Радио вълните са вид електромагнитно излъчване, най-известен с използването им в комуникационни технологии, като телевизия, мобилни телефони и радиостанции. Тези устройства получават радиовълни и ги преобразуват в механични вибрации в високоговорителя, за да създават звукови вълни.
Радиочестотният спектър е сравнително малка част от електромагнитния (ЕМ) спектър. ЕМ спектърът обикновено е разделен на седем региона в реда на намаляване на дължината на вълната и увеличаване на енергията и честотата, според университета в Рочестър. Общите наименования са радиовълни, микровълни, инфрачервена (IR), видима светлина, ултравиолетова (UV), рентгенови лъчи и гама-лъчи.
Радио вълните имат най-дългите дължини на вълната в ЕМ спектъра, според НАСА, вариращи от около 0,04 инча (1 милиметър) до повече от 62 мили (100 километра). Те имат и най-ниските честоти, от около 3000 цикъла в секунда, или 3 килогерца, до около 300 милиарда херца или 300 гигагерца.
Радиоспектърът е ограничен ресурс и често се сравнява с земеделските земи. Точно както фермерите трябва да организират земята си, за да постигнат най-добрата реколта по отношение на количеството и разнообразието, радиочестотният спектър трябва да бъде разделен между потребителите по най-ефективния начин, според British Broadcasting Corp. (BBC). В САЩ Националната администрация за далекосъобщения и информация в Министерството на търговията на САЩ управлява разпределението на честотата по радиочестотния спектър.
Откритие
Шотландският физик Джеймс Клерк Максуел, който през 1870 г. разработи унифицирана теория за електромагнетизма, предвиди съществуването на радиовълни, според Националната библиотека на Шотландия. През 1886 г. Хайнрих Херц, немски физик, прилага теориите на Максуел при производството и приемането на радиовълни. Херц използва прости домашно приготвени инструменти, включително индукционна намотка и лейденски буркан (ранен тип кондензатор, състоящ се от стъклен буркан със слоеве фолио както отвътре, така и отвън), за да създаде електромагнитни вълни. Херц стана първият човек, който предава и приема контролирани радиовълни. Единицата за честота на ЕМ вълна - един цикъл в секунда - се нарича херц, в негова чест, според Американската асоциация за напредък на науката.
Групи радиовълни
Националната администрация за далекосъобщения и информация обикновено разделя радиочестотния спектър на девет диапазона:
.tg {border-колапс: колапс; разстояние между границите: 0; цвят на границата: #ccc;} .tg td {font-family: Arial, sans-serif; font-size: 14px; padding: 10px 5px; border- стил: плътно; ширина на границата: 0px; преливник: скрит; прекъсване на думите: нормално; цвят на границата: #ccc; цвят: # 333; цвят на фона: #fff;} .tg th {font-family: Arial, sans-serif; размер на шрифта: 14px; тегло на шрифта: нормален; подплънки: 10px 5px; стил на границата: твърд; ширина на границата: 0px; преливник: скрит; прекъсване на думи: нормално; цвят на границата: #ccc; цвят: # 333; фон-цвят: # f0f0f0;} .tg .tg-mcqj {font-weight: bold; border-color: # 000000; подравняване на текст: вляво; вертикално подравняване: отгоре} .tg .tg- 73oq {границите цвят: # 000000; текст подравняване: ляво вертикално подравняване: най}
| Банда | Честотен диапазон | Диапазон на дължината на вълната |
|---|---|---|
| Изключително ниска честота (ELF) | <3 kHz | > 100 км |
| Много ниска честота (VLF) | 3 до 30 kHz | 10 до 100 км |
| Ниска честота (LF) | 30 до 300 kHz | 1 м до 10 км |
| Средна честота (MF) | 300 kHz до 3 MHz | 100 м на 1 км |
| Висока честота (HF) | 3 до 30 MHz | 10 до 100 m |
| Много висока честота (УКВ) | 30 до 300 MHz | 1 до 10 m |
| Свръхвисока честота (UHF) | 300 MHz до 3 GHz | 10 см до 1 м |
| Супер висока честота (SHF) | 3 до 30 GHz | 1 до 1 cm |
| Изключително висока честота (EHF) | 30 до 300 GHz | 1 мм до 1 см |
Ниски до средни честоти
Радио вълните ELF, най-ниските от всички радиочестоти, имат дълъг обхват и са полезни за проникване във вода и скали за комуникация с подводници и вътре в мини и пещери. Най-мощният природен източник на вълни ELF / VLF е мълния, според Stanford VLF Group. Вълните, получени от удари на мълния, могат да отскачат напред-назад между Земята и йоносферата (атмосферният слой с висока концентрация на йони и свободни електрони), според Phys.org. Тези светкавични смущения могат да изкривят важни радиосигнали, пътуващи до спътници.
Радио лентите LF и MF включват морски и авиационни радиостанции, както и комерсиално AM (амплитудна модулация) радио, според RF Page. AM честотните ленти падат между 535 килогерца до 1,7 мегагерца, според How Stuff Works. AM радио има дълъг обхват, особено през нощта, когато йоносферата е по-добре да пречупва вълните обратно към земята, но е обект на смущения, които влияят на качеството на звука. Когато сигнал е частично блокиран - например от сграда с метални стени като небостъргач - силата на звука се намалява съответно.
По-високи честоти
HF, VHF и UHF групите включват FM радио, излъчван телевизионен звук, радио за обществени услуги, мобилни телефони и GPS (глобална система за позициониране). Тези диапазони обикновено използват "честотна модулация" (FM), за да кодират или впечатляват аудио или данни сигнал върху носещата вълна. При честотната модулация амплитудата (максималната степен) на сигнала остава постоянна, докато честотата варира по-висока или по-ниска със скорост и величина, съответстваща на аудио или сигнала за данни.
FM води до по-добро качество на сигнала в сравнение с AM, тъй като факторите на околната среда не влияят на честотата, както влияят на амплитудата, а приемникът игнорира промените в амплитудата, стига сигналът да остане над минималния праг. Честотите на FM радиото падат между 88 мегагерца и 108 мегагерца, според How Stuff Works.
Радио с къси вълни
Радио късите вълни използват честоти в HF диапазона, от около 1,7 мегагерца до 30 мегагерца, според Националната асоциация на радиоразпръсквачите с къси вълни (NASB). В този диапазон спектърът на късите вълни е разделен на няколко сегмента, някои от които са посветени на редовни радиопредавателни станции, като Гласът на Америка, British Broadcasting Corp. и Гласът на Русия. В целия свят има стотици станции с къси вълни според NASB. Станциите с къси вълни могат да се чуят на хиляди мили, защото сигналите отскачат от йоносферата и се връщат обратно на стотици или хиляди мили от своята точка на произход.
Най-високи честоти
SHF и EHF представляват най-високите честоти в радиочестотната лента и понякога се считат за част от радиочестотната лента. Молекулите във въздуха са склонни да поемат тези честоти, което ограничава техния обхват и приложения. Въпреки това, техните къси дължини на вълната позволяват сигналите да бъдат насочвани в тесни лъчи от параболични антени (сателитни антени). Това позволява да се осъществяват комуникации с висока честотна лента на къси разстояния между фиксирани места.
SHF, който се влияе по-малко от въздуха от EHF, се използва за приложения с малък обхват, като Wi-Fi, Bluetooth и безжичен USB (универсална серийна шина). SHF може да работи само в пътеки с гледка, тъй като вълните са склонни да отскачат от обекти като автомобили, лодки и самолети, според RF страницата. И тъй като вълните отскачат от обектите, SHF може да се използва и за радари.
Астрономически източници
Космическото пространство изобилства от източници на радиовълни: планети, звезди, газови и прашни облаци, галактики, пулсари и дори черни дупки. Изучавайки ги, астрономите могат да научат за движението и химичния състав на тези космически източници, както и за процесите, които причиняват тези емисии.
Радио телескопът „вижда“ небето много по-различно, отколкото се вижда във видима светлина. Вместо да вижда точковидни звезди, радиотелескоп вдига далечни пулсари, звездообразуващи региони и остатъци от свръхнови. Радио телескопите също могат да открият квазари, което е кратко за квазизвезден радиоизточник. Квазарът е невероятно ярко галактическо ядро, захранвано от супермасивна черна дупка. Квазарите излъчват енергия широко в ЕМ спектъра, но името идва от факта, че първите идентифицирани квазари излъчват предимно радиоенергия. Квазарите са силно енергични; някои излъчват 1000 пъти повече енергия от целия Млечен път.
Радиоастрономите често комбинират няколко по-малки телескопа или получават чинии в масив, за да направят по-ясно радио или изображение с по-висока разделителна способност, според Университета на Виена. Например, радиотелескопът Very Large Array (VLA) в Ню Мексико се състои от 27 антени, подредени в огромен образец „Y“, който е 22 мили (36 километра) напречен.
Тази статия е актуализирана на 27 февруари 2019 г. от сътрудника на науката на живо Traci Pedersen.
