Fizikos vadovėliuose radijo bangų diapazono tema pateikiamos abstrakčios formulės, kurių kartais iki galo nesupranta net specialų išsilavinimą ir darbo patirtį turintys žmonės. Straipsnyje mes stengsimės suprasti esmę be sunkumų. Pirmasis žmogus, atradęs radijo bangas, buvo Nikola Tesla. Jo laikais, kai nebuvo aukštųjų technologijų įrangos, Tesla iki galo nesuprato, koks tai reiškinys, kurį vėliau pavadino eteriu. Kintamosios srovės laidininkas yra radijo bangos pradžia.
Radijo bangų š altiniai
Natūralūs radijo bangų š altiniai yra astronominiai objektai ir žaibai. Dirbtinis radijo bangų skleidėjas yra elektros laidininkas, kurio viduje juda kintamoji elektros srovė. Aukšto dažnio generatoriaus virpesių energija radijo antenos pagalba paskirstoma į aplinkinę erdvę. Pirmasis veikiantis radijo bangų š altinis buvoPopovo radijo siųstuvas-imtuvas. Šiame įrenginyje aukšto dažnio generatoriaus funkciją atliko prie antenos prijungtas aukštos įtampos atminties įrenginys – Hertz vibratorius. Dirbtinai sukurtos radijo bangos naudojamos stacionariems ir mobiliesiems radarams, transliavimui, radijo ryšiams, ryšių palydovams, navigacijai ir kompiuterinėms sistemoms.
Radijo bangų diapazonas
Radijo ryšiui naudojamos bangos yra 30 kHz–3000 GHz dažnių diapazone. Atsižvelgiant į bangos ilgį ir dažnį, sklidimo ypatybes, radijo bangų diapazonas yra padalintas į 10 pojuosčių:
- SDV – ypač ilgas.
- LW – ilgas.
- NE – vidutinis.
- SW – trumpas.
- VHF – itin trumpas.
- MV – metrai.
- UHF – decimetras.
- SMV – centimetras.
- MMV – mm.
- SMMW – submilimetras
Radijo dažnių diapazonas
Radijo bangų spektras sąlygiškai suskirstytas į dalis. Priklausomai nuo radijo bangos dažnio ir ilgio, jie skirstomi į 12 pojuosčių. Radijo bangų dažnių diapazonas yra susijęs su kintamosios srovės signalo dažniu. Radijo bangų dažnių diapazonai tarptautiniuose radijo reglamentuose pavaizduoti 12 pavadinimų:
-
radijo bangos radijo bangų sklidimas ELF – itin žemas.
- VLF – itin žemas.
- INCH – infra-žemas.
- VLF – labai žemas.
- LF – žemi dažniai.
- vidutinis – vidutinis dažnis.
- HF− aukšti dažniai.
- VHF – labai aukštas.
- UHF – itin aukštas.
- Mikrobangų krosnelė – itin aukšta.
- EHF – itin didelis.
- HHF – itin aukštas.
Didėjant radijo bangos dažniui, jos ilgis mažėja, mažėjant radijo bangos dažniui – didėja. Nuo jos ilgio priklausantis sklidimas yra svarbiausia radijo bangos savybė.
Radijo bangų sklidimas 300 MHz – 300 GHz dažniu vadinamas itin aukštomis mikrobangomis dėl jų gana aukšto dažnio. Netgi pojuostės yra labai plačios, todėl jos savo ruožtu skirstomos į intervalus, apimančius tam tikrus televizijos ir radijo transliavimo, jūrų ir kosminių ryšių, antžeminio ir aviacijos, radaro ir radijo navigacijos, medicininių duomenų perdavimo diapazonus ir pan. įjungta. Nepaisant to, kad visas radijo bangų diapazonas yra padalintas į regionus, nurodytos ribos tarp jų yra sąlyginės. Sekcijos nuolat seka viena kitą, pereina viena į kitą ir kartais persidengia.
Radijo bangų sklidimo ypatybės
Radijo bangų sklidimas yra energijos perdavimas kintamu elektromagnetiniu lauku iš vienos erdvės dalies į kitą. Vakuume radijo banga sklinda šviesos greičiu. Radijo bangas gali būti sunku sklisti veikiant aplinkai. Tai pasireiškia signalo iškraipymu, sklidimo krypties pasikeitimu ir fazių bei grupių greičių sulėtėjimu.
Kiekvienas bangų tipastaikomi įvairiais būdais. Ilgieji geriau apeina kliūtis. Tai reiškia, kad radijo bangų diapazonas gali sklisti išilgai žemės ir vandens plokštumos. Ilgos bangos plačiai naudojamos povandeniniuose laivuose ir jūrų laivuose, o tai leidžia palaikyti ryšį bet kurioje jūros vietoje. Visų švyturių ir gelbėjimo stočių imtuvai sureguliuoti šešių šimtų metrų bangos ilgiu, o dažniu – penki šimtai kilohercų.
Radijo bangų sklidimas įvairiais diapazonais priklauso nuo jų dažnio. Kuo trumpesnis ilgis ir didesnis dažnis, tuo tiesesnis bus bangos kelias. Atitinkamai, kuo mažesnis jo dažnis ir kuo didesnis ilgis, tuo geriau jis gali lenktis aplink kliūtis. Kiekvienas radijo bangų ilgio diapazonas turi savo sklidimo charakteristikas, tačiau skiriamieji bruožai gretimų diapazonų ribose nesikeičia.
Plitimo charakteristika
Itin ilgos ir ilgos bangos lenkiasi aplink planetos paviršių, paviršiaus spinduliais plinta tūkstančius kilometrų.
Vidutinės bangos yra labiau sugeriamos, todėl gali įveikti tik 500–1500 kilometrų atstumą. Kai jonosfera yra tanki šiame diapazone, signalą galima perduoti kosminiu pluoštu, kuris užtikrina ryšį kelis tūkstančius kilometrų.
Trumposios bangos sklinda tik nedideliais atstumais, nes planetos paviršius sugeria jų energiją. Erdviniai geba pakartotinai atsispindėti nuo žemės paviršiaus ir jonosferos, įveikti didelius atstumus,perduodant informaciją.
Ultra-short gali perduoti didelį informacijos kiekį. Tokio diapazono radijo bangos prasiskverbia pro jonosferą į kosmosą, todėl antžeminiam ryšiui jos praktiškai netinka. Šių diapazonų paviršiaus bangos skleidžiamos tiesia linija, nesilenkiant aplink planetos paviršių.
Optinėmis juostomis galima perduoti milžiniškus informacijos kiekius. Dažniausiai komunikacijai naudojamas trečiasis optinių bangų diapazonas. Žemės atmosferoje jie yra slopinami, todėl realiai perduoda signalą iki 5 km atstumu. Tačiau naudojant tokias ryšio sistemas nebereikia gauti telekomunikacijų inspekcijų leidimo.
Moduliavimo principas
Norint perduoti informaciją, radijo banga turi būti moduliuojama signalu. Siųstuvas skleidžia moduliuotas radijo bangas, tai yra modifikuotas. Trumposios, vidutinės ir ilgosios bangos yra amplitudės moduliuojamos, todėl jos vadinamos AM. Prieš moduliavimą nešiklio banga juda pastovia amplitude. Perdavimo amplitudės moduliavimas keičia jo amplitudę, atitinkančią signalo įtampą. Radijo bangos amplitudė kinta tiesiogiai proporcingai signalo įtampai. Ultratrumposios bangos yra moduliuojamos dažniu, todėl jos vadinamos FM. Dažnio moduliavimas nustato papildomą dažnį, kuris perduoda informaciją. Norint perduoti signalą per atstumą, jis turi būti moduliuojamas aukštesnio dažnio signalu. Norėdami gauti signalą, turite jį atskirti nuo antrinio nešlio bangos. Su dažnio moduliavimu sukuriama mažiau trukdžių, tačiau radijo stotis yra priverstinėtransliuojama per VHF.
Veiksniai, turintys įtakos radijo bangų kokybei ir efektyvumui
Radijo bangų priėmimo kokybei ir efektyvumui įtakos turi kryptinės spinduliuotės metodas. Pavyzdys būtų palydovinė antena, kuri siunčia spinduliuotę į įrengto priėmimo jutiklio vietą. Šis metodas leido padaryti didelę pažangą radijo astronomijos srityje ir padarė daug atradimų moksle. Jis atvėrė galimybę sukurti palydovinį transliavimą, bevielį duomenų perdavimą ir daug daugiau. Paaiškėjo, kad radijo bangos gali skleisti Saulę, daugybę planetų už mūsų Saulės sistemos ribų, taip pat kosminius ūkus ir kai kurias žvaigždes. Daroma prielaida, kad už mūsų galaktikos ribų yra galingų radijo spindulių objektų.
Radijo bangų diapazoną, radijo bangų sklidimą įtakoja ne tik saulės spinduliuotė, bet ir oro sąlygos. Taigi, metrų bangos, tiesą sakant, nepriklauso nuo oro sąlygų. O centimetro sklidimo diapazonas labai priklauso nuo oro sąlygų. Taip yra dėl to, kad lyjant arba padidėjus oro drėgmei trumpas bangas išsklaido arba sugeria vandens aplinka.
Be to, jų kokybei įtakos turi kelyje pasitaikančios kliūtys. Tokiais momentais signalas blėsta, o girdimumas labai pablogėja arba visai išnyksta kelioms akimirkoms ar ilgiau. Pavyzdys galėtų būti televizoriaus reakcija į skrendantį orlaivį, kai vaizdas mirksi ir atsiranda b altos juostos. Taip atsitinka dėltai, kad banga atsispindi nuo orlaivio ir praeina pro TV anteną. Tokie reiškiniai su televizoriais ir radijo siųstuvais dažniau pasitaiko miestuose, nes radijo bangų diapazonas atsispindi ant pastatų, daugiaaukščių bokštų, padidindamas bangos kelią.
