Что такое радиоволны
Радиоволнами считают электромагнитные колебания, которые способны распространяться в пространстве, имея скорость света (300 тысяч км/секунда). Кстати свет тоже относят к электромагнитным волнам. Это и определяет их похожие свойства (характеристики отражения, преломления, затухания и т.п.).
Радиоволны могут переносить сквозь пространство энергетические потоки, излучаемые генераторами электромагнитных колебаний. Их рождение происходит при изменении электрических полей, например, когда через проводники проходит переменный электроток или когда через пространство проскочила искра, т.е. импульсы тока, быстро следующие один за другим.Характеризуется электромагнитное излучение частотой, мощностью переносимой энергии, длиной волны. Частота электромагнитной волны показывает, какое количество раз в секунду происходит изменение в излучателе направления электрического тока и, соответственно, какое количество раз в секунду происходит изменение в каждой точке пространства величины электрического, магнитного полей. Измеряют частоту в герцах (сокр. Гц) – единицы, которые названы именем величайшего немецкого ученого Г. Р. Герца. 1 Гц соответствует одному колебанию в секунду, а 1 мегагерц (сокр. МГц) – миллиону колебаний за секунду.
Учитывая, что скорость движения электромагнитной волны равна скорости света, возможно определить показатели расстояния между точками пространства, в которых электрическое (иногда магнитное) поле будет находиться в одинаковой фазе. Данное расстояние называют длиной волны. Длину волны (в метрах) рассчитывают как соотношение скорости света взятой в метрах к частоте электромагнитного излучения взятой в МГц. Такое соотношение показывает, к примеру, что при частотах 1МГц длина волны будет составлять 300 метров. Увеличение частоты ведет к уменьшению длины волны, уменьшение частоты к увеличению длины волны.
Знания длины волны очень важны при выборе антенн для радиосистем, поскольку от нее напрямую будет зависеть длина антенн. Электромагнитная волна свободно проходит через космическое пространство или воздух. Но если на дороге волны встречаются металлические провода, антенны или любые другие проводящие тела, то они вынуждены отдавать им свою энергию, тем самым вызывая в этих проводниках электрический переменный ток. Тем не менее, не вся волновая энергия поглощается проводниками, часть ее будет отражаться от поверхности. К слову, на этом основывается применение в радиолокации электромагнитных волн.
Еще одно полезное свойство электромагнитной волны (впрочем, как и всякой другой волны) является ее способность огибать на своем пути все тела. Но таковое возможно только в том случае, если размер тела меньше самой длина волны, или хотя бы сравним с ней. К примеру, чтобы обнаружить небольшой самолет, длина радиоволн локаторов должна быть чуть меньше его геометрического размера (менее 10 метров). Если же тела больше, чем длина волн, они могут отразить ее. Но могут и не отразить – тут вспоминается американский самолет-невидимка «Stealth».
Энергия от электромагнитных волн зависит от уровня мощности генераторов (излучателей) и расстояния до них. По научному последнее звучит так: потоки энергии, приходящиеся на единицу площади, являются прямо пропорциональными мощности излучения, а обратно пропорциональными квадрату расстояния до излучателей. Это означает, что дальность связи будет зависеть от мощностей передатчиков, но в большей степени от показателей удаленности. Например, потоки энергетического солнечного электромагнитного излучения на поверхность Земли достигают 1 киловатта на один квадратный метр, а потоки энергии вещательной средневолновой радиостанции – всего тысячные, а иногда и миллионную долю ватта на метр квадратный.
Распределение спектра. Используемые в радиотехнике радиоволны (радиочастоты) занимают область, говоря более научно, определенный спектр. Это только часть от обширного спектра электроволн. За радиоволной (по убывающей длине) по очереди следуют тепловой или инфракрасный лучи. После них - узкий промежуток волн видимого света, затем – спектры рентгеновских, ультрафиолетовых, а также и гамма лучей – они все считаются электромагнитными колебаниями единой природы, которые отличаются только по длине волны и, соответственно, частоте. Хотя весь спектр разбивают на области, границу между ними намечают условно. Одна область следует непрерывно за другой, переходит одна в другую, а в некоторой ситуации перекрываются.
По международным соглашениям полный спектр радиоволн, используемых в радиосвязи, разбивают на диапазоны. Эти диапазоны весьма обширные и, в свою очередь, их разбивают на участки, куда входит так называемые радиовещательный и телевизионный диапазон, диапазон для наземных, авиационных и космических, морских центров связи, для медицины и передачи данных, для радиолокации с радионавигацией и т.п. Каждой радиослужбе выделяется свой участок из диапазона или фиксированная частота. Эта разбивка довольно запутанная, поэтому многие службы применяют «внутреннюю» терминологию. Обычно для обозначения диапазонов, которые выделены для подвижной наземной связи используют определенные названия. Не следует путать официальные наименования диапазона частот с названием участков, которые выделены для различных служб.
Как распространяется радиоволна? Радиоволна излучается посредством антенн в пространство и распространяется в виде электромагнитного поля. Даже учитывая, что природа радиоволн одинаковая, их способности к распространению напрямую зависит от длины волн.Земля для радиоволны является проводником электричества (хотя и не достаточно хорошим). Проходя над земной поверхностью, радиоволна постепенно ослабевает. Это связывают с тем, что электромагнитная волна возбуждает в земной поверхности электротоки, на что и затрачивается часть энергии. Таким образом, энергию поглощает земля, особенно в случае волн с короткой длиной волны.
