Radijo bangos

RADIJO bangosLukas Virketis 2E

Turinys1. Radijo baga – kas tai? Kas ją atrado? 2. Radijo bangos ilgiai ir savybės.3. Radijas, radijo ryšys.4. Radijo bangų virpesiai.5. Radijo ryšio rūšys.6. Radioastronomija.7. Radioteleskopas.8. Bevielis ryšys – Wi-Fi.9. Kaip radijo bangos įveikia sienas.10. Radijo bangų sklidimas atmosferoje.11. Poveikis sveikatai.

Kintamų elektrinio ir magnetinio laukų sklidimas aplinka vadinamas elektromagnetine banga .

1864 metais elektromagnetinių bangų egzistavimą teoriškai numatė Džeimsas Klarkas Maksvelas. Eksperimentiškai elektromagnetines bangas atrado vokiečių fizikas Heinrichas Hercas. Priklausomai nuo bangos ilgio, elektromagnetinės bangos skirstomos į kelis diapazonus : gama spinduliai, rentgeno spinduliai, ultravioletiniai spinduliai, šviesa, infraraudonieji spinduliai, mikrobangos bei radijo bangos.

Džeimsas Klarkas Maksvelas

Sukūrė elektromagnetinio lauko teoriją, suformuluotą keliomis matematinėmis lygtimis. Jomis remdamasis, padarė išvadą, kad kintamasis elektrinis laukas ir kintamasis magnetinis laukas yra glaudžiai tarpusavyje susiję ir kartu sudaro elektromagnetinę bangą, sklindančia šviesos greičiu. (angl. James Clark Maxwell;

1831–1879 m.) – įžymus anglų fizikas.

Heinrichas Rudolfas Hercas

Heinrichas Hercas pirmasis gavo elektromagnetines bangas, kurių buvimą teoriškai nuspėjo Robertas Maksvelas. Elektromagnetinių bangų savybių tyrinėjimai, kuriuos Hercas atliko, parodė, kad šioms bangoms taikomi tie patys dėsniai, kaip ir šviesos bangoms. Šis atradimas patvirtino elektromagnetinę šviesos teoriją.

(vok. Heinrich Rudolf Hertz, 1857 m. vasario 22 d. – 1894 m. sausio 1 d.) – įžymus vokiečių fizikas.

Radijo banga Radijo banga – elektromagnetinė banga, kurios

dažnis 3-109Hz, o ilgis 0,3-108m. Radijo bangos keliauja (sklinda) oru bei vakuumu visiškai vienodai nereikalaudamos papildomos energijos.

Radijo bangos atsiranda bet kada, kai krūvį turinti dalelė juda su pagreičiu radijo dažniu.

Už radijo bangas trumpesnės elektromagnetinės bangos – gama spinduliai, rentgeno spinduliai, infraraudonieji spinduliai ir ultravioletiniai spinduliai ir regimoji šviesa matoma žmonių.

Elektromagnetinių bangų spektras

Radijo bangų spektrasPavadinimas Dažnis ir bangos ilgis Naudojimo pavyzdžiai

Ekstremaliai žemas dažnis 3–30 Hz100,000 km – 10,000 km

Bendravimas su povandeniniais laivais.

Superžemas dažnis 30–300 Hz10,000 km – 1000 km

Bendravimas su povandeniniais laivais.

Ultražemas dažnis 300–3000 Hz1000 km – 100 km

Bendravimas su požeminėmis slėptuvėmis.

Labai žemas dažnis 3–30 kHz100 km – 10 km

Bendravimas su povandeniniais laivais, bevielis širdies darbo stebėjimas, radijo švyturiai gelbėjimuisi iš sniego lavinų.

Žemas dažnis 30–300 kHz10 km – 1 km

Radijo navigacija, laiko signalai, AM radijo ilgų bangų transliavimas.

Vidutinis dažnis 300–3000 kHz1 km – 100 m

AM radijo (vidutinių bangų) transliavimas

Aukštas dažnis 3–30 MHz100 m – 10 m

trumpų bangų transliacija, bendravimas „per horizontą“ su orlaiviais.

Labai aukštas dažnis 30–300 MHz10 m – 1 m

FM radijas, televizijos transliacija, tiesioginis žemė-lėktuvas, lėktuvas-žemė bendravimas

Ultraaukštas dažnis 300–3000 MHz1 m – 100 mm

Televzijos transliacija, mikrobangų krosnelės, mobilieji telefonai, bevielis LAN, Bluetooth, GPS

Superaukštas dažnis 3–30 GHz100 mm – 10 mm

Mikrobangų įrenginiai, bevielis LAN, dauguma modernių radarų

Ekstremaliai aukštas dažnis 30–300 GHz10 mm – 1 mm

Radijo astronomija, didelio greičio mikrobangų radijo transliavimas.

Kai radijo banga pasiekia laidininką, ji sukelia kintamą elektros srovę (įtampą), kuri, jei reikia, gali būti elektronikos sustiprinta. Paprasčiausiu atveju siųstuvas periodiškai nutraukia bangų spinduliavimą, tokiu būdu perduodamas trumpus bei ilgus impulsus (Morzės abėcėlė).

Perduodant garsą, radijo bangos stiprumas (amplitudinė moduliacija) arba jos dažnis (dažnuminė  moduliacija) sutartose ribose keičiasi žemesnio (garsinio) signalo dažnio taktu.

Radijo bangų sklidimasRadijo bangos sklinda trimis pagrindiniais būdais:• Tiesia linija (kai nėra kliūčių,

arba taip sklinda trumpabangis spinduliavimas).

• Atspindėdamos pakaitomis tai nuo jonosferos, tai nuo Žemės paviršiaus (taip sklinda 3 MHz - 30 MHz radijo bangos).

• Užlinkdamos už Žemės paviršiaus (taip daugiausia sklinda didžiausio ilgio radijo bangos).

Jonosfera yra labai svarbi radijo bangoms, nes ji susideda iš trijų (F, E, D) sluoksnių. D sluoksnis sugeria ilgas (AM) radijo bangas, tačiau naktį D sluoksnis išnyksta, todėl F ir E sluoksniai gali atspindėti bangas.

Radijo bangų savybės• Yra skersinės bangos.

• Atspindys;

• Lūžimas;

• Difrakcija;

• Interferencija;

• Energijos pernešimas.

Radijas Pirmąjį radiją 1895 m.

sukūrė italų fizikas ir išradėjas Guljelmas Markonis. > Radijo imtuvas

Radijo ryšysRadijo ryšys - informacijos perdavimas ir priėmimas radijo

bangomis ir mikro bangomis.

Svarbiausi radijo ryšio elementai yra siųstuvas, imtuvas ir retransliatorius. > Radijo siųstuvas

AM ir FM Dažniausiai naudojamos dvi moduliacijos rūšys:

amplitudinė moduliacija (AM) ir dažninė moduliacija (FM):

AM atveju kinta radijo bangos amplitudė (nešančiosios aukštis).FM atveju keičiamas bangos dažnis (atstumas tarp bangų nešančiojoje). Ši moduliacijos rūšis tarsi apsaugota nuo išorinių trukdžių, taip pat turi daug geresnį dinaminį diapozoną.

Radijo ryšio principas1. Siųstuvo antenoje sukuriami aukšto dažnio

elektromagnetiniai virpesiai.2. Elektromagnetiniai virpesiai erdvėje apie

anteną sukuria į visas puses plintančią tokio pat dažnio elektromagnetinę bangą.

3. Imtuvo antenoje elektromagnetinė banga indukuoja tokio pat dažnio elektromagnetinius virpesius, kurie ir yra užfiksuojami.

4. Mikrofone garsas (kalba, muzika ir pan.) paverčiamas žemo dažnio elektromagnetiniais virpesiais.

Radijo ryšiui naudojami aukštojo dažnio neslopinomieji elektromagnetiniai virpesiai. Juos sukelia puslaidininkinis aukštojo dažnio generatorius.

Šį generatorių sudaro virpesių kontūras, srovės šaltinis, tranzistorius, ritė (Li), turintį indukcinį ryšį su virpesių kontūru.

Moduliuotojo dažnio virpesiai Moduliuotojo dažnio virpesiai yra geresnės

kokybės nei moduliuotosios amplitudės.

Norint išgirsti šiuos moduliuotojo dažnio virpesius reikia imtuve nuo jų atskirti žemojo (garsinio) dažnio virpesius. Šis procesas vadinamas detektavimu.

Aukšto dažnio virpesiaiNešančiaisiais virpesiais vadiname aukšto

dažnio elektromagnetinius virpesius, kuriais perduodame garsą.

Telefoninis ryšysTelefoniniui ryšiui taikomi du moduliavimo

būdai:

• amplitudės moduliavimas - aukštojo dažnio virpesių amplitudės keitimas garsiniu dažniu;

• dažnio moduliavimas - aukštojo dažnio virpesių dažnio keitimas garsiniu dažniu.

Garsinio dažnio ir moduliuotieji virpesiai

Radijo ryšio rūšys Telegrafo ryšys – tai informacijos perdavimo

elektros impulsais būdas. Šis ryšys palaikomas ilgosiomis radijo bangomis.

Telefono ryšys– tai garso perdavimas radijo bangomis: trumposiomis ir ultratrumposiomis.

Telefono ryšio struktūrinė schema

Televizinis ryšys – judamų ir nejudamų objektų atvaizdų perdavimas per atstumą elektromagnetinėmis bangomis.

Televizinio ryšio struktūrinė schema

Radiolokacija – objektų aptikimas ir atstumo iki jų nustatymas naudojant elektromagnetines bangas: ultratrumpąsias radijo bangas ir mikrobangas. > Radiolokacija

Svarbiausios radiolokatoriaus dalys yra siųstuvas ir imtuvas:

s – atstumas iki objekto;

c – šviesos greitis;

t – laikas, praėjęs nuo signalo pasiuntimo iki priėmimo momento.

2

cts

1. Siųstuvas siunčia į taikinį siauru pluoštu elektromagnetines bangas, kurios nuo to taikinio atspindi;

2. Imtuvas priima taikinio atspindėtas elektromagnetines bangas.

Radioastronomija Radioastronomija - astronomijos šaka,

nagrinėjanti kosminių kūnų išspinduliuotas arba atspindėtas radijo bangas.

Kosminių šaltinių radijo spinduliavimas tiriamas radioteleskopais.

Radioteleskopas – dangaus kūnų skleidžiamas radijo bangas priimantis teleskopas. >>>

Radioastronomija tiria kosminius radijo bangų šaltinius ir juose vykstančius reiškinius. Tiria dujinius ūkus, molekulinius debesis, supernovų liekanas, pulsarus, kvazarus, galaktikas, mikro banginį foną, kai kurias žvaigždes (Saulę).

Radioastronomijos rezultatus aiškina astrofizika. Šis mokslas yra labai svarbus, nes leidžia tyrinėti daug tolimesnius Visatos kampelius, nei naudojantis vien regimąja šviesa.

Kvazarai Dujinis ūkas

Supernova

Karlas Janskis JAV radijo inžinierius,

1931 m. atsitiktinai atradęs kosmines radijo bangas. Tirdamas atmosferos trukdymus, jis pastebėjo, kad dalis radijo triukšmų sklinda iš Paukščių Tako.

Prieš II pas. karą amerikietis G. Reberis pagamino pirmąjį paraboloidinį radioteleskopą ir sudarė pirmąjį Paukščių Tako radijo žemėlapį. >>>

Per II pasaulinį karą anglas Per II pasaulinį karą anglas Dž. Dž. S. HėjusS. Hėjus su savo mokslininkų su savo mokslininkų grupe nustatė, kad triukšmus grupe nustatė, kad triukšmus radijo aparatūroje sukelia ne radijo aparatūroje sukelia ne vokiečių siųstuvai, o radijo vokiečių siųstuvai, o radijo bangas skleidžianti Saulė. bangas skleidžianti Saulė. Imti konstruoti radioteleskopai, atsirado nauja mokslo šaka - radioastronomija.

Radioteleskopas Radioteleskopai, kaip ir optiniai teleskopai, susideda iš

parabolinio veidrodžio (vadinamo antena), tiesioginiame židinyje esančio radijo bangų imtuvo – radiometro ir, dažniausiai, gelžbetoninio statinio, laikančio visą radioteleskopą.

Kuo ilgesnės bangos priimamos, tuo šiurkštesnis gali būti radioteleskopo naudojamas paviršius. Milimetrinėms bangoms priimti turi būti naudojamas vientisas veidrodis, o metrinėms užtenka vielinio tinklo. Radiometro priimamas signalas yra stiprinamas, kaupiamas ir registruojamas magnetinėse juostose arba kompiuterių diskuose. Signalo stiprumas priklauso nuo parabolinio reflektoriaus – antenos – dydžio.

Jų dėka mums žinomi pulsarai ir kvazarai, išsiaiškinta, kad yra radijo galaktikų, kad nestiprias radijo bangas spinduliuoja ir kai kurie Saulės sistemos kūnai (pvz., Jupiteris).

Didžiausias pasaulyje radioteleskopas – RATAN 600 (Rusija), turintis 576 m skersmens anteną.

Wi-Fi Tai bevielio ryšio technologija, leidžianti realizuoti

duomenų perdavimo tinklus panaudojant plačiajuostį radijo ryšį. Wi-Fi technologija naudojama komunikacijų sprendimams realizuoti. Jos dėka bevielio ryšio įrenginiai gali būti sujungiami į vietinį kompiuterių tinklą, prijungiami prie prieigos taško – mašrutizatoriaus, užtikrinančio prieigą prie interneto resursų. Interneto paslaugų tiekėjai bevielio ryšio įrenginius naudoja tarptinkliniams ryšiams realizuoti, sujungiant kompiuterių tinklus, esančius atskiruose pastatuose ar gyvenvietėse. Maksimalus patikimo bevielio ryšio atstumas tarp dviejų Wi-Fi įrenginių labai priklauso nuo pastarųjų techninių parametrų ir aplinkos sąlygų - jis gali skirtis nuo keliolikos metrų iki kelių šimtų kilometrų.

Wi-Fi technologijos palaikymas įdiegtas visose populiariausiose operacinėse sistemose, bevielio ryšio įranga komplektuojama daugelyje šiuolaikinių nešiojamų bei delninių kompiuterių, kai kuriuose mobiliuose telefonuose.

Interneto prieigos taškai įrengti daugelyje viešųjų vietų - degalinėse, viešbučiuose, restoranuose, oro uostuose, geležinkelio stotyse, parduotuvėse, klubuose, bibliotekose, pėsčiųjų alėjose.

Bevielio ryšio išsidėstymas

WiFi privalumai ir trūkumai• Wi-Fi bevielis ryšys suteikia galimybę per atstumą

prisijungti prie kompiuterių tinklo;• Wi-Fi bevielis ryšys suteikia galimybę vartotojui

judėti kartu su kompiuteriu, neprarandant ryšio; • Wi-Fi bevielis ryšys leidžia greitai ir nebrangiai

išplėsti kompiuterių tinklus kai technologijos, kurių realizacijai reikalingi kabeliai ar šviesolaidžiai, yra ekonomiškai neefektyvios;

• Bevieliam ryšiui naudojama radijo bangų spektro juosta (konkretus Ultraaukštas ar Superaukštas dažnis) gali būti užgožtas pašalinių radijo triukšmų.

Kaip radijo bangos įveikia sienas?

Radijo bangos gali sklisti kiaurai sienas, kurios sugeria šviesą, nes radijo ir šviesos bangų dažniai skiriasi. Kai radijo banga sutinka kokią nors kliūtį, pvz., sieną, ji priverčia virpėti tos kliūties elektronus. Bangai pasiekus atomą su elektronais, kiekvienas elektronas reaguoja panašiai kaip ant mažos spyruoklės pritvirtinas rutuliukas. Kadangi spyruoklėms būdingi rezonansiniai dažniai, todėl veikiant jas dažniu, artimu rezonansiniam, net maža jėga gali padaryti didžiulį poveikį. Radijo bangų dažniai labai skiriasi nuo rezonansinių dažnių, todėl sklisdamos jos atiduoda atomams tik mažą dalį savo energijos ir gana laisvai prasiskverbia net pro storiausias sienas, tačiau dalį bangų vis dėl to sugeria. Aukšto dažnio bangos yra lengvai sugeriamos įvairių kliūčių, todėl naudojamos aukštesnio dažnio bangos.

Radijo bangų skidimas atmosferoje Saulės spinduliai jonizuoja viršutinius Žemės atmosferos

sluoksnius (neutralius atomus paverčia jonais). Dėl to susidaro jonosfera – keletas įvairiame aukštyje esančių jonizuotų dujų sluoksnių. Žemiausias iš jų yra 60-85 km aukštyje. Trumposios radijo bangos daug kartų atspindi nuo jonizuotų sluoksnių ir Žemės paviršiaus, todėl Žemėje gali nusklisti didelius atstumus.

Poveikis sveikatai Dalis medikų mano, kad mobiliojo telefono

skleidžiamos radijo bangos yra kenksmingos, ypatingai vaikams. Daugelyje nepriklausomų tyrimų buvo nustatyta, kad šios bangos padidina riziką susirgti smegenų vėžiu. Populiarioje spaudoje pasirodo nemažai straipsnių šia tema. Pavyzdžiui, anot britų medikų, auglio rizika išauga 39 %, jeigu mobiliojo ryšio telefonu intensyviai naudojamasi daugiau nei 10 metų. 2011 m. pasaulio sveikatos organizacija paskelbė, kad dažnas naudojimasis mobiliuoju telefonu padidina riziką susirgti vėžiu.