Радиоволна, частота волны - что это: определение, характеристики

Радиоволны присутствуют вокруг нас повсеместно. Они несут информацию на огромные расстояния, соединяя людей и устройства. Давайте разберемся, что представляют собой эти невидимые волны, каковы их свойства и особенности.

Что такое радиоволна

Радиоволны - это электромагнитные волны, распространяющиеся в пространстве с огромной скоростью. Их диапазон частот лежит между 3 кГц и 300 ГГц. В зависимости от конкретного значения частоты, радиоволны делятся на диапазоны:

  • Длинные волны (ДВ) - до 300 кГц
  • Средние волны (СВ) - 300 кГц - 3 МГц
  • Короткие волны (КВ) - 3 - 30 МГц
  • Ультракороткие волны (УКВ) - 30 - 300 МГц
  • Сверхвысокие частоты (СВЧ) - 0,3 - 300 ГГц

Источниками радиоволн в природе могут быть электрические разряды в атмосфере, такие как молнии. Но чаще всего радиоволны создаются искусственно с помощью специальных устройств - радиопередатчиков.

Благодаря уникальным свойствам, радиоволны активно применяются человеком для различных целей:

  1. Радиосвязь
  2. Передача информации
  3. Радиолокация
  4. Радионавигация
  5. Дистанционное зондирование

Характеристики радиоволн

Основными характеристиками любой радиоволны являются ее длина волны λ и частота f. Эти величины взаимосвязаны соотношением:

λ = c / f,

где c - скорость света (скорость распространения радиоволн).

Диапазон волн Длина волны Частота
Длинные волны 1-10 км 30-300 кГц
Ультракороткие волны 1-10 м 30-300 МГц

Другой важной характеристикой радиоволн является их поляризация - ориентация волнового фронта. Различают волны с горизонтальной, вертикальной и круговой поляризацией.

Кроме того, радиоволны обладают определенной напряженностью электрического и магнитного полей. Эти величины определяют энергетические свойства радиоизлучения.

Распространение радиоволн

Будучи электромагнитными волнами, радиоволны распространяются со скоростью света и могут достигать 300 000 км/с. В открытом пространстве они движутся прямолинейно. При попадании на границу раздела двух сред часть энергии отражается, а часть преломляется.

При распространении сквозь атмосферу радиоволны испытывают затухание из-за поглощения и рассеяния на молекулах воздуха и воды, особенно на низких частотах.

На характер распространения радиоволн может также влиять рельеф местности, растительный покров, высотные сооружения, осадки в атмосфере.

Интересный факт: в ионосфере радиоволны могут претерпевать полное внутреннее отражение, возвращаясь на Землю. Это широко используется в радиосвязи для увеличения дальности.

Излучение радиоволн

Для генерации радиоволн используются специальные устройства - радиопередатчики. В их основе лежит электрический генератор высокой частоты, создающий электромагнитные колебания.

Эти колебания подаются на антенну - устройство, преобразующее их в радиоволны и излучающее в пространство. Существует множество типов антенн, отличающихся формой, размерами и диаграммой направленности.

Модуляция радиосигналов

Для того чтобы радиоволны могли нести полезную информацию, их необходимо модулировать. Применяются различные виды модуляции:

  • Амплитудная (АМ)
  • Частотная (FM)
  • Фазовая

При этом информационный сигнал накладывается на несущую высокочастотную радиоволну. В результате образуется модулированный радиосигнал для передачи.

Основные параметры радиопередатчиков

Радиопередатчики характеризуются следующими параметрами:

  • Мощность
  • Рабочий диапазон частот
  • Тип модуляции
  • Полоса рабочих частот
  • Несущая частота

Прием радиоволн

Для приема радиоволн используются радиоприемники - устройства, выполняющие обратную по отношению к передатчику функцию. Они принимают с помощью антенны радиосигналы и выделяют из них полезную информацию.

Радиоприемные антенны

Существует несколько разновидностей антенн для приема радиосигналов:

  • Симметричный вибратор
  • Рамочная антенна
  • Ферритовая антенна
  • Антенная решетка

Каждый тип антенны обладает своими преимуществами и недостатками, выбор зависит от конкретных условий и задач.

В зависимости от принципа работы различают приемники прямого усиления и супергетеродинные приемники. Последние получили наибольшее распространение благодаря высокой чувствительности.

Принятый антенной радиосигнал поступает на вход радиоприемника, где происходит его усиление и демодуляция - выделение информационного сигнала. Используется тот же метод модуляции, что и на передающей стороне.

Обработка и воспроизведение сигналов

После демодуляции сигнал преобразуется для дальнейшего использования или воспроизведения. Цифровые радиоприемники осуществляют оцифровку аналогового сигнала для обработки в цифровом виде.

Ключевыми характеристиками радиоприемников являются:

  • Чувствительность
  • Избирательность
  • Полоса пропускания
  • Отношение сигнал/шум

Применение радиоволн

Благодаря уникальным свойствам распространяться на большие расстояния, неся при этом информацию, радиоволны нашли широкое применение в различных областях.

Пожалуй, самое распространенное применение радиоволн - это радиосвязь. Существует множество ее разновидностей:

  • Радиовещание
  • Любительская радиосвязь
  • Мобильная радиосвязь
  • Спутниковая связь

Радиосвязь позволяет передавать как аудиоинформацию, так и различные данные.

Еще одно важнейшее применение - это радиолокация. Она основана на испускании радиоволн и приеме их отраженной части. Применяется в:

  • Авиации
  • Метеорологии
  • Военном деле
  • Навигации

Близким направлением использования радиоволн является радионавигация - определение местоположения объекта с помощью радиосигналов:

Комментарии