טווח גלי הרדיו והתפשטותם

בספרי הלימוד בפיסיקה יש נוסחאות עצומותעל נושא מגוון של גלי רדיו שלעתים אינם מובנים במלואם אפילו על ידי אנשים בעלי השכלה מיוחדת וניסיון בעבודה. במאמר ננסה להבין את המהות, מבלי להזדקק למורכבות. ניקולה טסלה היתה הראשונה שגילתה גלי רדיו. בזמנו, שבו לא היה ציוד היי-טק, טסלה לא הבין בדיוק איזה סוג של תופעה הוא כינה מאוחר יותר אתר. מוליך עם זרם חשמלי משתנה הוא תחילתו של גל רדיו.

מקורות גלי רדיו

המקורות הטבעיים של גלי רדיו הםחפצים אסטרונומיים וברקים. רדיאטור מלאכותי של גלי רדיו הוא מוליך חשמלי עם זרם חשמלי נעים בתוכו. אנרגיית הרטט של מחולל התדר הגבוה מתפשטת לתוך החלל המקיף באמצעות אנטנת הרדיו. מקור העבודה הראשון של גלי רדיו היה רדיו משדר רדיו Popova. במכשיר זה, מחולל מתח גבוה בוצע על ידי כונן מתח גבוה המחובר לאנטנה - ויברטורה של הרץ. גלי רדיו מלאכותיים משמשים לשידורי רדיו נייחים וניידים, שידור, תקשורת רדיו, לווייני תקשורת, מערכות ניווט ומערכות מחשב.

טווח של גלי רדיו

הגלים המשמשים בתקשורת רדיו נמצאים בטווח התדרים של 30 קילוהרץ עד 3000 GHz. בהתבסס על אורך ותדירות הגל, מאפייני ההפצה, רצועת גלי הרדיו מחולקת ל -10 תת-תדרים:

1. SDV - ארוך מאוד.
2. DV - ארוך.
3. SW - ממוצע.
4. KV - קצר.
5. VHF - אולטרה.
6. MV מטר.
7. DMV - מד גובה.
8. SMV - סנטימטרים.
9. MMV מילימטר.
10. SMMV - סובילימטר

טווח תדרים של גלי רדיו

הספקטרום של גלי הרדיו מחולק למקטעים. בהתאם לתדירות ואורך, גלי הרדיו מחולקים 12 subbands. טווח התדרים של גלי הרדיו קשור זה לזה בתדירות הזרם החלופי של האות. טווחי התדרים של גלי רדיו בתקנות הרדיו הבינלאומיות מיוצגים על ידי 12 שמות:

1. ELF - נמוך מאוד.
2. SNF - נמוך מאוד.
3. אינץ 'אינפרה - נמוכה.
4. VLF - נמוך מאוד.
5. תדר נמוך - תדרים נמוכים.
6. MF - תדרים בינוניים.
7. HF - תדרים גבוהים.
8. VHF - גבוה מאוד.
9. UHF - ultrahigh.
10. מיקרוגל - סופר גבוה.
11. EHF - גבוה ביותר.
12. GWH - hyperhigh.

כאשר תדר גל הרדיו עולה, אורכו יורד, ככל שתדר גלי הרדיו יורד, הוא גדל. ריבוי, בהתאם אורכו, הוא הנכס החשוב ביותר של גל רדיו.

התפשטות גלי רדיו 300 MHz - 300 GHzהמכונה ultrahigh מיקרוגל בשל תדירות גבוהה למדי שלהם. אפילו התת-סוגים הם נרחבים מאוד, ולכן הם מתחלקים לפערים, הכוללים טווחים מסוימים של טלוויזיה ושידור, לתקשורת ימית וחלל, קרקע ותעופה, לניווט מכ"ם ורדיו, להעברת נתונים רפואיים ועוד. למרות שכל מגוון גלי הרדיו מחולק לאזורים, הגבולות המצוין ביניהם מותנים. אתרים עוקבים זה אחר זה ברציפות, משנים אחד את השני, ולפעמים חופפים.

תכונות של התפשטות גלי רדיו

התפשטות גלי הרדיו היא העברת אנרגיהשדה אלקטרומגנטי משתנה מחלק אחד של מרחב אחר. בחלל ריק, גל הרדיו מתפשט במהירות האור. כאשר הסביבה חשופה גלי רדיו, התפשטות גלי רדיו יכול להיות קשה. זה בא לידי ביטוי עיוות של אותות, שינוי כיוון של התפשטות, להאט את השלב ואת המהירות הקבוצה.

כל אחד סוגים של גלים מוחלבדרכים שונות. עוד יותר יכול לעקוף טוב יותר את המחסומים. משמעות הדבר היא כי טווח של גלי רדיו יכול להפיץ לאורך הקרקע ומטוסי מים. השימוש בגלים ארוכים נפוץ בצוללות וכלי ים, המאפשר לך להיות בקשר בכל מקום בים. באורך גל של שש מאות מטר בתדר של חמש מאות מקלטים מכווננים של כל המגדלורים ותחנות ההצלה.

התפשטות גלי רדיו לטווחים שוניםתלוי בתדירות שלהם. ככל שהאורך קטן יותר והתדר גבוה יותר, כך יהיה נתיב הגל הישיר יותר. לפיכך, ככל שתדירותו קטנה יותר והאורכה ארוכה יותר, כך היא מסוגלת להגביל את המכשולים. לכל טווח של אורכי גל רדיו יש תכונות הפצה משלה, אבל אין שינוי חד בתכונות הבולטות על הגבול של להקות שכנות.

מאפיין של התפשטות

גלים ארוכים וארוכים נוספים עוקפים את פני השטח של כדור הארץ, מתפשטים על פני השטח קרני אלפי קילומטרים משם.

גלים ממוצעים כפופים חזק יותרספיגה, ולכן מסוגל להתגבר על מרחק של רק 500-1500 ק"מ. כאשר יונוספירה דחוסה בטווח זה, ניתן להעביר את האות עם קרן מרחבית, המספקת תקשורת במשך כמה אלפי קילומטרים.

גלים קצרים התפשטו רק בקרבת מקוםמרחק עקב ספיגת האנרגיה שלהם על פני השטח של כדור הארץ. מרחביים אלה יכולים לשקף שוב ושוב מפני השטח של כדור הארץ ואת היונוספירה, להתגבר על מרחקים גדולים, ביצוע העברת מידע.

Ultra-short יכול להעביר נפח גדולמידע. גלי רדיו של טווח זה חודרים דרך היונוספרה לחלל, ולכן, לצורך תקשורת יבשתיים, הם כמעט לא מתאימים. גלי השטח של להקות אלה להקרין על הסף, בלי לכופף את פני השטח של כדור הארץ.

ב להקות שידור אופטי אפשריכמויות עצומות של מידע. לרוב, טווח שלישי של גלים אופטיים משמש לתקשורת. באטמוספירה של כדור הארץ, הם כפופים לניחות, ולכן במציאות הם מעבירים את האות למרחק של עד 5 ק"מ. אבל השימוש במערכות תקשורת כאלה מבטל את הצורך לקבל אישורים מבדיקות תקשורת.

העיקרון של אפנון

כדי להעביר מידע, גל הרדיויש צורך לווסת את האות. המשדר פולט גלי רדיו מווסתת, כלומר משתנה. גלי קצר, בינוני וארוך יש אפנון משרעת, ולכן הם מסומנים כמו AM. לפני אפנון, גל המוביל נע עם משרעת קבועה. אפנון משרעת עבור שידור משנה אותו משרעת, המתאים למתח האות. המשרעת של גלי הרדיו משתנה ביחס ישר למתח של האות. גלים אולטרה קצרים יש אפנון תדר, ולכן הם מיועדים FM. אפנון תדרים מטיל תדר נוסף, הנושא מידע. כדי לשדר אות על מרחק, זה צריך להיות מאופנן על ידי אות בתדירות גבוהה יותר. כדי לקבל אות, יש צורך להפריד אותו מתת-המשנה של הגל. עם אפנון תדר, ההפרעה היא פחות, אבל הרדיו צריך לשדר על VHF.

גורמים המשפיעים על האיכות והיעילות של גלי רדיו

על איכות ויעילות הקבלה של גלי רדיושיטת הקרנה כיוונית. דוגמה לכך היא אנטנת לוויין המכוונת את הקרינה למיקום חיישן הקבלה המותקן. שיטה זו אפשרה לבצע התקדמות משמעותית בתחום האסטרונומיה רדיו לעשות תגליות רבות במדע. הוא גילה את האפשרויות של יצירת שידורי לוויין, שידור נתונים אלחוטי ועוד. התברר כי גלי רדיו יכולים להקרין את השמש, כוכבי לכת רבים מחוץ למערכת השמש שלנו, כמו גם ערפיליות קוסמיות וכמה כוכבים. ההנחה היא כי מחוץ לגלקסיה שלנו יש אובייקטים שיש להם גלי רדיו חזקים.

בטווח של התפשטות גלי רדיוגלי רדיו מושפעים לא רק מקרינת השמש אלא גם מתנאים מטאורולוגיים. אז, גלים מטר, למעשה, אינם תלויים תנאי מזג האוויר. טווח ההתפלגות של סנטימטרים תלוי מאוד בתנאי מזג האוויר. מתרחשת כי המים בגשם או על רמה מוגברת של לחות בגלים קצרים באוויר מפוזרים או נספגים.

כמו כן, איכותם מושפעת ממכשולים,אשר בדרך. בזמנים כאלה, האות דועך, בעוד הנראות מתדרדרת באופן משמעותי או אפילו נעלמת לכמה רגעים או יותר. דוגמה לכך היא התגובה של הטלוויזיה למטוס מעופף, כאשר התמונה מהבהבת וקווים לבנים מופיעים. זאת בשל העובדה כי הגל משתקף מן המטוס ועובר על ידי אנטנת הטלוויזיה. תופעות כאלה עם טלוויזיות ומשדרי רדיו מתרחשים לעתים קרובות בערים, כמו הלהקה גל רדיו משתקף בניינים, מגדלי רב קומות, להגדיל את נתיב הגל.