Radijski valovi so vrsta elektromagnetnega sevanja, najbolj znana po njihovi uporabi v komunikacijskih tehnologijah, kot so televizija, mobilni telefoni in radio. Te naprave sprejemajo radijske valove in jih pretvorijo v mehanske vibracije v zvočniku, da ustvarijo zvočne valove.
Radiofrekvenčni spekter je sorazmerno majhen del elektromagnetnega (EM) spektra. Univerza v Rochesteru je spekter EM na splošno razdeljen na sedem regij, da bi se zmanjšala valovna dolžina in povečala energija in frekvenca. Pogoste oznake so radijski valovi, mikrovalovne pečice, infrardeči (IR), vidna svetloba, ultravijolični (UV), rentgenski in gama žarki.
Po podatkih NASA radijski valovi imajo v EM spektru najdaljše valovne dolžine in se gibljejo od približno 0,04 palca (1 milimeter) do več kot 62 milj (100 kilometrov). Imajo tudi najnižje frekvence, od približno 3.000 ciklov na sekundo ali 3 kiloherce, do približno 300 milijard hertz ali 300 gigahercev.
Radijski spekter je omejen vir in ga pogosto primerjajo s kmetijskimi zemljišči. Tako kot morajo kmetje organizirati svojo zemljo, da dosežejo najboljšo letino glede količine in sorte, mora biti radijski spekter razdeljen med uporabnike na najučinkovitejši način, poroča British Broadcasting Corp. (BBC). V ZDA nacionalna uprava za telekomunikacije in informacije v Ministrstvu za trgovino Združenih držav upravlja razporeditev frekvenc po radijskem spektru.
Odkritje
Škotski fizik James Clerk Maxwell, ki je v 1870-ih razvil enotno teorijo o elektromagnetizmu, je napovedal obstoj radijskih valov, poroča nacionalna knjižnica Škotske. Leta 1886 je nemški fizik Heinrich Hertz uporabil Maxwellove teorije pri proizvodnji in sprejemu radijskih valov. Hertz je za ustvarjanje elektromagnetnih valov uporabil preprosta domača orodja, vključno z indukcijsko tuljavo in Leydenovim kozarcem (zgodnja vrsta kondenzatorja, sestavljenega iz steklenega kozarca s plastmi folije znotraj in zunaj). Hertz je postal prva oseba, ki je oddajala in sprejemala nadzorovane radijske valove. Ameriško združenje za napredek znanosti v njegovo čast imenuje enoto frekvence EM valovanja - en cikel na sekundo.
Pasovi radijskih valov
Nacionalna uprava za telekomunikacije in informacije na splošno deli radijski spekter na devet pasov:
.tg {meja-kolaps: kolaps; omejitev meje: 0; barva meja: #ccc;} .tg td {font-family: Arial, sans-serif; font-size: 14px; oblazinjenje: 10px 5px; border- slog: trdna; širina obrobe: 0px; preliv: skrita; prelom besede: normalno; barva obrobe: #ccc; barva: # 333; barva ozadja: #fff;} .tg th {družina pisav: Arial, sans-serif; velikost pisave: 14px; teža pisave: običajna; oblazinjenje: 10px 5px; slog obrobe: trdno; širina obrobe: 0px; preliv: skrita; prelom besed: normalen; barva obrobe: #ccc; barva: # 333; barva ozadja: # f0f0f0;} .tg .tg-mcqj {font-weight: bold; barva obrobe: # 000000; poravnava besedila: levo; navpična poravnava: vrh} .tg .tg- 73oq {obrobna barva: # 000000; poravnava besedila: levo; navpična poravnava: vrh}
| Band | Frekvenčni razpon | Razpon valovne dolžine |
|---|---|---|
| Izredno nizka frekvenca (ELF) | <3 kHz | > 100 km |
| Zelo nizka frekvenca (VLF) | 3 do 30 kHz | 10 do 100 km |
| Nizka frekvenca (LF) | 30 do 300 kHz | 1 m do 10 km |
| Srednja frekvenca (MF) | 300 kHz do 3 MHz | 100 m do 1 km |
| Visoka frekvenca (HF) | 3 do 30 MHz | 10 do 100 m |
| Zelo visoka frekvenca (VHF) | 30 do 300 MHz | 1 do 10 m |
| Ultra visoke frekvence (UHF) | 300 MHz do 3 GHz | 10 cm do 1 m |
| Super visoke frekvence (SHF) | 3 do 30 GHz | 1 do 1 cm |
| Izredno visoka frekvenca (EHF) | 30 do 300 GHz | 1 mm do 1 cm |
Nizke do srednje frekvence
Radijski valovi ELF, ki so najnižji od vseh radijskih frekvenc, imajo dolg doseg in so uporabni pri prodiranju v vodo in skale za komunikacijo s podmornicami ter znotraj min in jam. Najmočnejši naravni vir valov ELF / VLF je strela, poroča Stanford VLF Group. Valovi, ki nastanejo pri udaru strele, se lahko odbijajo med Zemljo in ionosfero (atmosferska plast z visoko koncentracijo ionov in prostih elektronov), poroča Phys.org. Te motnje strele lahko izkrivljajo pomembne radijske signale, ki potujejo do satelitov.
Radiofrekvenčni pasi LF in MF vključujejo pomorski in letalski radio ter komercialni AM (amplitudni modulacijski) radio, poroča RF Page. AM radijski frekvenčni pasovi padejo med 535 kilohercev na 1,7 megaherca, piše v poročilu How Stuff Works. AM radio ima dolg doseg, zlasti ponoči, ko je ionosfera boljša preusmeritev valov nazaj na zemljo, vendar je podvržena motnjam, ki vplivajo na kakovost zvoka. Ko je signal delno blokiran - na primer zgradba s kovinsko steno, kot je nebotičnik -, se glasnost zvoka ustrezno zmanjša.
Višje frekvence
HF, VHF in UHF pasovi vključujejo FM radio, televizijski zvok, javni radio, mobilne telefone in GPS (globalni sistem za določanje položaja). Ti pasovi običajno uporabljajo "frekvenčno modulacijo" (FM) za kodiranje ali vtis avdio ali podatkovnega signala na nosilni val. Pri frekvenčni modulaciji amplituda (največji obseg) signala ostane konstantna, frekvenca pa je višja ali nižja s hitrostjo in velikostjo, ki ustreza zvočnemu ali podatkovnemu signalu.
FM ima boljšo kakovost signala kot AM, ker okoljski dejavniki ne vplivajo na frekvenco, na kakšen način vplivajo na amplitudo, sprejemnik pa ignorira spremembe v amplitudi, dokler signal ostane nad minimalnim pragom. Frekvence FM radia se gibljejo med 88 megaherci in 108 megaherci, piše v poročilu How Stuff Works.
Kratkotalasni radio
Radijski kratki valovi uporabljajo frekvence v frekvenčnem pasu HF, od približno 1,7 megaherca do 30 megahercev, je sporočilo Nacionalno združenje kratkoročnih valov (NASB). V tem območju je spekter kratkega valovanja razdeljen na več segmentov, od katerih so nekateri namenjeni rednim radiodifuzijskim postajam, kot so Glas Amerike, British Broadcasting Corp. in Glas Rusije. Po vsem svetu obstaja več sto kratkoročnih valov, poroča NASB. Kratko valovne postaje lahko slišite na tisoče kilometrov, ker signali odbijejo ionosfero in se stotine ali tisoče kilometrov odvrnejo nazaj od začetka.
Najvišje frekvence
SHF in EHF predstavljata najvišje frekvence v radijskem pasu in včasih veljajo za del mikrovalovnega pasu. Molekule v zraku te absorbirajo te frekvence, kar omejuje njihov doseg in uporabo. Vendar pa njihove kratke valovne dolžine omogočajo usmerjanje signalov v ozkih snopih s paraboličnimi antenami (satelitske antene). To omogoča, da med fiksnimi lokacijami potekajo komunikacije z visoko pasovno širino kratkega dosega.
SHF, na katerega zrak vpliva manj kot EHF, se uporablja za aplikacije kratkega dosega, kot so Wi-Fi, Bluetooth in brezžični USB (univerzalni serijski vodnik). SHF lahko deluje samo v smeri vidnih poti, saj valovi ponavadi odbijajo predmete, kot so avtomobili, čolni in letala, poroča RF page. In ker valovi odbijajo predmete, se lahko SHF uporablja tudi za radarje.
Astronomski viri
Zunanji prostor je prepreden z viri radijskih valov: planeti, zvezde, oblaki plina in prahu, galaksije, pulsarji in celo črne luknje. S preučevanjem le-teh lahko astronomi spoznajo gibanje in kemično sestavo teh kozmičnih virov, pa tudi procese, ki povzročajo te emisije.
Radioteleskop "vidi" nebo zelo drugače, kot se kaže v vidni svetlobi. Namesto da bi videl točkovne zvezde, radioteleskop pobere oddaljene pulzare, območja, ki tvorijo zvezde in ostanke supernove. Radioteleskopi lahko zaznajo tudi kvazare, kar je kratko za skorajzvezdne radijske vire. Kvazar je neverjetno svetlo galaktično jedro, ki ga poganja supermasivna črna luknja. Kvazarji sevajo energijo široko po spektru EM, vendar ime izvira iz dejstva, da prvi prepoznani kvazarji oddajajo večinoma radijsko energijo. Kvazarji so zelo energični; nekateri oddajajo 1000-krat več energije kot celotna Mlečna pot.
Radio-astronomi pogosto kombinirajo več manjših teleskopov ali sprejemnih posod v niz, da bi naredili bolj jasno ali večjo ločljivost radijske slike, navaja dunajska univerza. Na primer, radijski teleskop Very Large Array (VLA) v Novi Mehiki sestavlja 27 anten, razporejenih v velikem vzorcu "Y", ki je dolg 22 kilometrov.
Ta članek je 27. februarja 2019 posodobil sodelavec Science Science Traci Pedersen.
