Физика оқулықтарында радиотолқындар диапазоны тақырыбына абструкциялық формулалар беріледі, оны кейде арнайы білімі мен жұмыс тәжірибесі бар адамдар да толық түсінбейді. Мақалада біз қиындықтарға бармай, мәнін түсінуге тырысамыз. Радиотолқындарды алғаш ашқан адам Никола Тесла болды. Өз заманында жоғары технологиялық жабдық жоқ жерде Тесла оның қандай құбылыс екенін толық түсінбеді, кейін оны эфир деп атады. Айнымалы ток өткізгіші радиотолқынның басы болып табылады.
Радиотолқын көздері
Радиотолқындардың табиғи көздеріне астрономиялық нысандар мен найзағай жатады. Радиотолқындардың жасанды эмитенті – ішінде қозғалатын айнымалы электр тогы бар электр өткізгіш. Жоғары жиілікті генератордың тербелмелі энергиясы радиоантеннаның көмегімен қоршаған кеңістікке таралады. Радиотолқындардың бірінші жұмыс көзі болдыПоповтың радиотаратқыш-қабылдағышы. Бұл құрылғыда жоғары жиілікті генератордың қызметін антеннаға қосылған жоғары вольтты сақтау құрылғысы - Герц вибраторы орындады. Жасанды түрде жасалған радиотолқындар стационарлық және жылжымалы радарлар, хабар тарату, радиобайланыс, байланыс спутниктері, навигация және компьютерлік жүйелер үшін қолданылады.
Радиотолқын диапазоны
Радиобайланыста қолданылатын толқындар 30 кГц - 3000 ГГц жиілік диапазонында. Толқынның ұзындығы мен жиілігіне, таралу ерекшеліктеріне байланысты радиотолқын диапазоны 10 қосалқы жолаққа бөлінеді:
- SDV - өте ұзақ.
- LW - ұзын.
- NE - орташа.
- БҚ - қысқа.
- VHF - өте қысқа.
- MV - метр.
- UHF - дециметр.
- SMV - сантиметр.
- MMV - мм.
- SMMW - субмиллиметр
Радиожиілік диапазоны
Радиотолқындардың спектрі шартты түрде бөлімдерге бөлінген. Радиотолқынның жиілігі мен ұзындығына байланысты олар 12 ішкі жолаққа бөлінеді. Радиотолқындардың жиілік диапазоны айнымалы ток сигналының жиілігіне байланысты. Халықаралық радио ережелерінде радиотолқындардың жиілік диапазоны 12 атаумен берілген:
-
радиотолқындар радиотолқындардың таралуы ELF - өте төмен.
- VLF - өте төмен.
- ДЮйм - инфра-төмен.
- VLF - өте төмен.
- LF - төмен жиіліктер.
- орта - орта жиіліктер.
- ЖЖ− жоғары жиіліктер.
- VHF - өте жоғары.
- UHF - өте жоғары.
- Микротолқынды пеш - өте жоғары.
- EHF - өте жоғары.
- HHF - өте жоғары.
Радиотолқын жиілігі ұлғайған сайын оның ұзындығы азаяды, радиотолқын жиілігі азайған сайын ол артады. Ұзындығына байланысты таралу радиотолқынның ең маңызды қасиеті болып табылады.
300 МГц - 300 ГГц радиотолқындардың таралуы олардың өте жоғары жиілігіне байланысты ультра жоғары микротолқын деп аталады. Тіпті ішкі жолақтар өте кең, сондықтан олар өз кезегінде телерадио хабарларын таратуға, теңіз және ғарыштық байланыстарға, жер үсті және авиациясына, радиолокациялық және радионавигацияға, медициналық деректерді беру үшін және т.б. үшін белгілі диапазондарды қамтитын интервалдарға бөлінеді. қосулы. Радиотолқындардың барлық диапазоны аймақтарға бөлінгеніне қарамастан, олардың арасындағы көрсетілген шекаралар шартты болып табылады. Бөлімдер бірін-бірі жалғастырып, бір-біріне өтеді және кейде бір-бірімен қабаттасады.
Радиотолқынның таралу ерекшеліктері
Радиотолқындардың таралуы – энергияның айнымалы электромагниттік өріс арқылы ғарыштың бір бөлігінен екінші бөлігіне ауысуы. Вакуумда радиотолқын жарық жылдамдығымен таралады. Қоршаған ортаға әсер еткенде радиотолқындардың таралуы қиын болуы мүмкін. Бұл сигналдың бұрмалануында, таралу бағытының өзгеруінде және фазалық және топтық жылдамдықтардың баяулауында көрінеді.
Толқын түрлерінің әрқайсысыәртүрлі тәсілдермен қолданылады. Ұзындар кедергілерді жақсырақ айналып өтеді. Бұл радиотолқындардың диапазоны құрлық пен судың жазықтығы бойынша тарай алатынын білдіреді. Ұзын толқындарды пайдалану суасты қайықтарында және теңіз кемелерінде кең таралған, бұл теңіздегі кез келген жерде байланыста болуға мүмкіндік береді. Барлық маяктар мен құтқару станцияларының қабылдағыштары бес жүз килогерц жиілігімен алты жүз метр толқын ұзындығына реттеледі.
Радиотолқындардың әртүрлі диапазондағы таралуы олардың жиілігіне байланысты. Ұзындығы неғұрлым қысқа және жиілігі жоғары болса, толқынның жолы соғұрлым түзу болады. Тиісінше, оның жиілігі неғұрлым төмен болса және ұзындығы неғұрлым көп болса, соғұрлым ол кедергілерді айналып өтуге қабілетті болады. Радиотолқын ұзындығының әрбір диапазонының өз таралу сипаттамалары бар, бірақ көрші диапазондар шекарасында ерекшеленетін белгілерде күрт өзгеріс жоқ.
Таралу сипаттамасы
Ультра ұзын және ұзын толқындар планетаның бетін айналып, беткі сәулелер арқылы мыңдаған километрге таралады.
Орта толқындар күштірек сіңіруге ұшырайды, сондықтан олар тек 500-1500 километр қашықтықты өте алады. Бұл диапазонда ионосфера тығыз болған кезде бірнеше мың километрден астам байланысты қамтамасыз ететін ғарыштық сәуле арқылы сигнал беруге болады.
Қысқа толқындар өз энергиясын планетаның бетімен жұтуына байланысты қысқа қашықтыққа ғана таралады. Кеңістіктіктер жер бетінен және ионосферадан қайта-қайта шағылысып, ұзақ қашықтықты еңсере алады,ақпаратты жіберу арқылы.
Ультра-қысқа ақпараттың үлкен көлемін жіберуге қабілетті. Бұл диапазондағы радиотолқындар ионосфера арқылы ғарышқа енеді, сондықтан олар жердегі байланыстар үшін іс жүзінде жарамсыз. Бұл диапазондардың беттік толқындары планетаның бетінде иілмей түзу сызықта шығарылады.
Ақпараттың үлкен көлемін оптикалық жолақтарда беруге болады. Көбінесе оптикалық толқындардың үшінші диапазоны байланыс үшін қолданылады. Жер атмосферасында олар әлсіреуге ұшырайды, сондықтан шын мәнінде олар 5 км-ге дейінгі қашықтықта сигнал береді. Бірақ мұндай байланыс жүйелерін пайдалану телекоммуникация инспекцияларынан рұқсат алу қажеттілігін жояды.
Модуляция принципі
Ақпаратты жіберу үшін радиотолқын сигналмен модуляциялануы керек. Таратқыш модуляцияланған радиотолқындарды шығарады, яғни модификацияланған. Қысқа, орташа және ұзын толқындар амплитудалық модуляцияланған, сондықтан оларды AM деп атайды. Модуляцияға дейін тасымалдаушы толқын тұрақты амплитудамен қозғалады. Тасымалдау үшін амплитудалық модуляция оны сигнал кернеуіне сәйкес амплитудада өзгертеді. Радиотолқынның амплитудасы сигнал кернеуіне тура пропорционал өзгереді. Ультра қысқа толқындар жиілік модуляцияланады, сондықтан олар FM деп аталады. Жиілік модуляциясы ақпаратты тасымалдайтын қосымша жиілікті жүктейді. Сигналды қашықтыққа жіберу үшін оны жоғары жиілікті сигналмен модуляциялау керек. Сигнал қабылдау үшін оны қосалқы тасушы толқыннан бөлу керек. Жиілік модуляциясы кезінде кедергі азырақ жасалады, бірақ радиостанция мәжбүрліVHF арқылы таратылады.
Радиотолқындардың сапасы мен тиімділігіне әсер ететін факторлар
Радиотолқынды қабылдау сапасы мен тиімділігіне бағытталған сәуле шығару әдісі әсер етеді. Мысал ретінде орнатылған қабылдау сенсорының орнына радиация жіберетін спутниктік антенна болуы мүмкін. Бұл әдіс радиоастрономия саласында айтарлықтай жетістіктерге жетуге мүмкіндік берді және ғылымда көптеген жаңалықтар ашты. Ол спутниктік хабар таратуды, деректерді сымсыз жіберуді және т.б. құру мүмкіндігін ашты. Радиотолқындар Күнді, біздің Күн жүйесінен тыс көптеген планеталарды, сондай-ақ ғарыш тұмандары мен кейбір жұлдыздарды шығаруға қабілетті екені анықталды. Біздің галактикадан тыс күшті радио сәулелері бар нысандар бар деп болжануда.
Радиотолқынның диапазонына, радиотолқындардың таралуына тек күн радиациясы ғана емес, сонымен қатар ауа райы жағдайлары да әсер етеді. Сонымен, метрлік толқындар, шын мәнінде, ауа райы жағдайына байланысты емес. Сантиметрдің таралу диапазоны ауа райы жағдайына қатты байланысты. Бұл қысқа толқындардың жаңбыр кезінде немесе ауадағы ылғалдылық деңгейінің жоғарылауымен су ортасына шашырауына немесе жұтылуына байланысты.
Сонымен қатар олардың сапасына жолдағы кедергілер әсер етеді. Мұндай сәттерде сигнал өшеді, ал есту қабілеті айтарлықтай нашарлайды немесе бірнеше немесе одан да көп сәтке мүлдем жоғалады. Кескін жыпылықтап, ақ жолақтар пайда болған кезде, теледидардың асып бара жатқан ұшаққа реакциясы мысал бола алады. Бұл салдарынан боладытолқынның ұшақтан шағылысуы және теледидар антеннасының жанынан өтуі. Теледидар мен радиотаратқыштармен мұндай құбылыстар қалаларда жиі кездеседі, өйткені радиотолқындардың диапазоны ғимараттарда, биік мұнараларда көрінеді, толқынның жолын арттырады.
