Rádiové vlny sú typom elektromagnetického žiarenia, ktoré je najlepšie známe pre použitie v komunikačných technológiách, ako sú televízia, mobilné telefóny a rádiá. Tieto zariadenia prijímajú rádiové vlny a prevádzajú ich na mechanické vibrácie v reproduktore, aby vytvorili zvukové vlny.
Rádiofrekvenčné spektrum je relatívne malá časť elektromagnetického (EM) spektra. Podľa University of Rochester je EM spektrum všeobecne rozdelené do siedmich oblastí podľa klesajúcej vlnovej dĺžky a zvyšovania energie a frekvencie. Bežné označenia sú rádiové vlny, mikrovlny, infračervené (IR), viditeľné svetlo, ultrafialové (UV), röntgenové žiarenie a gama lúče.
Rádiové vlny majú podľa agentúry NASA najdlhšie vlnové dĺžky v EM spektre v rozsahu od asi 0,04 palca (1 milimeter) do viac ako 62 kilometrov (100 kilometrov). Majú tiež najnižšie frekvencie, od asi 3 000 cyklov za sekundu alebo od 3 kilohertz do asi 300 miliárd hertzov alebo 300 gigahertzov.
Rádiové spektrum je obmedzeným zdrojom a často sa porovnáva s poľnohospodárskou pôdou. Rovnako ako poľnohospodári musia organizovať svoju pôdu, aby dosiahli čo najlepšiu úrodu, pokiaľ ide o množstvo a rozmanitosť, musí sa podľa British Broadcasting Corp. (BBC) rádiové spektrum rozdeliť medzi používateľov čo najefektívnejším spôsobom. V USA spravuje Národná správa telekomunikácií a informácií v rámci Ministerstva obchodu USA prideľovanie frekvencií v rádiovom spektre.
Objav
Škótsky fyzik James Clerk Maxwell, ktorý vyvinul jednotnú teóriu elektromagnetizmu v 70. rokoch 20. storočia, predpovedal existenciu rádiových vĺn. V roku 1886 nemecký fyzik Heinrich Hertz aplikoval Maxwellove teórie na výrobu a príjem rádiových vĺn. Hertz použil jednoduché domáce nástroje, vrátane indukčnej cievky a Leydenovej nádoby (skorý typ kondenzátora pozostávajúceho zo sklenenej nádoby s fóliovými vrstvami vnútri aj vonku) na vytváranie elektromagnetických vĺn. Hertz sa stal prvou osobou, ktorá vysielala a prijímala kontrolované rádiové vlny. Jednotka frekvencie EM vlny - jeden cyklus za sekundu - sa podľa americkej asociácie pre rozvoj vedy nazýva hertz.
Skupiny rádiových vĺn
Národná správa telekomunikácií a informácií spravidla rozdeľuje rádiové spektrum na deväť pásiem:
.tg {border-collapse: collapse; spacing: 0; border-color: #ccc;} .tg td {font-family: Arial, sans-serif; font-size: 14px; padding: 10px 5px; border- štýl: pevný; šírka okraja: 0px; pretečenie: skryté; prerušenie slov: normálne; farba okrajov: #ccc; farba: # 333; farba pozadia: #fff;} .tg th {rodina fontov: Arial, sans-serif; font-size: 14px; font-weight: normal; padding: 10px 5px; border-style: solid;; width-width: 0px; overflow: hidden; break of word: normal; border-color: #ccc; farba: # 333; farba pozadia: # f0f0f0;} .tg .tg-mcqj {font-weight: bold; border-color: # 000000; zarovnanie textu: vľavo; zvislé zarovnanie: hore} .tg .tg- 73oq {border-color: # 000000; text-align: left; vertical-align: top}
| pruh | Frekvenčný rozsah | Rozsah vlnových dĺžok |
|---|---|---|
| Extrémne nízka frekvencia (ELF) | <3 kHz | > 100 km |
| Veľmi nízka frekvencia (VLF) | 3 až 30 kHz | 10 až 100 km |
| Nízka frekvencia (LF) | 30 až 300 kHz | 1 m až 10 km |
| Stredná frekvencia (MF) | 300 kHz až 3 MHz | 100 až 1 km |
| Vysoká frekvencia (HF) | 3 až 30 MHz | 10 až 100 m |
| Veľmi vysoká frekvencia (VHF) | 30 až 300 MHz | 1 až 10 m |
| Ultra vysoká frekvencia (UHF) | 300 MHz až 3 GHz | 10 cm až 1 m |
| Super vysoká frekvencia (SHF) | 3 až 30 GHz | 1 až 1 cm |
| Mimoriadne vysoká frekvencia (EHF) | 30 až 300 GHz | 1 mm až 1 cm |
Nízke až stredné frekvencie
Rádiové vlny ELF, najnižšie zo všetkých rádiových frekvencií, majú dlhý dosah a sú užitočné pri prenikaní vody a hornín pre komunikáciu s ponorkami a vnútri baní a jaskýň. Podľa Stanford VLF Group je najsilnejším prírodným zdrojom vĺn ELF / VLF blesk. Vlny produkované údermi blesku sa môžu odraziť tam a späť medzi Zemou a ionosférou (vrstva atmosféry s vysokou koncentráciou iónov a voľných elektrónov), podľa Phys.org. Tieto poruchy blesku môžu skresliť dôležité rádiové signály cestujúce na satelity.
Rádiové pásma LF a MF zahŕňajú námorné a letecké rádioprijímače, ako aj komerčné rádiom AM (amplitúdová modulácia) podľa RF. Podľa časopisu How Stuff funguje pásmo rádiových frekvencií AM medzi 535 kilohertzami až 1,7 megahertzmi. AM rádio má dlhý dosah, najmä v noci, keď ionosféra lepšie láma vlny späť na zem, ale je vystavená rušeniu, ktoré ovplyvňuje kvalitu zvuku. Keď je signál čiastočne blokovaný - napríklad kovovou stenou, ako je mrakodrap -, hlasitosť zvuku sa zodpovedajúcim spôsobom zníži.
Vyššie frekvencie
Medzi pásma HF, VHF a UHF patrí rádio FM, rozhlasové televízne vysielanie, rozhlasové vysielanie vo verejnom záujme, mobilné telefóny a systém GPS (globálny systém určovania polohy). Tieto pásma typicky používajú „frekvenčnú moduláciu“ (FM) na kódovanie alebo dojem zvukového alebo dátového signálu na nosnú vlnu. Pri frekvenčnej modulácii zostáva amplitúda (maximálny rozsah) signálu konštantná, zatiaľ čo frekvencia sa mení vyššie alebo nižšie rýchlosťou a veľkosťou zodpovedajúcou zvukovému alebo dátovému signálu.
Výsledkom FM je lepšia kvalita signálu ako AM, pretože faktory prostredia neovplyvňujú frekvenciu tak, ako ovplyvňujú amplitúdu, a prijímač ignoruje zmeny amplitúdy, pokiaľ signál zostáva nad minimálnym prahom. Podľa časopisu How Stuff Frekvencia rádia FM klesá medzi 88 megahertzami a 108 megahertzmi.
Krátkovlnné rádio
Krátkovlnné rádio používa frekvencie v pásme HF, od asi 1,7 megahertz do 30 megahertz, podľa National Association of Shortwave Broadcasters (NASB). V tomto rozsahu je krátkovlnné spektrum rozdelené do niekoľkých segmentov, z ktorých niektoré sú určené pre pravidelné rozhlasové stanice, ako je napríklad Hlas Ameriky, Britské vysielacie spoločnosti a Hlas Ruska. Podľa NASB sú na celom svete stovky krátkovlnných staníc. Krátkovlnné stanice sa dajú počuť tisíce kilometrov, pretože signály sa odrazia od ionosféry a odrazia sa späť stovky alebo tisíce míľ od bodu svojho pôvodu.
Najvyššie frekvencie
SHF a EHF predstavujú najvyššie frekvencie v rádiovom pásme a niekedy sa považujú za súčasť mikrovlnného pásma. Molekuly vo vzduchu majú tendenciu absorbovať tieto frekvencie, čo obmedzuje ich dosah a použitie. Ich krátke vlnové dĺžky však umožňujú smerovanie signálov v úzkych lúčoch anténami parabolickej antény (satelitné antény antény). To umožňuje, aby medzi pevnými miestami nastala komunikácia s veľkou šírkou pásma krátkeho dosahu.
SHF, ktorý je menej ovplyvňovaný vzduchom ako EHF, sa používa pre aplikácie s krátkym dosahom, ako sú Wi-Fi, Bluetooth a bezdrôtové USB (univerzálna sériová zbernica). SHF môže fungovať iba v priamej viditeľnej dráhe, pretože vlny majú tendenciu odraziť sa od predmetov, ako sú autá, lode a lietadlá, v súlade s RF Page. A pretože vlny odrážajú objekty, SHF sa dá použiť aj na radar.
Astronomické zdroje
Vonkajší priestor sa hemží zdrojmi rádiových vĺn: planéty, hviezdy, oblaky plynov a prachu, galaxie, pulzary a dokonca aj čierne diery. Ich štúdiom sa môžu astronómovia dozvedieť o pohybe a chemickom zložení týchto kozmických zdrojov, ako aj o procesoch, ktoré tieto emisie spôsobujú.
Rádioteleskop „vidí“ oblohu veľmi odlišne, ako sa javí vo viditeľnom svetle. Namiesto toho, aby rádioteleskop videl bodové hviezdy, zachytil vzdialené pulzary, oblasti tvoriace hviezdy a zvyšky supernovy. Rádiové teleskopy môžu tiež detekovať kvázary, ktoré sú krátke pre kvázi-hviezdicový zdroj rádia. Kvazar je neuveriteľne jasné galaktické jadro poháňané supermasívnou čiernou dierou. Kvazary vyžarujú energiu v celom spektre EM, ale názov pochádza zo skutočnosti, že prvé identifikované kvázary emitujú väčšinou rádiovú energiu. Kvazary sú vysoko energetické; niektorí emitujú 1 000-krát toľko energie ako celá Mliečna dráha.
Rádio astronómovia často kombinujú niekoľko menších ďalekohľadov alebo prijímajúcich misky do poľa, aby sa podľa Univerzitnej univerzity vo Viedni vytvoril jasnejší obraz s vyšším rozlíšením. Napríklad rádioteleskop Very Large Array (VLA) v Novom Mexiku pozostáva z 27 antén usporiadaných do obrovského tvaru „Y“, ktorý má priemer 36 kilometrov.
Tento článok bol aktualizovaný 27. februára 2019 prispievateľom živej vedy Traci Pedersen.
