Undele radio sunt un tip de radiații electromagnetice cele mai cunoscute pentru utilizarea lor în tehnologiile de comunicare, precum televiziunea, telefoanele mobile și radiourile. Aceste dispozitive primesc unde radio și le transformă în vibrații mecanice în difuzor pentru a crea unde sonore.
Spectrul radio-frecvență este o parte relativ mică a spectrului electromagnetic (EM). Spectrul EM este în general împărțit în șapte regiuni în ordinea scăderii lungimii de undă și a creșterii energiei și a frecvenței, potrivit Universității din Rochester. Denumirile comune sunt undele radio, microundele, infraroșii (IR), lumina vizibilă, ultravioleta (UV), razele X și razele gamma.
Undele radio au cele mai lungi lungimi de undă din spectrul EM, conform NASA, variind de la aproximativ 0,04 inci (1 milimetru) până la mai mult de 62 mile (100 kilometri). De asemenea, au frecvențele cele mai mici, de la aproximativ 3.000 de cicluri pe secundă, sau 3 kilohertzi, până la aproximativ 300 de miliarde de hertzi sau 300 de gigahertzi.
Spectrul radio este o resursă limitată și este adesea comparat cu terenurile agricole. La fel cum fermierii trebuie să își organizeze pământul pentru a obține cea mai bună recoltă în ceea ce privește cantitatea și varietatea, spectrul radio trebuie împărțit între utilizatori în cel mai eficient mod, potrivit British Broadcasting Corp. (BBC). În SUA, Administrația Națională de Telecomunicații și Informații din cadrul Departamentului de Comerț al Statelor Unite gestionează alocările de frecvență de-a lungul spectrului radio.
Descoperire
Fizicianul scoțian James Clerk Maxwell, care a dezvoltat o teorie unificată a electromagnetismului în anii 1870, a prezis existența undelor radio, potrivit Bibliotecii Naționale a Scoției. În 1886, Heinrich Hertz, fizician german, a aplicat teoriile lui Maxwell la producerea și recepția undelor radio. Hertz a folosit instrumente simple de casă, inclusiv o bobină de inducție și un borcan Leyden (un tip timpuriu de condensator format dintr-un borcan de sticlă cu straturi de folie atât în interior cât și în exterior) pentru a crea unde electromagnetice. Hertz a devenit prima persoană care a transmis și primi unde radio controlate. Unitatea de frecvență a unei unde EM - un ciclu pe secundă - este numită hertz, în onoarea sa, conform Asociației Americane pentru Avansarea Științei.
Benzi de unde radio
Administrația Națională de Telecomunicații și Informații împarte în general spectrul radio în nouă benzi:
.tg {border-collapse: collapse; border-spaacing: 0; border-color: #ccc;} .tg td {font-family: Arial, sans-serif; font-size: 14px; padding: 10px 5px; border- stil: solid; border-width: 0px; overflow: ascuns; word-break: normal; border-color: #ccc; color: # 333; background-color: #fff;} .tg th {font-family: Arial, sans-serif; font-size: 14px; font-weight: normal; padding: 10px 5px; border-style: solid; border-width: 0px; overflow: hidden; word-break: normal; border-color: #ccc; color: # 333; background-color: # f0f0f0;} .tg .tg-mcqj {font-weight: bold; border-color: # 000000; align-text: left; vertical-align: top} .tg .tg- 73oq {border-color: # 000000; text-align: left; vertical-align: top}
| Grup | Interval de frecvență | Interval de lungime de undă |
|---|---|---|
| Frecvență extrem de joasă (ELF) | <3 kHz | > 100 km |
| Frecvență foarte mică (VLF) | 3 până la 30 kHz | 10 - 100 km |
| Frecvență joasă (LF) | 30 până la 300 kHz | 1 m până la 10 km |
| Frecvență medie (MF) | 300 kHz până la 3 MHz | 100 m la 1 km |
| Frecvență înaltă (HF) | 3 până la 30 MHz | 10 până la 100 m |
| Frecvență foarte mare (VHF) | 30 până la 300 MHz | 1 la 10 m |
| Frecvență ultra înaltă (UHF) | 300 MHz la 3 GHz | 10 cm la 1 m |
| Frecvență super înaltă (SHF) | 3 până la 30 GHz | 1 la 1 cm |
| Frecvență extrem de înaltă (EHF) | 30 până la 300 GHz | 1 mm până la 1 cm |
Frecvențe mici până la medii
Undele radio ELF, cele mai mici dintre toate frecvențele radio, au o rază lungă de acțiune și sunt utile în pătrunderea apei și a rocilor pentru comunicarea cu submarinele și în interiorul minelor și peșterilor. Cea mai puternică sursă naturală de unde ELF / VLF este fulgerul, potrivit grupului Stanford VLF. Undele produse de lovituri de trăsnet pot sări înapoi și înapoi între Pământ și ionosferă (stratul de atmosferă cu o concentrație mare de ioni și electroni liberi), potrivit Phys.org. Aceste tulburări de trăsnet pot denatura semnale radio importante care călătoresc către sateliți.
Benzile radio LF și MF includ radio marin și aviație, precum și radio AM (modulare de amplitudine) comercială, conform RF Page. Benzile de frecvență radio AM se încadrează între 535 kilohertz și 1,7 megahertz, conform How Stuff Works. Radio AM are o gamă lungă, în special noaptea, când ionosfera este mai bună la refractarea undelor înapoi la pământ, dar este supusă unor interferențe care afectează calitatea sunetului. Când un semnal este parțial blocat - de exemplu, de o clădire cu pereți metalici, cum ar fi un zgârie-nori, volumul sunetului este redus în consecință.
Frecvențe mai mari
Benzile HF, VHF și UHF includ radio FM, sunet de televiziune difuzat, radio de serviciu public, telefoane mobile și GPS (sistem de poziționare globală). Aceste benzi folosesc de obicei „modularea frecvenței” (FM) pentru a codifica sau impresiona un semnal audio sau de date pe unda purtătoare. În modularea frecvenței, amplitudinea (extinderea maximă) a semnalului rămâne constantă, în timp ce frecvența este variată mai mare sau mai mică la o rată și o magnitudine corespunzătoare semnalului audio sau de date.
FM are ca rezultat o calitate mai bună a semnalului decât AM, deoarece factorii de mediu nu afectează frecvența în modul în care afectează amplitudinea, iar receptorul ignoră variațiile de amplitudine atât timp cât semnalul rămâne peste un prag minim. Frecvențele radio FM se încadrează între 88 megahertz și 108 megahertz, conform How Stuff Works.
Radio cu unde scurte
Radioul cu unde scurte folosește frecvențe în banda HF, de la aproximativ 1,7 megahertz la 30 megahertz, conform Asociației Naționale a Radiodifuzoarelor cu Undă Scurtă (NASB). În cadrul acestui interval, spectrul cu unde scurte este împărțit în mai multe segmente, dintre care unele sunt dedicate posturilor de difuzare obișnuite, precum Voice of America, British Broadcasting Corp și Voice of Russia. În întreaga lume, există sute de stații cu unde scurte, potrivit NASB. Stațiile cu unde scurte pot fi auzite timp de mii de kilometri, deoarece semnalele sărind din ionosferă și revin înapoi la sute sau mii de kilometri de punctul lor de origine.
Frecvențele cele mai înalte
SHF și EHF reprezintă frecvențele cele mai înalte din banda radio și sunt uneori considerate a face parte din banda cu microunde. Moleculele din aer tind să absoarbă aceste frecvențe, ceea ce le limitează gama și aplicațiile. Cu toate acestea, lungimile lor de undă scurte permit semnalele să fie direcționate în fascicule înguste de antene parabolice pentru antena (antene de satelit). Acest lucru permite realizarea de comunicații cu o lățime de bandă mare pe distanțe scurte între locații fixe.
SHF, care este afectat mai puțin de aer decât EHF, este utilizat pentru aplicații cu rază scurtă de acțiune, cum ar fi Wi-Fi, Bluetooth și USB wireless (autobuz serial universal). SHF poate funcționa numai pe linii de vedere, deoarece valurile tind să respingă obiecte precum mașini, bărci și aeronave, conform RF Page. Și pentru că valurile sări din obiecte, SHF poate fi folosit și pentru radar.
Surse astronomice
Spațiul exterior se umple de surse de unde radio: planete, stele, nori de gaz și praf, galaxii, pulsars și chiar găuri negre. Studiind acestea, astronomii pot afla despre mișcarea și compoziția chimică a acestor surse cosmice, precum și procesele care provoacă aceste emisii.
Un radiotelescop „vede” cerul foarte diferit decât pare în lumină vizibilă. În loc să vadă stele asemănătoare punctelor, un radiotelescop ridică pulsars distanți, regiuni formatoare de stele și resturi de supernove. Radio-telescoape pot detecta, de asemenea, quasars, ceea ce este scurt pentru sursa radio aproape stelară. Un quasar este un nucleu galactic incredibil de strălucitor alimentat de o gaură neagră supermasivă. Quasarii radiază în mare parte energia în spectrul EM, dar numele vine de la faptul că primele quasare identificate emit în mare parte energie radio. Quasarii sunt puternic energici; unii emit de 1.000 de ori mai multă energie decât întreaga Calea Lactee.
Astronomii radio adesea combină mai multe telescoape mai mici, sau care primesc mâncăruri, într-un tablou pentru a face o imagine mai clară, sau cu rezoluție mai mare, radio, potrivit Universității din Viena. De exemplu, telescopul radio foarte mare (VLA) din New Mexico este format din 27 antene dispuse într-un model „Y” uriaș, care se află la 36 de mile (36 km).
Acest articol a fost actualizat pe 27 februarie 2019 de către colaboratorul Live Science, Traci Pedersen.
