Füüsikaõpikutes on raadiolainete ulatuse teemal antud abstraktsed valemid, millest mõnikord isegi erihariduse ja töökogemusega inimesed täielikult aru ei saa. Artiklis püüame mõista olemust ilma raskusi kasutamata. Esimene inimene, kes raadiolaineid avastas, oli Nikola Tesla. Tema ajal, kus kõrgtehnoloogilisi seadmeid polnud, ei saanud Tesla lõpuni aru, mis nähtusega on tegu, mida ta hiljem nimetas eetriks. Vahelduvvoolujuht on raadiolaine algus.
Raadiolaineallikad
Looduslikud raadiolainete allikad on astronoomilised objektid ja välk. Raadiolainete tehisemiter on elektrijuht, mille sees liigub vahelduv elektrivool. Kõrgsagedusgeneraatori võnkeenergia jaotatakse raadioantenni abil ümbritsevasse ruumi. Esimene töötav raadiolainete allikas oliPopovi raadiosaatja-vastuvõtja. Selles seadmes täitis kõrgsagedusgeneraatori funktsiooni antenniga ühendatud kõrgepingesalvestusseade - Hertz vibraator. Kunstlikult loodud raadiolaineid kasutatakse statsionaarsete ja mobiilsete radarite, ringhäälingu, raadioside, sidesatelliitide, navigatsiooni ja arvutisüsteemide jaoks.
Raadio laineala
Raadiosides kasutatavad lained on sagedusalas 30 kHz – 3000 GHz. Lähtuv alt lainepikkusest ja sagedusest ning levimisomadustest jagatakse raadiolainete ulatus 10 alamribaks:
- SDV – eriti pikk.
- LW – pikk.
- NE – keskmine.
- SW – lühike.
- VHF – ülilühike.
- MV - meetrit.
- UHF – detsimeeter.
- SMV – sentimeeter.
- MMV – mm.
- SMMW – submillimeeter
Raadio sagedusvahemik
Raadiolainete spekter on tinglikult jagatud osadeks. Sõltuv alt raadiolaine sagedusest ja pikkusest jagunevad need 12 alamribaks. Raadiolainete sagedusvahemik on seotud vahelduvvoolu signaali sagedusega. Raadiolainete sagedusvahemikud rahvusvahelistes raadioeeskirjades on esindatud 12 nimetusega:
-
raadiolained raadiolainete levik ELF – äärmiselt madal.
- VLF – ülimadal.
- INCH – infra-madal.
- VLF – väga madal.
- LF – madalad sagedused.
- keskmised - keskmised sagedused.
- HF− kõrged sagedused.
- VHF – väga kõrge.
- UHF – ülikõrge.
- Mikrolaineahi – ülikõrge.
- EHF – äärmiselt kõrge.
- HHF – ülikõrge.
Raadiolaine sageduse kasvades selle pikkus väheneb, raadiolaine sageduse vähenedes see suureneb. Raadiolaine kõige olulisem omadus on levimine sõltuv alt selle pikkusest.
Raadiolainete 300 MHz – 300 GHz levikut nimetatakse ülikõrgeteks mikrolaineteks nende üsna kõrge sageduse tõttu. Isegi alamribad on väga ulatuslikud, nii et need jagunevad omakorda intervallideks, mis hõlmavad teatud vahemikke televisiooni- ja raadioringhäälingu, mere- ja kosmoseside, maapealse ja lennunduse, radari ja raadionavigatsiooni, meditsiiniliste andmete edastamise jne jaoks. peal. Hoolimata asjaolust, et kogu raadiolainete ulatus on jagatud piirkondadeks, on näidatud piirid nende vahel tingimuslikud. Sektsioonid järgivad üksteist pidev alt, lähevad üksteiseks ja mõnikord kattuvad.
Raadiolainete levimise omadused
Raadiolainete levimine on energia ülekandmine vahelduva elektromagnetvälja abil ühest ruumiosast teise. Vaakumis levib raadiolaine valguse kiirusel. Raadiolaineid võib olla raske keskkonnaga kokku puutudes levida. See väljendub signaali moonutustes, levimissuuna muutumises ning faasi- ja grupikiiruste aeglustumises.
Iga lainetüüprakendatakse erineval viisil. Pikad suudavad takistustest paremini mööda minna. See tähendab, et raadiolainete ulatus võib levida mööda maa- ja veetasandit. Pikkade lainete kasutamine on lai alt levinud allveelaevadel ja merelaevadel, mis võimaldab teil olla ühenduses igas kohas merel. Kõikide majakate ja päästejaamade vastuvõtjad on häälestatud kuuesaja meetri lainepikkusele sagedusega viissada kilohertsi.
Raadiolainete levimine erinevates vahemikes sõltub nende sagedusest. Mida lühem on pikkus ja kõrgem sagedus, seda sirgem on laine tee. Seega, mida madalam on selle sagedus ja suurem pikkus, seda paremini suudab see takistuste ümber painutada. Igal raadiolainete pikkuste vahemikul on oma levimiskarakteristikud, kuid naabervahemike piiril ei toimu eritunnuste järske muutusi.
Leviomadused
Ülipikad ja pikad lained painduvad ümber planeedi pinna, levides pinnakiirte toimel tuhandete kilomeetrite kaugusele.
Kesklained alluvad tugevamale neeldumisele, mistõttu suudavad need läbida vaid 500–1500 kilomeetrit. Kui ionosfäär on selles vahemikus tihe, on võimalik signaali edastada kosmosekiirega, mis tagab side mitme tuhande kilomeetri ulatuses.
Lühilained levivad vaid lühikestel vahemaadel, kuna nende energia neeldub planeedi pinnale. Ruumilised suudavad korduv alt peegelduda maapinn alt ja ionosfäärilt, ületada pikki vahemaid,teabe edastamisega.
Ülilühikesed on võimelised edastama suure hulga teavet. Selle ulatusega raadiolained tungivad läbi ionosfääri kosmosesse, mistõttu need maapealseks sideks praktiliselt ei sobi. Nende ulatusega pinnalained kiirgatakse sirgjooneliselt, ilma planeedi pinna ümber paindumata.
Optilistes ribades saab edastada tohutuid teabemahte. Kõige sagedamini kasutatakse suhtluseks kolmandat optiliste lainete vahemikku. Maa atmosfääris alluvad nad sumbumisele, seega edastavad nad tegelikult signaali kuni 5 km kaugusel. Kuid selliste sidesüsteemide kasutamine välistab vajaduse hankida telekommunikatsiooniinspektsioonilt luba.
Modulatsioonipõhimõte
Teabe edastamiseks peab raadiolaine olema signaaliga moduleeritud. Saatja kiirgab moduleeritud, st modifitseeritud raadiolaineid. Lühikesed, keskmised ja pikad lained on amplituudmoduleeritud, seega nimetatakse neid AM-iks. Enne modulatsiooni liigub kandelaine konstantse amplituudiga. Edastamise amplituudmodulatsioon muudab selle amplituudi, mis vastab signaali pingele. Raadiolaine amplituud muutub otseses proportsioonis signaali pingega. Ultralühilained on sagedusmoduleeritud, seega nimetatakse neid FM-iks. Sagedusmodulatsioon kehtestab lisasageduse, mis kannab teavet. Signaali edastamiseks vahemaa tagant tuleb seda moduleerida kõrgema sagedusega signaaliga. Signaali vastuvõtmiseks peate selle alamkandja lainest eraldama. Sagedusmodulatsiooniga tekitatakse vähem häireid, kuid raadiojaam on sunnitudedastatakse VHF-s.
Raadiolainete kvaliteeti ja tõhusust mõjutavad tegurid
Raadiolainete vastuvõtu kvaliteeti ja efektiivsust mõjutab suunakiirguse meetod. Näitena võiks tuua satelliitantenni, mis saadab kiirgust paigaldatud vastuvõtuanduri asukohta. See meetod võimaldas märkimisväärseid edusamme raadioastronoomia valdkonnas ja tegi teaduses palju avastusi. Ta avas võimaluse luua satelliitlevi, traadita andmeedastust ja palju muud. Selgus, et raadiolained on võimelised kiirgama Päikest, paljusid planeete väljaspool meie päikesesüsteemi, aga ka kosmoseudukogusid ja mõningaid tähti. Eeldatakse, et väljaspool meie galaktikat on võimsa raadiokiirgusega objekte.
Raadiolaine ulatust, raadiolainete levikut ei mõjuta mitte ainult päikesekiirgus, vaid ka ilmastikutingimused. Seega ei sõltu meetrilained tegelikult ilmastikutingimustest. Ja sentimeetri levimisulatus sõltub tugev alt ilmastikutingimustest. Selle põhjuseks on asjaolu, et lühikesed lained hajuvad või neelduvad veekeskkonda vihma ajal või kõrgendatud õhuniiskuse korral.
Samuti mõjutavad nende kvaliteeti teel olevad takistused. Sellistel hetkedel signaal hääbub ja kuuldavus halveneb oluliselt või kaob mõneks hetkeks või enamaks üldse. Näiteks võib tuua teleri reaktsiooni ülelendavale lennukile, kui pilt vilgub ja ilmuvad valged ribad. See juhtub tänusee, et laine peegeldub lennukilt ja möödub teleri antennist. Selliseid telerite ja raadiosaatjatega seotud nähtusi esineb tõenäolisem alt linnades, kuna raadiolainete ulatus peegeldub hoonetele, kõrghoonetele, suurendades laine teekonda.
