Radio valovi su vrsta elektromagnetskog zračenja najpoznatija po upotrebi u komunikacijskim tehnologijama, poput televizije, mobilnih telefona i radija. Ovi uređaji primaju radio valove i pretvaraju ih u mehaničke vibracije u zvučniku kako bi stvorili zvučne valove.
Radiofrekvencijski spektar relativno je mali dio elektromagnetskog (EM) spektra. EM spektar općenito je podijeljen u sedam regija prema redoslijedu smanjenja valne duljine i povećanja energije i frekvencije, prema Sveučilištu Rochester. Uobičajene oznake su radio valovi, mikrotalasi, infracrveni (IC), vidljiva svjetlost, ultraljubičasto (UV), X-zrake i gama-zrake.
Radio valovi imaju najdužu valnu duljinu u EM spektru, prema NASA-i, i kreću se od oko 0,04 inča (1 milimetar) do više od 62 milje (100 kilometara). Imaju i najniže frekvencije, od oko 3.000 ciklusa u sekundi, ili od 3 kiloherca, do oko 300 milijardi hertza ili 300 gigaherca.
Radio-spektar je ograničen resurs i često se uspoređuje s poljoprivrednim zemljištima. Baš kao što poljoprivrednici moraju organizirati svoje zemljište kako bi postigli najbolju žetvu s obzirom na količinu i raznolikost, radijski spektar mora se podijeliti među korisnike na najučinkovitiji način, prema British Broadcasting Corp. (BBC). U SAD-u, Nacionalna uprava za telekomunikacije i informacije pri Ministarstvu trgovine Sjedinjenih Država upravlja raspodjelom frekvencija duž radijskog spektra.
Otkriće
Škotski fizičar James Clerk Maxwell, koji je 1870-ih razvio jedinstvenu teoriju elektromagnetizma, predvidio je postojanje radio valova, prema Nacionalnoj knjižnici Škotske. 1886. Heinrich Hertz, njemački fizičar, primijenio je Maxwellove teorije na proizvodnju i prijem radijskih valova. Hertz je koristio jednostavne domaće alate, uključujući indukcijsku zavojnicu i staklenku Leyden (rani tip kondenzatora koji se sastoji od staklene posude sa slojevima folije, iznutra i izvana) za stvaranje elektromagnetskih valova. Hertz je postao prva osoba koja je slala i primala kontrolirane radio valove. Jedinica frekvencije EM vala - jedan ciklus u sekundi - naziva se herc, u njegovu čast, prema Američkom udruženju za napredak znanosti.
Bendovi radio valova
Nacionalna uprava za telekomunikacije i informacije uglavnom dijeli radijski spektar u devet opsega:
.tg {granica-kolaps: kolaps; razmak granice: 0; boja granice: #ccc;} .tg td {font-family: Arial, sans-serif; font-size: 14px; padding: 10px 5px; border- stil: čvrsto; širina obruba: 0px; preljev: skriveno; prijelom riječi: normalan; boja granice: #ccc; boja: # 333; pozadinska boja: #fff;} .tg th {familija fontova: Arial, sans-serif; font-size: 14px; font-weight: normal; padding: 10px 5px; stil obruba: solid; width-width: 0px; overflow: hidden; break-word: normal; border-color: #ccc; boja: # 333; pozadinska boja: # f0f0f0;} .tg .tg-mcqj {font-weight: bold; obrub boje: # 000000; poravnavanje teksta: lijevo; okomito poravnanje: vrh} .tg .tg- 73oq {granica boje: # 000000; text-align: lijevo vertikalni-align: top}
| Bend | Raspon frekvencija | Raspon valne duljine |
|---|---|---|
| Izuzetno niska frekvencija (ELF) | <3 kHz | > 100 km |
| Vrlo niska frekvencija (VLF) | 3 do 30 kHz | 10 do 100 km |
| Niska frekvencija (LF) | 30 do 300 kHz | 1 m do 10 km |
| Srednja frekvencija (MF) | 300 kHz do 3 MHz | 100 m do 1 km |
| Visoka frekvencija (HF) | 3 do 30 MHz | 10 do 100 m |
| Vrlo visoka frekvencija (VHF) | 30 do 300 MHz | 1 do 10 m |
| Ultra visoke frekvencije (UHF) | 300 MHz do 3 GHz | 10 cm do 1 m |
| Super visoka frekvencija (SHF) | 3 do 30 GHz | 1 do 1 cm |
| Izuzetno visoka frekvencija (EHF) | 30 do 300 GHz | 1 mm do 1 cm |
Niske do srednje frekvencije
ELF radio valovi, najniži od svih radio frekvencija, imaju dug domet i korisni su za prodor vode i stijena za komunikaciju s podmornicama i unutar mina i pećina. Najmoćniji prirodni izvor ELF / VLF valova je munja, prema Stanford VLF grupi. Valovi nastali udarom munje mogu odbijati naprijed-nazad između Zemlje i ionosfere (atmosferski sloj s velikom koncentracijom iona i slobodnih elektrona), prenosi Phys.org. Ovi poremećaji munje mogu iskriviti važne radio signale koji putuju do satelita.
LF i MF radio pojasevi uključuju morski i zrakoplovni radio, kao i komercijalne AM (amplitudne modulacije) radio, prema RF Page. AM radio frekvencije opadaju od 535 kiloherca do 1,7 megaherca, prema načinu rada Stuff Works. AM radio ima dugačak domet, posebno noću kada je ionosfera bolja u refrakciji valova na zemlju, ali podliježe smetnjama koje utječu na kvalitetu zvuka. Kad je signal djelomično blokiran - na primjer, metalna zidna zgrada poput nebodera - glasnoća zvuka se smanjuje u skladu s tim.
Veće frekvencije
HF, VHF i UHF pojasevi uključuju FM radio, televizijski zvuk, javni radio radio, mobilne telefone i GPS (globalni sustav za pozicioniranje). Ovi rasponi obično koriste "frekvencijsku modulaciju" (FM) da bi kodirali ili utisnuli audio ili podatkovni signal na nosivi val. U frekvencijskoj modulaciji amplituda (maksimalni opseg) signala ostaje konstantna dok frekvencija varira veća ili niža brzinom i magnitudom koja odgovara zvučnom ili podatkovnom signalu.
FM rezultira boljom kvalitetom signala od AM jer okolišni čimbenici ne utječu na frekvenciju na način na koji utječu na amplitudu, a prijamnik ignorira varijacije u amplitudi sve dok signal ostane iznad minimalnog praga. FM radio frekvencije padaju između 88 megaherca i 108 megaherca, prema načinu rada Stuff.
Kratkotalasni radio
Kratkotalasni radio koristi frekvencije u HF opsegu, od oko 1,7 megaherca do 30 megaherca, prema Nacionalnom udruženju kratkotalasnih emitera (NASB). Unutar tog raspona, spektar kratkog vala podijeljen je u nekoliko segmenata, od kojih su neki posvećeni redovitim radiodifuznim stanicama, poput Glasa Amerike, British Broadcasting Corp. i Glasa Rusije. Širom svijeta postoji stotine kratkotrajnih postaja, prema podacima NASB-a. Stanice kratkog talasa mogu se čuti tisućama kilometara jer signali odbijaju ionosferu i vraćaju se natrag stotinama ili tisućama milja od mjesta nastanka.
Najveće frekvencije
SHF i EHF predstavljaju najveće frekvencije u radio opsegu i ponekad se smatraju dijelom mikrovalnog pojasa. Molekule u zraku apsorbiraju te frekvencije, što ograničava njihov domet i primjene. Međutim, njihove kratke valne duljine omogućuju usmjeravanje signala u uske zrake pomoću paraboličnih antena (satelitske antene). To omogućava komunikaciju velike propusnosti kratkog dometa između fiksnih lokacija.
SHF, na koji manje utječe zrak nego EHF, koristi se za aplikacije kratkog dosega kao što su Wi-Fi, Bluetooth i bežični USB (univerzalni serijski sabirnik). SHF može raditi samo u usmjernim stazama jer valovi imaju tendenciju da odskaču od objekata poput automobila, brodica i zrakoplova, navodi RF page. A budući da valovi odbijaju predmete, SHF se također može koristiti za radar.
Astronomski izvori
Vanjski svemir zatrpava izvorima radio valova: planetama, zvijezdama, oblacima plina i prašine, galaksijama, pulsarima, pa čak i crnim rupama. Proučavajući ih, astronomi mogu saznati gibanje i kemijski sastav ovih kozmičkih izvora, kao i procese koji uzrokuju te emisije.
Radioteleskop "vidi" nebo sasvim drugačije nego što se pojavljuje u vidljivoj svjetlosti. Umjesto da vidi točkaste zvijezde, radioteleskop uzima udaljene pulsere, regije koje stvaraju zvijezde i ostatke supernove. Radio teleskopi također mogu otkriti kvazare, što je kratko za kvazizvjezdani radio izvor. Kvazar je nevjerojatno svijetla galaktička jezgra koju pokreće supermasivna crna rupa. Kvazari zrače energijom uvelike u EM spektru, ali ime potječe od činjenice da prvi identificirani kvazari uglavnom emitiraju radio energiju. Kvazi su vrlo energični; neki emitiraju 1000 puta više energije od cijelog Mliječnog puta.
Radio astronomi često kombiniraju nekoliko manjih teleskopa ili primaju posuđe u nizu kako bi napravili jasniju ili veću sliku rezolucije, prema Sveučilištu u Beču. Primjerice, radioteleskop Very Large Array (VLA) u Novom Meksiku sastoji se od 27 antena raspoređenih u ogromnom "Y" obrascu koji je dug 36 kilometara.
Ovaj je članak ažurirao 27. veljače 2019. godine suradnik Science Science Traci Pedersen.
