuộc mạnh mẽ vào điều kiện thời tiết. Xảy ra vì môi trường nước trong thời gian mưa hoặc ở mức độ ẩm cao trong sóng ngắn không khí bị phân tán hoặc hấp thụ.

Ngoài ra, chất lượng của chúng bị ảnh hưởng bởi những trở ngại trên đường đi. Vào những thời điểm đó, tín hiệu sẽ mờ dần, trong khi khả năng nghe giảm đáng kể hoặc thậm chí biến mất trong vài phút hoặc lâu hơn. Một ví dụ là phản ứng của TV với một mặt phẳng bay, khi hình ảnh nhấp nháy và các đường màu trắng xuất hiện. Điều này là do thực tế là các sóng được phản ánh từ máy bay và đi qua các ăng-ten truyền hình. Những hiện tượng như vậy với TV và thiết bị phát radio thường xảy ra ở các thành phố, như làn sóng vô tuyến điện phản ánh trên các tòa nhà, tháp cao tầng, làm tăng đường dẫn sóng.