في كتب الفيزياء المدرسية ، يتم إعطاء صيغ مبهمة حول موضوع نطاق موجات الراديو ، والتي لا يفهمها في بعض الأحيان بشكل كامل حتى من لديهم تعليم خاص وخبرة عملية. سنحاول في المقال فهم الجوهر دون اللجوء إلى الصعوبات. أول شخص اكتشف موجات الراديو كان نيكولا تيسلا. في وقته ، حيث لم تكن هناك معدات عالية التقنية ، لم يفهم تسلا تمامًا نوع الظاهرة التي أطلق عليها لاحقًا اسم الأثير. موصل التيار المتردد هو بداية الموجة الراديوية
مصادر موجات الراديو
تشمل المصادر الطبيعية للموجات اللاسلكية الأجسام الفلكية والبرق. الباعث الاصطناعي لموجات الراديو هو موصل كهربائي بتيار كهربائي متناوب يتحرك في الداخل. يتم توزيع الطاقة التذبذبية للمولد عالي التردد في الفضاء المحيط عن طريق هوائي راديو. كان أول مصدر عمل لموجات الراديوجهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكي بوبوف. في هذا الجهاز ، تم تنفيذ وظيفة المولد عالي التردد بواسطة جهاز تخزين عالي الجهد متصل بهوائي - هزاز هيرتز. يتم استخدام موجات الراديو التي تم إنشاؤها بشكل مصطنع للرادار الثابت والمتحرك والبث واتصالات الراديو وأقمار الاتصالات وأنظمة الملاحة وأنظمة الكمبيوتر.
الموجة الراديوية
الموجات المستخدمة في الاتصالات اللاسلكية تقع في نطاق التردد من 30 كيلو هرتز - 3000 جيجا هرتز. بناءً على الطول الموجي وتردد الموجة وخصائص الانتشار ، ينقسم نطاق الموجة الراديوية إلى 10 نطاقات فرعية:
- SDV - طويل جدًا.
- LW - طويل.
- NE - متوسط.
- SW - قصير.
- VHF - قصير جدًا.
- MV - متر.
- UHF - ديسيميتر.
- SMV - سنتيمتر.
- MMV - مم.
- SMMW - المتر
نطاق تردد الراديو
ينقسم طيف موجات الراديو إلى أقسام. اعتمادًا على تردد الموجة اللاسلكية وطولها ، يتم تقسيمها إلى 12 نطاقًا فرعيًا. يرتبط نطاق تردد موجات الراديو بتردد إشارة التيار المتردد. يتم تمثيل نطاقات ترددات موجات الراديو في لوائح الراديو الدولية بـ 12 اسمًا:
-
انتشار موجات الراديو لموجات الراديو ELF - منخفض للغاية.
- VLF - منخفض للغاية.
- بوصة - الأشعة تحت الحمراء.
- VLF - منخفض جدًا.
- LF - الترددات المنخفضة.
- الترددات المتوسطة والمتوسطة
- HF- ترددات عالية
- VHF - مرتفع جدا
- UHF - مرتفع جدًا.
- ميكروويف - فائق الارتفاع
- EHF - مرتفع للغاية.
- HHF - ارتفاع مفرط
كلما زاد تردد الموجة الراديوية ، قل طولها ، كلما قل تردد الموجة الراديوية ، يزداد. يعد الانتشار حسب طوله أهم خاصية للموجة الراديوية.
انتشار الموجات الراديوية 300 ميجاهرتز - 300 جيجاهرتز يسمى بالموجات الدقيقة الفائقة بسبب ترددها العالي نوعًا ما. حتى النطاقات الفرعية واسعة جدًا ، لذا فهي بدورها مقسمة إلى فترات زمنية ، والتي تشمل نطاقات معينة للبث التلفزيوني والإذاعي ، والاتصالات البحرية والفضائية ، والأرضية والطيران ، والملاحة بالرادار والراديو ، ونقل البيانات الطبية وما إلى ذلك. على. على الرغم من حقيقة أن النطاق الكامل لموجات الراديو مقسم إلى مناطق ، فإن الحدود المشار إليها بينهما مشروطة. تتبع الأقسام بعضها البعض بشكل مستمر ، وتمرير أحدها إلى الآخر ، وأحيانًا تتداخل.
ميزات انتشار الموجات الراديوية
انتشار الموجات الراديوية هو نقل الطاقة عن طريق مجال كهرومغناطيسي متناوب من جزء من الفضاء إلى آخر. في الفراغ ، تنتقل الموجة الراديوية بسرعة الضوء. قد يكون من الصعب انتشار موجات الراديو عند تعرضها للبيئة. يتجلى هذا في تشويه الإشارة ، وتغير في اتجاه الانتشار ، وتباطؤ في سرعات الطور والمجموعة.
كل نوع من أنواع الموجاتتطبق بطرق مختلفة. الأطول أكثر قدرة على تجاوز العقبات. هذا يعني أن نطاق موجات الراديو يمكن أن ينتشر على طول مستوى الأرض والماء. ينتشر استخدام الأمواج الطويلة في الغواصات والسفن البحرية ، مما يتيح لك البقاء على اتصال في أي مكان في البحر. يتم ضبط مستقبلات جميع منارات ومحطات إنقاذ الأرواح على طول موجة يبلغ ستمائة متر بتردد خمسمائة كيلوهرتز.
يعتمد انتشار الموجات الراديوية في نطاقات مختلفة على ترددها. كلما كان الطول أقصر وكلما زاد التردد ، كان مسار الموجة أكثر استقامة. وفقًا لذلك ، كلما انخفض تردده وزاد طوله ، زادت قدرته على الانحناء حول العوائق. كل نطاق من أطوال الموجات الراديوية له خصائص انتشاره الخاصة ، ولكن لا يوجد تغيير حاد في السمات المميزة على حدود النطاقات المجاورة.
خاصية الانتشار
تنحني الموجات الطويلة جدًا والطويلة حول سطح الكوكب ، وتنتشر بواسطة الأشعة السطحية لآلاف الكيلومترات.
الموجات المتوسطة عرضة لامتصاص أقوى ، لذلك يمكنها فقط تغطية مسافة 500-1500 كيلومتر. عندما يكون الأيونوسفير كثيفًا في هذا النطاق ، فمن الممكن إرسال إشارة بواسطة حزمة فضائية ، والتي توفر اتصالاً عبر عدة آلاف من الكيلومترات.
تنتشر الموجات القصيرة فقط على مسافات قصيرة بسبب امتصاص سطح الكوكب لطاقتها. المكانيون قادرون على الانعكاس بشكل متكرر من سطح الأرض والأيونوسفير ، والتغلب على المسافات الطويلة ،عن طريق نقل المعلومات.
فائقة القصر قادرة على نقل كمية كبيرة من المعلومات. تخترق موجات الراديو من هذا النطاق طبقة الأيونوسفير إلى الفضاء ، لذا فهي غير مناسبة عمليًا للاتصالات الأرضية. تنبعث الموجات السطحية من هذه النطاقات في خط مستقيم ، دون الانحناء حول سطح الكوكب.
يمكن نقل كميات ضخمة من المعلومات في نطاقات بصرية. في أغلب الأحيان ، يتم استخدام النطاق الثالث من الموجات الضوئية للاتصال. في الغلاف الجوي للأرض ، هم عرضة للتوهين ، لذلك في الواقع يرسلون إشارة على مسافة تصل إلى 5 كم. لكن استخدام أنظمة الاتصالات هذه يلغي الحاجة إلى الحصول على إذن من إدارات التفتيش على الاتصالات.
مبدأ التعديل
من أجل نقل المعلومات ، يجب تشكيل الموجة الراديوية بإشارة. يرسل جهاز الإرسال موجات راديو معدلة ، أي معدلة. يتم تعديل اتساع الموجات القصيرة والمتوسطة والطويلة ، لذلك يشار إليها باسم AM. قبل التعديل ، تتحرك الموجة الحاملة بسعة ثابتة. يعمل تعديل السعة للإرسال على تغييره في السعة ، بما يتوافق مع جهد الإشارة. يتغير اتساع الموجة الراديوية بالتناسب المباشر مع جهد الإشارة. الموجات الفائقة القصر هي موجات التردد معدلة التردد ، لذلك يشار إليها باسم FM. يفرض تعديل التردد ترددًا إضافيًا يحمل المعلومات. لإرسال إشارة عبر مسافة ، يجب تشكيلها بإشارة تردد أعلى. لتلقي إشارة ، تحتاج إلى فصلها عن موجة الموجة الحاملة الفرعية. مع تعديل التردد ، يتم إنشاء تداخل أقل ، ولكن يتم إجبار محطة الراديوالبث على الترددات العالية جدا
العوامل المؤثرة في جودة وكفاءة الموجات الراديوية
تتأثر جودة وكفاءة استقبال الموجات الراديوية بطريقة الإشعاع الاتجاهي. مثال على ذلك طبق القمر الصناعي الذي يرسل الإشعاع إلى موقع جهاز استشعار الاستقبال المثبت. سمحت هذه الطريقة بإحراز تقدم كبير في مجال علم الفلك الراديوي وحققت العديد من الاكتشافات العلمية. فتح إمكانية إنشاء البث عبر الأقمار الصناعية ونقل البيانات لاسلكيًا وغير ذلك الكثير. اتضح أن موجات الراديو قادرة على انبعاث الشمس ، والعديد من الكواكب خارج نظامنا الشمسي ، وكذلك السدم الفضائية وبعض النجوم. من المفترض أنه يوجد خارج مجرتنا أجسام ذات انبعاثات راديوية قوية.
مدى الموجة الراديوية ، يتأثر انتشار الموجات الراديوية ليس فقط بالإشعاع الشمسي ، ولكن أيضًا بالظروف الجوية. لذلك ، فإن الأمواج المترية ، في الواقع ، لا تعتمد على الظروف الجوية. ومدى انتشار السنتيمتر يعتمد بشدة على الأحوال الجوية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الأمواج القصيرة تتناثر أو تمتصها البيئة المائية أثناء المطر أو مع زيادة مستوى الرطوبة في الهواء.
أيضًا ، تتأثر جودتها بالعقبات على الطريق. في مثل هذه اللحظات ، تتلاشى الإشارة ويتدهور مستوى الصوت بشكل ملحوظ أو يختفي تمامًا لبضع لحظات أو أكثر. مثال على ذلك هو رد فعل التلفزيون على طائرة تحلق فوقها عندما تومض الصورة وتظهر الأشرطة البيضاء. يحدث هذا بسببحقيقة أن الموجة تنعكس من الطائرة وتمر عبر هوائي التلفزيون. من المرجح أن تحدث مثل هذه الظواهر مع أجهزة التلفزيون وأجهزة الإرسال اللاسلكية في المدن ، حيث ينعكس نطاق موجات الراديو على المباني والأبراج الشاهقة ، مما يزيد من مسار الموجة.
