U udžbenicima fizike daju se nejasne formule na temu raspona radio valova, koje ponekad ne razumiju u potpunosti ni osobe s posebnim obrazovanjem i radnim iskustvom. U članku ćemo pokušati razumjeti bit bez pribjegavanja poteškoćama. Prva osoba koja je otkrila radio valove bio je Nikola Tesla. U svoje vrijeme, gdje nije bilo visokotehnološke opreme, Tesla nije u potpunosti razumio o kakvoj se pojavi riječ, koju je kasnije nazvao eter. Provodnik izmjenične struje je početak radio vala.
Izvori radio valova
Prirodni izvori radio valova uključuju astronomske objekte i munje. Umjetni emiter radio valova je električni vodič u kojem se kreće izmjenična električna struja. Oscilatorna energija visokofrekventnog generatora raspoređuje se u okolni prostor pomoću radio antene. Prvi radni izvor radio valova bio jePopovov radijski odašiljač-prijemnik. U ovom uređaju funkciju visokofrekventnog generatora obavljao je visokonaponski uređaj za pohranu podataka spojen na antenu - Hertz vibrator. Umjetno stvoreni radio valovi koriste se za stacionarne i mobilne radare, emitiranje, radio komunikacije, komunikacijske satelite, navigacijske i računalne sustave.
Radiovalni pojas
Valovi koji se koriste u radio komunikacijama su u frekvencijskom rasponu od 30 kHz - 3000 GHz. Na temelju valne duljine i frekvencije vala, karakteristika širenja, raspon radio valova podijeljen je u 10 podopsegova:
- SDV - ekstra dugo.
- LW - dugo.
- NE - prosjek.
- SW - kratko.
- VHF - ultra kratko.
- MV - metri.
- UHF - decimetar.
- SMV - centimetar.
- MMV - mm.
- SMMW - submilimetar
Radiofrekvencijski raspon
Spektar radio valova uvjetno je podijeljen u sekcije. Ovisno o frekvenciji i duljini radio vala, dijele se u 12 podopsegova. Frekvencijski raspon radio valova povezan je s frekvencijom izmjeničnog signala. Frekvencijski rasponi radio valova u međunarodnom radijskom pravilniku predstavljeni su s 12 naziva:
-
radio valovi propagation of radio waves ELF - izuzetno nisko.
- VLF - ultra-nisko.
- INCH - infra-nisko.
- VLF - vrlo nisko.
- LF - niske frekvencije.
- srednje - srednje frekvencije.
- HF− visoke frekvencije.
- VHF - vrlo visoka.
- UHF - ultra visoko.
- Mikrovalna - ultra visoka.
- EHF - izuzetno visoka.
- HHF - hiper visoka.
Kako se frekvencija radio vala povećava, njegova duljina se smanjuje, kako se frekvencija radio vala smanjuje, ona se povećava. Širenje ovisno o njegovoj duljini najvažnije je svojstvo radio vala.
Širenje radio valova 300 MHz - 300 GHz naziva se ultra-visoka mikrovalna pećnica zbog njihove prilično visoke frekvencije. Čak su i podopsevi vrlo opsežni, pa su, pak, podijeljeni na intervale, koji uključuju određene raspone za televizijsko i radijsko emitiranje, za pomorske i svemirske komunikacije, zemaljske i zrakoplovne, za radar i radio navigaciju, za prijenos medicinskih podataka itd. na. Unatoč činjenici da je cijeli raspon radio valova podijeljen u regije, naznačene granice između njih su uvjetne. Odjeljci se neprekidno slijede, prelaze jedan u drugi, a ponekad se i preklapaju.
Značajke širenja radio valova
Širenje radio valova je prijenos energije izmjeničnim elektromagnetskim poljem iz jednog dijela prostora u drugi. U vakuumu, radio val putuje brzinom svjetlosti. Radio valovi se mogu teško širiti kada su izloženi okolišu. To se očituje u izobličenju signala, promjeni smjera širenja i usporavanju faznih i grupnih brzina.
Svaka od vrsta valovaprimjenjuju se na različite načine. Dugi bolje mogu zaobići prepreke. To znači da se raspon radio valova može širiti duž ravnine zemlje i vode. Korištenje dugih valova je široko rasprostranjeno u podmornicama i morskim plovilima, što vam omogućuje da budete u kontaktu na bilo kojem mjestu na moru. Prijemnici svih svjetionika i stanica za spašavanje života podešeni su na valnu duljinu od šest stotina metara s frekvencijom od petsto kiloherca.
Širenje radio valova u različitim rasponima ovisi o njihovoj frekvenciji. Što je kraća duljina i veća frekvencija, to će put vala biti ravniji. Sukladno tome, što je niža frekvencija i što je veća duljina, to je sposobniji za savijanje oko prepreka. Svaki raspon radiovalnih duljina ima svoje karakteristike širenja, ali nema oštrih promjena u razlikovnim značajkama na granici susjednih raspona.
Karakteristika širenja
Ultradugi i dugi valovi savijaju se oko površine planeta, šireći se površinskim zrakama tisućama kilometara.
Srednji valovi podložni su jačoj apsorpciji, pa mogu prijeći samo udaljenost od 500-1500 kilometara. Kada je ionosfera gusta u ovom rasponu, moguće je odašiljati signal svemirskim snopom, koji omogućuje komunikaciju na nekoliko tisuća kilometara.
Kratki valovi se šire samo na kratkim udaljenostima zbog apsorpcije njihove energije od strane površine planeta. Prostorni se mogu više puta reflektirati od zemljine površine i ionosfere, prevladati velike udaljenosti,prijenosom informacija.
Ultrakratke su sposobne za prijenos velike količine informacija. Radio valovi ovog raspona prodiru kroz ionosferu u svemir, pa su praktički neprikladni za zemaljske komunikacije. Površinski valovi ovih raspona emitiraju se u ravnoj liniji, bez savijanja oko površine planeta.
Ogromne količine informacija mogu se prenositi u optičkim pojasevima. Za komunikaciju se najčešće koristi treći raspon optičkih valova. U Zemljinoj atmosferi podložni su slabljenju, pa u stvarnosti prenose signal na udaljenosti do 5 km. Ali korištenje takvih komunikacijskih sustava eliminira potrebu za dobivanjem dopuštenja od telekomunikacijskih inspektorata.
Princip modulacije
Da bi se prenijele informacije, radio val mora biti moduliran signalom. Odašiljač emitira modulirane radio valove, odnosno modificirane. Kratki, srednji i dugi valovi su amplitudno modulirani, pa se nazivaju AM. Prije modulacije, nosivi val kreće se s konstantnom amplitudom. Amplitudna modulacija za prijenos mijenja je u amplitudi, koja odgovara naponu signala. Amplituda radio vala mijenja se izravno proporcionalno naponu signala. Ultrakratki valovi su frekvencijsko modulirani, pa se nazivaju FM. Frekvencijska modulacija nameće dodatnu frekvenciju koja nosi informaciju. Za prijenos signala na daljinu, on mora biti moduliran signalom veće frekvencije. Da biste primili signal, morate ga odvojiti od vala podnosača. Kod frekvencijske modulacije stvaraju se manje smetnje, ali je radio stanica prisilnaemitiranje na VHF.
Čimbenici koji utječu na kvalitetu i učinkovitost radio valova
Na kvalitetu i učinkovitost prijema radio valova utječe metoda usmjerenog zračenja. Primjer bi bila satelitska antena koja šalje zračenje na mjesto instaliranog senzora za prijem. Ova metoda omogućila je značajan napredak u području radioastronomije i dovela do mnogih otkrića u znanosti. Otvorio je mogućnost stvaranja satelitskog emitiranja, bežičnog prijenosa podataka i još mnogo toga. Pokazalo se da su radio valovi sposobni emitirati Sunce, mnoge planete izvan našeg Sunčevog sustava, kao i svemirske maglice i neke zvijezde. Pretpostavlja se da izvan naše galaksije postoje objekti sa snažnim radijskim emisijama.
Na domet radio vala, na širenje radio valova utječe ne samo sunčevo zračenje, već i vremenski uvjeti. Dakle, metarski valovi, zapravo, ne ovise o vremenskim uvjetima. A raspon širenja od centimetra jako ovisi o vremenskim uvjetima. To je zbog činjenice da se kratki valovi raspršuju ili apsorbiraju u vodenom okolišu tijekom kiše ili s povećanom razinom vlage u zraku.
Također, na njihovu kvalitetu utječu prepreke na putu. U takvim trenucima signal blijedi, a čujnost se značajno pogoršava ili potpuno nestaje na nekoliko trenutaka ili više. Primjer bi bila reakcija televizora na letjelicu koja prelijeće kada slika treperi i pojave se bijele trake. To se događa zbogčinjenica da se val odbija od letjelice i prolazi pored TV antene. Takve pojave s televizorima i radio odašiljačima vjerojatnije će se pojaviti u gradovima, jer se raspon radio valova odražava na zgrade, visoke tornjeve, povećavajući putanju vala.
