Trong sách giáo khoa vật lý, các công thức trừu tượng được đưa ra về chủ đề phạm vi của sóng vô tuyến, mà đôi khi những người có trình độ học vấn đặc biệt và kinh nghiệm làm việc cũng không hiểu hết. Trong bài viết, chúng tôi sẽ cố gắng hiểu bản chất mà không cần dùng đến khó khăn. Người đầu tiên phát hiện ra sóng vô tuyến là Nikola Tesla. Vào thời của mình, nơi chưa có thiết bị công nghệ cao, Tesla hoàn toàn không hiểu đó là hiện tượng gì, mà sau này ông gọi là ête. Một dây dẫn dòng điện xoay chiều là đầu của sóng vô tuyến.
Nguồn sóng vô tuyến
Nguồn tự nhiên của sóng vô tuyến bao gồm các vật thể thiên văn và tia sét. Một chất phát sóng vô tuyến nhân tạo là một vật dẫn điện có dòng điện xoay chiều chuyển động bên trong. Năng lượng dao động của máy phát tần số cao được phân phối vào không gian xung quanh nhờ một ăng ten vô tuyến. Nguồn sóng vô tuyến hoạt động đầu tiên làMáy thu-phát vô tuyến của Popov. Trong thiết bị này, chức năng của một máy phát tần số cao được thực hiện bởi một thiết bị lưu trữ điện áp cao được kết nối với một ăng-ten - một máy rung Hertz. Sóng vô tuyến được tạo ra nhân tạo được sử dụng cho radar tĩnh và di động, phát sóng, liên lạc vô tuyến, vệ tinh liên lạc, hệ thống định vị và máy tính.
Dải sóng radio
Sóng được sử dụng trong liên lạc vô tuyến nằm trong dải tần từ 30 kHz - 3000 GHz. Căn cứ vào bước sóng và tần số của sóng, đặc điểm lan truyền, người ta chia dải sóng vô tuyến thành 10 dải con:
- SDV - cực dài.
- LW - dài.
- NE - trung bình.
- SW - ngắn.
- VHF - cực ngắn.
- MV - mét.
- UHF - decimeter.
- SMV - centimet.
- MMV - mm.
- SMMW - milimet
Dải tần số vô tuyến
Phổ của sóng vô tuyến được chia thành nhiều phần theo điều kiện. Tùy thuộc vào tần số và độ dài của sóng vô tuyến, chúng được chia thành 12 băng con. Dải tần số của sóng vô tuyến liên quan đến tần số của tín hiệu AC. Dải tần số của sóng vô tuyến trong các quy định vô tuyến quốc tế được biểu thị bằng 12 tên:
-
sự truyền sóng vô tuyến của sóng vô tuyến ELF - cực thấp.
- VLF - cực thấp.
- INCH - tần số thấp.
- VLF - rất thấp.
- LF - tần số thấp.
- tần số trung - trung.
- HF- tần số cao.
- VHF - rất cao.
- UHF - cực cao.
- Lò vi sóng - cực cao.
- EHF - cực cao.
- HHF - siêu cao.
Khi tần số của sóng vô tuyến tăng, độ dài của nó giảm, khi tần số của sóng vô tuyến giảm, nó tăng lên. Sự lan truyền tùy thuộc vào độ dài của nó là đặc tính quan trọng nhất của sóng vô tuyến.
Sự lan truyền của sóng vô tuyến 300 MHz - 300 GHz được gọi là vi sóng cực cao do tần số khá cao của chúng. Ngay cả các băng tần con cũng rất rộng, do đó, chúng được chia thành các khoảng, bao gồm một số phạm vi nhất định cho phát sóng truyền hình và radio, cho thông tin liên lạc hàng hải và vũ trụ, mặt đất và hàng không, cho điều hướng radar và vô tuyến, để truyền dữ liệu y tế, v.v. trên. Mặc dù thực tế là toàn bộ dải sóng vô tuyến được chia thành các vùng, các ranh giới được chỉ định giữa chúng là có điều kiện. Các phần nối tiếp nhau liên tục, nối tiếp nhau và đôi khi chồng chéo lên nhau.
Tính năng truyền sóng vô tuyến
Sự lan truyền của sóng vô tuyến là sự truyền năng lượng của trường điện từ xoay chiều từ phần này sang phần khác của không gian. Trong chân không, sóng vô tuyến truyền với tốc độ ánh sáng. Sóng vô tuyến có thể khó lan truyền khi tiếp xúc với môi trường. Điều này thể hiện ở hiện tượng méo tín hiệu, thay đổi hướng truyền, và tốc độ pha và nhóm chậm lại.
Mỗi loại sóngđược áp dụng theo nhiều cách khác nhau. Những người dài có khả năng vượt qua chướng ngại vật tốt hơn. Điều này có nghĩa là phạm vi của sóng vô tuyến có thể truyền dọc theo mặt phẳng đất và nước. Việc sử dụng sóng dài phổ biến trong tàu ngầm và tàu biển, cho phép bạn liên lạc ở bất kỳ vị trí nào trên biển. Máy thu của tất cả các đèn hiệu và trạm cứu mạng được điều chỉnh đến bước sóng sáu trăm mét với tần số năm trăm kilohertz.
Sự lan truyền của sóng vô tuyến trong các phạm vi khác nhau phụ thuộc vào tần số của chúng. Chiều dài càng ngắn và tần số càng cao thì đường đi của sóng càng thẳng. Theo đó, tần số của nó càng thấp và chiều dài càng lớn thì khả năng uốn cong xung quanh chướng ngại vật càng cao. Mỗi dải độ dài sóng vô tuyến có đặc điểm lan truyền riêng, nhưng không có sự thay đổi rõ rệt về các đặc điểm phân biệt ở biên giới của các dải lân cận.
Đặc tính lan truyền
Sóng cực dài và dài uốn quanh bề mặt hành tinh, lan truyền theo các tia bề mặt hàng nghìn km.
Sóng trung bình có khả năng hấp thụ mạnh hơn, vì vậy chúng chỉ có thể bao phủ khoảng cách 500-1500 km. Khi tầng điện ly dày đặc trong phạm vi này, có thể truyền tín hiệu bằng chùm không gian, cung cấp thông tin liên lạc trên vài nghìn km.
Sóng ngắn chỉ lan truyền trong khoảng cách ngắn do bề mặt hành tinh hấp thụ năng lượng của chúng. Các không gian có thể phản xạ nhiều lần từ bề mặt trái đất và tầng điện ly, vượt qua khoảng cách xa,bằng cách truyền tải thông tin.
Siêu ngắn có khả năng truyền tải một lượng lớn thông tin. Sóng vô tuyến của phạm vi này xuyên qua tầng điện ly vào không gian, vì vậy chúng thực tế không thích hợp cho thông tin liên lạc trên mặt đất. Sóng bề mặt của các dải này được phát ra theo đường thẳng, không bị uốn cong xung quanh bề mặt hành tinh.
Khối lượng thông tin khổng lồ có thể được truyền trong các băng tần quang học. Thông thường, dải sóng quang thứ ba được sử dụng để liên lạc. Trong bầu khí quyển của Trái đất, chúng có thể bị suy giảm, vì vậy trong thực tế, chúng truyền tín hiệu ở khoảng cách xa tới 5 km. Nhưng việc sử dụng các hệ thống thông tin liên lạc như vậy không cần phải xin phép các cơ quan thanh tra viễn thông.
Nguyên lý điều chế
Để truyền thông tin, sóng vô tuyến phải được điều chế với tín hiệu. Máy phát phát ra sóng vô tuyến đã được điều chế, tức là đã được sửa đổi. Sóng ngắn, sóng trung bình và sóng dài được điều biến biên độ, vì vậy chúng được gọi là AM. Trước khi điều chế, sóng mang chuyển động với biên độ không đổi. Điều chế biên độ để truyền thay đổi nó theo biên độ, tương ứng với điện áp của tín hiệu. Biên độ của sóng vô tuyến thay đổi tỷ lệ thuận với điện áp tín hiệu. Sóng siêu ngắn được điều chế tần số, vì vậy chúng được gọi là FM. Điều chế tần số áp đặt một tần số bổ sung mang thông tin. Để truyền tín hiệu trên một khoảng cách xa, nó phải được điều chế với tín hiệu tần số cao hơn. Để nhận tín hiệu, bạn cần tách nó khỏi sóng mang phụ. Với điều chế tần số, ít nhiễu được tạo ra hơn, nhưng đài phát thanh bị cưỡng bứcphát sóng 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 thu sóng vô tuyến bị ảnh hưởng bởi phương pháp bức xạ định hướng. Một ví dụ sẽ là một đĩa vệ tinh gửi bức xạ đến vị trí của một cảm biến nhận được cài đặt. Phương pháp này cho phép tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực thiên văn vô tuyến và tạo ra nhiều khám phá trong khoa học. Ông đã mở ra khả năng tạo ra phát sóng vệ tinh, truyền dữ liệu không dây và hơn thế nữa. Hóa ra sóng vô tuyến có khả năng phát ra Mặt trời, nhiều hành tinh bên ngoài hệ Mặt trời của chúng ta, cũng như các tinh vân không gian và một số ngôi sao. Người ta cho rằng bên ngoài thiên hà của chúng ta có những vật thể phát xạ vô tuyến mạnh.
Phạm vi của sóng vô tuyến, sự lan truyền của sóng vô tuyến không chỉ bị ảnh hưởng bởi bức xạ mặt trời, mà còn bởi các điều kiện thời tiết. Vì vậy, sóng mét, trên thực tế, không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết. Và phạm vi lan truyền của cm phụ thuộc mạnh mẽ vào điều kiện thời tiết. Điều này là do các sóng ngắn bị phân tán hoặc hấp thụ bởi môi trường nước khi mưa hoặc khi độ ẩm trong không khí tăng lên.
Ngoài ra, chất lượng của chúng bị ảnh hưởng bởi các chướng ngại vật trên đường đi. Tại những thời điểm như vậy, tín hiệu mờ dần và khả năng nghe kém đi đáng kể hoặc biến mất hoàn toàn trong một vài khoảnh khắc hoặc lâu hơn. Một ví dụ là phản ứng của TV với một máy bay đang bay ngang khi hình ảnh nhấp nháy và các thanh màu trắng xuất hiện. Điều này xảy ra dothực tế là sóng được phản xạ từ máy bay và đi qua ăng-ten TV. Hiện tượng như vậy với ti vi và máy phát vô tuyến dễ xảy ra hơn ở các thành phố, vì phạm vi của sóng vô tuyến được phản xạ trên các tòa nhà, tháp cao tầng, làm tăng đường đi của sóng.
