Радиовълни: Разлика между версии
м 4-цифрени числа без интервал |
Допълнение, разширение, прецизиране, редактиране, форматиране. |
||
Ред 1: | Ред 1: | ||
'''Радиовълните''' са [[електромагнитни вълни]] с [[дължина на вълната]] ламбда (λ) от 100 km |
'''Радиовълните''' са [[електромагнитни вълни]] с [[дължина на вълната]] ламбда (λ) от 0,1 mm до 100 km. Те заемат дълговълновата част от [[Електромагнитен спектър|спектъра на електромагнитните вълни]]. Използват се за предаване на [[информация]] (говор, музика, изображения). Създават се около [[проводник]], в който протича променлив ток с висока честота и се излъчват чрез предавателна [[антена]]. Характерът на разпространението им в земната атмосфера зависи от дължината им. Попаднали върху приемна антена, индуцират в нея сигнали, подобни на тези, които са били генерирани от източника им. |
||
На фиг. 1 е показана диаграмата на електрическото поле ('''E''') и магнитното поле ('''H''') на радиовълна, излъчвана от несиметричен четвъртвълнов вибратор (мо̀нопол), означен с малка дебела вертикална линия в центъра. Диаграмата представлява напречно сечение на пространствената диаграма на излъчване – триизмерно тяло, което е симетрично спрямо вертикалната ос на антената (вертикална пунктирана линия). Силовите линии на електрическото поле са плътните криви линии. Силовите линии на магнитното поле са хоризонтални кръгове около оста на антената, перпендикулярни на равнината на чертежа и я пресичат в местата, означени с кръстове (от наблюдателя към чертежа) и точки (от чертежа към наблюдателя). Векторите на напрегнатостта на електричното поле '''E''', магнитното поле '''H''' и посоката на разпространение '''П''' (вектор на Пойтинг) са взаимно перпендикулярни, както е показано на фигурата долу в дясно. |
|||
[[Файл:Radio waves.svg|300п|мини|''Фиг. 1''. Диаграма на електромагнитното поле на излъчена радиовълна.]] |
|||
== Основни параметри == |
== Основни параметри == |
||
⚫ | Радиовълните пренасят в пространството [[енергия]], излъчена от [[генератор]] на [[електромагнитни вълни|електромагнитни трептения]]. Те се образуват при изменението на [[Електрическо поле|електрическото поле]], например, когато през [[проводник]] преминава високочестотен [[променлив ток]] или когато в пространството възникват електрически разряди, които създават кратки затихващи трептения с неопределена честота. |
||
[[Файл:Radio waves.svg|мини]] |
|||
⚫ | Радиовълните пренасят в пространството [[енергия]], излъчена от генератор |
||
Електромагнитното излъчване се характеризира с [[честота]], [[дължина на вълната]] |
Електромагнитното излъчване се характеризира с [[честота]], [[дължина на вълната]], [[скорост]] на разпространение и [[мощност]] ([[енергия]]). Честотата на електромагнитните вълни показва колко пъти в [[секунда]] се променя направлението на електрическия ток в излъчвателя и следователно, колко пъти в секунда се изменя във всяка точка на пространството величината на [[Електрическо поле|електрическото]] и [[Магнитно поле|магнитното поле]]. Честотите се измерват в [[херц (единица)|херци]] (Hz) – единица, наречена с името на немския учен [[Хайнрих Херц]]. 1 Hz е едно колебание (трептение) в секунда. Производни единици за честота са: |
||
* 1 килохерц (kHz) = 10<sup>3</sup> Hz – хиляда колебания в [[секунда]] (s). |
|||
* 1 мегахерц (MHz) = 10<sup>6</sup> Hz – 1 милион колебания в секунда. |
|||
* 1 гигахерц (MHz) = 10<sup>9</sup> Hz – 1 милиард колебания в секунда. |
|||
* 1 терахерц (MHz) = 10<sup>12</sup> Hz – 1 билион колебания в секунда. |
|||
⚫ | Свободното пространство е еднородна непоглъщаща среда с относителна [[диелектрична проницаемост]], равна на единица (ε'=1). То включва [[атмосфера]]та и [[космос|космическото пространство]] (въздух и [[вакуум]]). Радиовълните, както и другите електромагнитни вълни, се разпространяват в свободното пространство със скоростта на [[светлина]]та във вакуум <ref> ''Penrose, R (2004). The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe. Vintage Books. pp. 410–1. ISBN 978-0-679-77631-4. „... the most accurate standard for the metre is conveniently defined so that there are exactly 299,792,458 of them to the distance travelled by light in a standard second, giving a value for the metre that very accurately matches the now inadequately precise standard metre rule in Paris.''</ref> |
||
<math>v = c = 299</math> <math>792</math> <math>458</math> <math>m/s</math> <math>\approx</math> <math>3.10</math><sup>8</sup> <math>m/s</math> . |
|||
Знаейки скоростта на движение на електромагнитните вълни, може да се определи разстоянието между точките в пространството, където електрическото (или магнитно) поле се намират в еднаква [[фаза]]. Това разстояние се нарича дължина на вълната. |
|||
Дължината на радиовълните (в метри) се определя по формулата: |
Дължината на радиовълните (в метри) се определя по формулата: |
||
<math>\lambda = { |
<math>\lambda = {c \over f}</math>, |
||
където честотата на електромагнитното излъчване е в херци <math>f [Hz]</math>, или за по-лесно: |
|||
или за по-лесно: |
|||
<math>\lambda \approx {300 \over f}</math> |
<math>\lambda \approx {300 \over f}</math> |
||
където честотата е в мегахерци <math>f [MHz]</math>. |
|||
където <math>f</math> е честота на електромагнитното излъчване в MHz. |
|||
На честота 1 MHz съответства дължина на вълната от приблизително 300 m. С увеличаване на честотата дължината на вълната намалява, и обратно, с намаляване на честотата дължината става по-голяма. Дължината на радиовълната пряко определя размерите на предавателните и приемателни [[Антена|радиоантени]]. |
На честота 1 MHz съответства дължина на вълната от приблизително 300 m. С увеличаване на честотата дължината на вълната намалява, и обратно, с намаляване на честотата дължината става по-голяма. Дължината на радиовълната пряко определя размерите на предавателните и приемателни [[Антена|радиоантени]]. |
||
== Свойства == |
== Свойства == |
||
Основни свойства на радиовълните са [[отражение]], [[пречупване]], затихване, поглъщане, разсейване, [[дифракция]], [[интерференция]] и др. |
|||
⚫ | Радиовълните, както и другите електромагнитни вълни, се разпространяват в |
||
Електромагнитните вълни свободно |
Електромагнитните вълни свободно преминават безпрепятствено през въздуха и космическото пространство, но ако на пътя им има метален проводник, антена или друго електропроводимо тяло, то вълните отдават част от своята [[енергия]] на този обект, създавайки по този начин [[променлив ток]] в него. Винаги част от излъчената енергия се [[Отражение|отразява]] от повърхностите. Върху това свойство е основана [[радиолокация]]та. |
||
Дифракция на вълните се нарича способността им да заобикалят препятстия по пътя си. Това е възможно, само ако телата са по-малки от дължината на вълната или са сравними с нея. Например, за да бъде засечен [[самолет]], дължината на вълната на радиолокатора трябва да бъде по-малка от геометрическите размери на самолета (по-малка от 10 m). Ако тялото е по-голямо от дължината на вълната, то може да я отрази. Има обаче и случаи, в които тялото може и да не отрази радиовълната, например, ако е изградено по технологията „[[Стелт технология|Stealth]]”. |
|||
== Разпространение == |
== Разпространение == |
||
Ред 30: | Ред 40: | ||
Енергията, която пренасят електромагнитните вълни, зависи от мощността на генератора ([[радиопредавател]]я) и разстоянието до него. Научно казано, това звучи така: потокът енергия на единица площ е право пропорционален на излъчената мощност и обратно пропорционален на квадрата на разстоянието до предавателя. Това означава, че далечината на приемане зависи от мощността на предавателя, но в по-голяма степен зависи от разстоянието до него. Например, енергийният поток на електромагнитното излъчване от [[Слънце]]то достига до 1 kW (киловат) на квадратен метър на повърхността на [[Земя]]та, а потокът енергия на една средновълнова предавателна станция – едва хилядни или даже милионни части от W (ват) на квадратен метър. |
Енергията, която пренасят електромагнитните вълни, зависи от мощността на генератора ([[радиопредавател]]я) и разстоянието до него. Научно казано, това звучи така: потокът енергия на единица площ е право пропорционален на излъчената мощност и обратно пропорционален на квадрата на разстоянието до предавателя. Това означава, че далечината на приемане зависи от мощността на предавателя, но в по-голяма степен зависи от разстоянието до него. Например, енергийният поток на електромагнитното излъчване от [[Слънце]]то достига до 1 kW (киловат) на квадратен метър на повърхността на [[Земя]]та, а потокът енергия на една средновълнова предавателна станция – едва хилядни или даже милионни части от W (ват) на квадратен метър. |
||
Радиовълните се излъчват чрез [[антена]] и се разпространяват във вид на енергия на електромагнитното поле. И въпреки че природата на радиовълните е една, тяхната способност за разпространение силно зависи от дължината на вълната. Земята представлява електрически |
Радиовълните се излъчват чрез [[антена]] и се разпространяват във вид на енергия на електромагнитното поле. И въпреки че природата на радиовълните е една, тяхната способност за разпространение силно зависи от дължината на вълната. Земята представлява електрически полупроводник и преминавайки над повърхността ѝ, радиовълните постепенно отслабват. Това се дължи на факта, че електромагнитните вълни предизвикват ток на повърхността на планетата, с което се губи и част от енергията. Тоест, енергията се поглъща от Земята, при това толкова повече, колкото е по-къса вълната (по-висока честотата). Енергията отслабва още и защото радиоизлъчването се разпространява във всички посоки, и следователно, колкото по-отдалечен е приемникът от предавателя, толкова по-малко енергия се пада на единица площ и толкова по-малко попада в антената. |
||
== Разпределение на радиочестотния спектър == |
== Разпределение на радиочестотния спектър == |
||
{{основна|Електромагнитен спектър}} |
{{основна|Електромагнитен спектър}} |
||
Радиовълните (радиочестоти), използвани в радиотехниката, заемат област (или спектър) от 100 km (3 kHz) до 0,1 mm (3000 GHz). Това е малка област от спектъра на [[Електромагнитни вълни|електромагнитните вълни]]. След радиовълните, по степен на намаляване на дължината следва областта на [[Инфрачервено излъчване|инфрачервените лъчи]], после е тесният участък на [[Видима светлина|видимата светлина]], след него са диапазоните на [[Електромагнитен спектър#Ултравиолетова светлина|ултравиолетовите]], [[Рентгенови лъчи|рентгеновите]] и [[Електромагнитен спектър#Гама лъчи|гама лъченията]]. Всички те са електромагнитни трептения с една природа, различаващи се само по дължина на вълната, и съответно по честотата. |
Радиовълните (радиочестоти), използвани в радиотехниката, заемат област (или спектър) от 100 km (3 kHz) до 0,1 mm (3000 GHz). Това е малка област от спектъра на [[Електромагнитни вълни|електромагнитните вълни]], обхващаща вълните с голяма дължина. След радиовълните, по степен на намаляване на дължината следва областта на [[Инфрачервено излъчване|инфрачервените лъчи]], после е тесният участък на [[Видима светлина|видимата светлина]], след него са диапазоните на [[Електромагнитен спектър#Ултравиолетова светлина|ултравиолетовите]], [[Рентгенови лъчи|рентгеновите]] и [[Електромагнитен спектър#Гама лъчи|гама лъченията]]. Всички те са електромагнитни трептения с една природа, различаващи се само по дължина на вълната, и съответно по честотата. |
||
Вътре в диапазона на радиочестотите също има обособени |
Вътре в диапазона на радиочестотите също има обособени подобласти, но границите между тях са условни. Те следват една след друга, а понякога даже се припокриват. Най-общо според дължината на вълната радиовълните се делят на: |
||
* свръхдълги λ = 10 – 100 km |
* свръхдълги λ = 10 – 100 km |
||
Ред 51: | Ред 61: | ||
=== ITU диапазони === |
=== ITU диапазони === |
||
Международният съюз по телекомуникации ITU има нарочен регламент за радио диапазоните Radio Regulations. Според чл. 2, |
Международният съюз по телекомуникации ITU има нарочен регламент за радио диапазоните Radio Regulations. Според чл. 2, радиоспектърът се подразделя на девет честотни диапазона, които се обозначават с последователни цели числа, както е посочено в таблицата <ref>{{Цитат уеб| уеб_адрес= http://life.itu.int/radioclub/rr/frr.htm| заглавие= Radio Regulations, Volume 1, Article 2 |достъп_дата = 12 юли 2017|фамилно_име= |първо_име= |дата= 2008|труд= |издател=ITU |цитат= |език= en}}</ref>. |
||
{| class="wikitable" style="text-align:center" |
{| class="wikitable" style="text-align:center" |
||
|+Диапазони според ITU |
|+Диапазони според ITU |
||
|- |
|- |
||
! Номер |
! Номер на диапазона !! Наименование и <br>съкратено означение !! Честотен диапазон !! Диапазон от дължини на вълната<sup>†</sup> |
||
|- |
|- |
||
| 4 || [[Very low frequency|VLF]] |
| 4 || [[Много ниски честоти]] ([[:en:Very low frequency|VLF]])|| 3 – 30 kHz || 10 – 100 km |
||
|- |
|- |
||
| 5 || [[Low frequency|LF]] || 30 – 300 kHz || 1 – 10 km |
| 5 || [[Ниски честоти]] ([[:en:Low frequency|LF]]) || 30 – 300 kHz || 1 – 10 km |
||
|- |
|- |
||
| 6 || [[Medium frequency|MF]] || 300 – 3000 kHz || 100 – 1000 m |
| 6 || [[Средни честоти]] ([[:en:Medium frequency|MF]]) || 300 – 3000 kHz || 100 – 1000 m |
||
|- |
|- |
||
| 7 || [[High frequency|HF]] || 3 – 30 MHz || 10 – 100 m |
| 7 || [[Високи честоти]] ([[:en:High frequency|HF]]) || 3 – 30 MHz || 10 – 100 m |
||
|- |
|- |
||
| 8 || [[Very high frequency|VHF]] || 30 – 300 MHz || 1 – 10 m |
| 8 || [[Много високи честоти]] ([[:en:Very high frequency|VHF]]) || 30 – 300 MHz || 1 – 10 m |
||
|- |
|- |
||
| 9 || [[Ultra high frequency|UHF]] || 300 – 3000 MHz || |
| 9 || [[Ултрависоки честоти]] ([[:en:Ultra high frequency|UHF]]) || 300 – 3000 MHz || 1 – 10 dm |
||
|- |
|- |
||
| 10 || [[Super high frequency|SHF]] || 3 – 30 GHz || 1 – 10 cm |
| 10 || [[Свръхвисоки честоти]] ([[:en:Super high frequency|SHF]]) || 3 – 30 GHz || 1 – 10 cm |
||
|- |
|- |
||
| 11 || [[Extremely high frequency|EHF]] || 30 – 300 GHz || 1 – 10 mm |
| 11 || [[Крайно високи честоти]] ([[:en:Extremely high frequency|EHF]]) || 30 – 300 GHz || 1 – 10 mm |
||
|- |
|- |
||
| 12 || [[Tremendously high frequency|THF]] || 300 – 3000 GHz || 0 |
| 12 || [[Терахерцови честоти|Хипервисоки честоти]] ([[:en:Tremendously high frequency|THF]]) || 300 – 3000 GHz || 0,1 – 1 mm |
||
|- |
|- |
||
|} |
|} |
||
Ред 87: | Ред 97: | ||
|- |
|- |
||
! Честотна лента |
! Честотна лента |
||
! Вълнов обхват (съкращение) |
! Вълнов обхват |
||
! Вид вълни (съкращение) |
|||
! Предназначение |
! Предназначение |
||
|- |
|- |
||
| 148,5 – 285 kHz |
| 148,5 – 285 kHz |
||
| 2020 – 1052,6 m |
|||
| Дълги вълни (ДВ/LW) |
| Дълги вълни (ДВ/LW) |
||
| наземно радиоразпръскване |
| наземно радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 526,5 – 1606,5 kHz |
| 526,5 – 1606,5 kHz |
||
| 570 – 186,7 m |
|||
| Средни вълни (СВ/MW/AM) |
| Средни вълни (СВ/MW/AM) |
||
| наземно радиоразпръскване |
| наземно радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 3950 – 4063 kHz |
| 3950 – 4063 kHz |
||
| Къси вълни (КВ/SW) |
| 76 – 73,8 m |
||
| Къси вълни (КВ/SW) |
|||
| наземно радиоразпръскване |
| наземно радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 5900 – 6200 kHz |
| 5900 – 6200 kHz |
||
| 50,8 – 48,3 m |
|||
| Къси вълни (КВ/SW) |
| Къси вълни (КВ/SW) |
||
| наземно радиоразпръскване |
| наземно радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 7100 – 7350 kHz |
| 7100 – 7350 kHz |
||
| 42,25 – 40,8 m |
|||
| Къси вълни (КВ/SW) |
| Къси вълни (КВ/SW) |
||
| наземно радиоразпръскване |
| наземно радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 9500 – 9900 kHz |
| 9500 – 9900 kHz |
||
| 31,6 – 30,3 m |
|||
| Къси вълни (КВ/SW) |
| Къси вълни (КВ/SW) |
||
| наземно радиоразпръскване |
| наземно радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 11650 – 12075 kHz |
| 11650 – 12075 kHz |
||
| 25,75 – 24,84 m |
|||
| Къси вълни (КВ/SW) |
| Къси вълни (КВ/SW) |
||
| наземно радиоразпръскване |
| наземно радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 13600 – 13800 kHz |
| 13600 – 13800 kHz |
||
| 22,05 – 21,74 m |
|||
| Къси вълни (КВ/SW) |
| Къси вълни (КВ/SW) |
||
| наземно радиоразпръскване |
| наземно радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 15100 – 15600 kHz |
| 15100 – 15600 kHz |
||
| 19,54 – 19,87 m |
|||
| Къси вълни (КВ/SW) |
| Къси вълни (КВ/SW) |
||
| наземно радиоразпръскване |
| наземно радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 17550 – 17900 kHz |
| 17550 – 17900 kHz |
||
| 17,09 – 16,76 m |
|||
| Къси вълни (КВ/SW) |
| Къси вълни (КВ/SW) |
||
| наземно радиоразпръскване |
| наземно радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 21450 – 21850 kHz |
| 21450 – 21850 kHz |
||
| 14 – 13,73 m |
|||
| Къси вълни (КВ/SW) |
| Къси вълни (КВ/SW) |
||
| наземно радиоразпръскване |
| наземно радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 25670 – 26100 kHz |
| 25670 – 26100 kHz |
||
| 14 – 11,49 m |
|||
| Къси вълни (КВ/SW) |
| Къси вълни (КВ/SW) |
||
| наземно радиоразпръскване |
| наземно радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 87,5 – 108 MHz |
| 87,5 – 108 MHz |
||
| 3,43 – 2,77 m |
|||
| Ултракъси вълни (УКВ/FM) |
| Ултракъси вълни (УКВ/FM) |
||
| наземно радиоразпръскване |
| наземно радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 174 – 230 MHz |
| 174 – 230 MHz |
||
| Ултракъси вълни (МВ/HF), 6 – 12 канал |
| 1,724 – 1,304 m |
||
| Ултракъси вълни (МВ/HF), <br>6 – 12 канал |
|||
| наземно телевизионно разпръскване |
| наземно телевизионно разпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 470 – 822 MHz |
| 470 – 822 MHz |
||
| Ултракъси вълни (ДМВ/UHF), 21 – 68 канал |
| 63,83 – 36,5 cm |
||
| Ултракъси вълни (ДМВ/UHF), <br>21 – 68 канал |
|||
| наземно телевизионно разпръскване |
| наземно телевизионно разпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 11,7 – 12,5 GHz |
| 11,7 – 12,5 GHz |
||
| 2,56 – 2,4 cm |
|||
| Свръхкъси вълни (СКВ/Ku-Band) |
| Свръхкъси вълни (СКВ/Ku-Band) |
||
| спътниково ТВ-радиоразпръскване |
| спътниково ТВ-радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 40 – 42,5 GHz |
| 40 – 42,5 GHz |
||
| 7,5 – 7,06 mm |
|||
| Свръхкъси вълни (СКВ/Ka-Band) |
| Свръхкъси вълни (СКВ/Ka-Band) |
||
| спътниково ТВ-радиоразпръскване |
| спътниково ТВ-радиоразпръскване |
||
|- |
|- |
||
| 84 – 86 GHz |
| 84 – 86 GHz |
||
| 3,57 – 3,48 mm |
|||
| Свръхкъси вълни (СКВ/Ki-Band) |
| Свръхкъси вълни (СКВ/Ki-Band) |
||
| спътниково ТВ-радиоразпръскване |
| спътниково ТВ-радиоразпръскване |
Версия от 00:05, 15 януари 2020
Радиовълните са електромагнитни вълни с дължина на вълната ламбда (λ) от 0,1 mm до 100 km. Те заемат дълговълновата част от спектъра на електромагнитните вълни. Използват се за предаване на информация (говор, музика, изображения). Създават се около проводник, в който протича променлив ток с висока честота и се излъчват чрез предавателна антена. Характерът на разпространението им в земната атмосфера зависи от дължината им. Попаднали върху приемна антена, индуцират в нея сигнали, подобни на тези, които са били генерирани от източника им.
На фиг. 1 е показана диаграмата на електрическото поле (E) и магнитното поле (H) на радиовълна, излъчвана от несиметричен четвъртвълнов вибратор (мо̀нопол), означен с малка дебела вертикална линия в центъра. Диаграмата представлява напречно сечение на пространствената диаграма на излъчване – триизмерно тяло, което е симетрично спрямо вертикалната ос на антената (вертикална пунктирана линия). Силовите линии на електрическото поле са плътните криви линии. Силовите линии на магнитното поле са хоризонтални кръгове около оста на антената, перпендикулярни на равнината на чертежа и я пресичат в местата, означени с кръстове (от наблюдателя към чертежа) и точки (от чертежа към наблюдателя). Векторите на напрегнатостта на електричното поле E, магнитното поле H и посоката на разпространение П (вектор на Пойтинг) са взаимно перпендикулярни, както е показано на фигурата долу в дясно.
Основни параметри
Радиовълните пренасят в пространството енергия, излъчена от генератор на електромагнитни трептения. Те се образуват при изменението на електрическото поле, например, когато през проводник преминава високочестотен променлив ток или когато в пространството възникват електрически разряди, които създават кратки затихващи трептения с неопределена честота.
Електромагнитното излъчване се характеризира с честота, дължина на вълната, скорост на разпространение и мощност (енергия). Честотата на електромагнитните вълни показва колко пъти в секунда се променя направлението на електрическия ток в излъчвателя и следователно, колко пъти в секунда се изменя във всяка точка на пространството величината на електрическото и магнитното поле. Честотите се измерват в херци (Hz) – единица, наречена с името на немския учен Хайнрих Херц. 1 Hz е едно колебание (трептение) в секунда. Производни единици за честота са:
- 1 килохерц (kHz) = 103 Hz – хиляда колебания в секунда (s).
- 1 мегахерц (MHz) = 106 Hz – 1 милион колебания в секунда.
- 1 гигахерц (MHz) = 109 Hz – 1 милиард колебания в секунда.
- 1 терахерц (MHz) = 1012 Hz – 1 билион колебания в секунда.
Свободното пространство е еднородна непоглъщаща среда с относителна диелектрична проницаемост, равна на единица (ε'=1). То включва атмосферата и космическото пространство (въздух и вакуум). Радиовълните, както и другите електромагнитни вълни, се разпространяват в свободното пространство със скоростта на светлината във вакуум [1]
8 .
Знаейки скоростта на движение на електромагнитните вълни, може да се определи разстоянието между точките в пространството, където електрическото (или магнитно) поле се намират в еднаква фаза. Това разстояние се нарича дължина на вълната.
Дължината на радиовълните (в метри) се определя по формулата:
,
където честотата на електромагнитното излъчване е в херци , или за по-лесно:
където честотата е в мегахерци .
На честота 1 MHz съответства дължина на вълната от приблизително 300 m. С увеличаване на честотата дължината на вълната намалява, и обратно, с намаляване на честотата дължината става по-голяма. Дължината на радиовълната пряко определя размерите на предавателните и приемателни радиоантени.
Свойства
Основни свойства на радиовълните са отражение, пречупване, затихване, поглъщане, разсейване, дифракция, интерференция и др.
Електромагнитните вълни свободно преминават безпрепятствено през въздуха и космическото пространство, но ако на пътя им има метален проводник, антена или друго електропроводимо тяло, то вълните отдават част от своята енергия на този обект, създавайки по този начин променлив ток в него. Винаги част от излъчената енергия се отразява от повърхностите. Върху това свойство е основана радиолокацията.
Дифракция на вълните се нарича способността им да заобикалят препятстия по пътя си. Това е възможно, само ако телата са по-малки от дължината на вълната или са сравними с нея. Например, за да бъде засечен самолет, дължината на вълната на радиолокатора трябва да бъде по-малка от геометрическите размери на самолета (по-малка от 10 m). Ако тялото е по-голямо от дължината на вълната, то може да я отрази. Има обаче и случаи, в които тялото може и да не отрази радиовълната, например, ако е изградено по технологията „Stealth”.
Разпространение
Енергията, която пренасят електромагнитните вълни, зависи от мощността на генератора (радиопредавателя) и разстоянието до него. Научно казано, това звучи така: потокът енергия на единица площ е право пропорционален на излъчената мощност и обратно пропорционален на квадрата на разстоянието до предавателя. Това означава, че далечината на приемане зависи от мощността на предавателя, но в по-голяма степен зависи от разстоянието до него. Например, енергийният поток на електромагнитното излъчване от Слънцето достига до 1 kW (киловат) на квадратен метър на повърхността на Земята, а потокът енергия на една средновълнова предавателна станция – едва хилядни или даже милионни части от W (ват) на квадратен метър.
Радиовълните се излъчват чрез антена и се разпространяват във вид на енергия на електромагнитното поле. И въпреки че природата на радиовълните е една, тяхната способност за разпространение силно зависи от дължината на вълната. Земята представлява електрически полупроводник и преминавайки над повърхността ѝ, радиовълните постепенно отслабват. Това се дължи на факта, че електромагнитните вълни предизвикват ток на повърхността на планетата, с което се губи и част от енергията. Тоест, енергията се поглъща от Земята, при това толкова повече, колкото е по-къса вълната (по-висока честотата). Енергията отслабва още и защото радиоизлъчването се разпространява във всички посоки, и следователно, колкото по-отдалечен е приемникът от предавателя, толкова по-малко енергия се пада на единица площ и толкова по-малко попада в антената.
Разпределение на радиочестотния спектър
Радиовълните (радиочестоти), използвани в радиотехниката, заемат област (или спектър) от 100 km (3 kHz) до 0,1 mm (3000 GHz). Това е малка област от спектъра на електромагнитните вълни, обхващаща вълните с голяма дължина. След радиовълните, по степен на намаляване на дължината следва областта на инфрачервените лъчи, после е тесният участък на видимата светлина, след него са диапазоните на ултравиолетовите, рентгеновите и гама лъченията. Всички те са електромагнитни трептения с една природа, различаващи се само по дължина на вълната, и съответно по честотата.
Вътре в диапазона на радиочестотите също има обособени подобласти, но границите между тях са условни. Те следват една след друга, а понякога даже се припокриват. Най-общо според дължината на вълната радиовълните се делят на:
- свръхдълги λ = 10 – 100 km
- дълги λ = 1 – 10 km
- средни λ = 100 – 1000 m
- къси λ = 10 – 100 m
- ултракъси λ < 10 m
- метрови λ = 1 – 10 m
- дециметрови λ = 1 – 10 dm
- сантиметрови λ = 1 – 10 cm
- милиметрови λ = 1 – 10 mm
- субмилиметрови λ = 0,1 – 1 mm
ITU диапазони
Международният съюз по телекомуникации ITU има нарочен регламент за радио диапазоните Radio Regulations. Според чл. 2, радиоспектърът се подразделя на девет честотни диапазона, които се обозначават с последователни цели числа, както е посочено в таблицата [2].
Номер на диапазона | Наименование и съкратено означение |
Честотен диапазон | Диапазон от дължини на вълната† |
---|---|---|---|
4 | Много ниски честоти (VLF) | 3 – 30 kHz | 10 – 100 km |
5 | Ниски честоти (LF) | 30 – 300 kHz | 1 – 10 km |
6 | Средни честоти (MF) | 300 – 3000 kHz | 100 – 1000 m |
7 | Високи честоти (HF) | 3 – 30 MHz | 10 – 100 m |
8 | Много високи честоти (VHF) | 30 – 300 MHz | 1 – 10 m |
9 | Ултрависоки честоти (UHF) | 300 – 3000 MHz | 1 – 10 dm |
10 | Свръхвисоки честоти (SHF) | 3 – 30 GHz | 1 – 10 cm |
11 | Крайно високи честоти (EHF) | 30 – 300 GHz | 1 – 10 mm |
12 | Хипервисоки честоти (THF) | 300 – 3000 GHz | 0,1 – 1 mm |
† Тази колона липсва в таблицата от Radio Regulations
В България
В България разпределението на ползването на радиочестотния спектър в рамките на страната се осъществява от Комисията за регулиране на съобщенията. Тя изготвя „Национален план за разпределение на радиочестотния спектър на радиочестоти и радиочестотни ленти за граждански нужди, за нуждите на отбраната и сигурността, както и за съвместно ползване между тях“. С този план се определя как да се използват честотите между 9 kHz и 400 GHz между различните им ползватели. За някои от честотите, към които има голям интерес, се обявяват конкурси за даването на разрешение за ползването им – такива са например честотите за осъществяване на мобилни телефонни комуникации.
Диапазонът на радиовълните, предназначени за радио и телевизионно разпръскване, е разпределен чрез международни съглашения на отделни обхвати (диапазони) и е обект на специални закони по отношение на използването му[3]. Тук по-често се използват означенията в честота:
Честотна лента | Вълнов обхват | Вид вълни (съкращение) | Предназначение |
---|---|---|---|
148,5 – 285 kHz | 2020 – 1052,6 m | Дълги вълни (ДВ/LW) | наземно радиоразпръскване |
526,5 – 1606,5 kHz | 570 – 186,7 m | Средни вълни (СВ/MW/AM) | наземно радиоразпръскване |
3950 – 4063 kHz | 76 – 73,8 m | Къси вълни (КВ/SW) | наземно радиоразпръскване |
5900 – 6200 kHz | 50,8 – 48,3 m | Къси вълни (КВ/SW) | наземно радиоразпръскване |
7100 – 7350 kHz | 42,25 – 40,8 m | Къси вълни (КВ/SW) | наземно радиоразпръскване |
9500 – 9900 kHz | 31,6 – 30,3 m | Къси вълни (КВ/SW) | наземно радиоразпръскване |
11650 – 12075 kHz | 25,75 – 24,84 m | Къси вълни (КВ/SW) | наземно радиоразпръскване |
13600 – 13800 kHz | 22,05 – 21,74 m | Къси вълни (КВ/SW) | наземно радиоразпръскване |
15100 – 15600 kHz | 19,54 – 19,87 m | Къси вълни (КВ/SW) | наземно радиоразпръскване |
17550 – 17900 kHz | 17,09 – 16,76 m | Къси вълни (КВ/SW) | наземно радиоразпръскване |
21450 – 21850 kHz | 14 – 13,73 m | Къси вълни (КВ/SW) | наземно радиоразпръскване |
25670 – 26100 kHz | 14 – 11,49 m | Къси вълни (КВ/SW) | наземно радиоразпръскване |
87,5 – 108 MHz | 3,43 – 2,77 m | Ултракъси вълни (УКВ/FM) | наземно радиоразпръскване |
174 – 230 MHz | 1,724 – 1,304 m | Ултракъси вълни (МВ/HF), 6 – 12 канал |
наземно телевизионно разпръскване |
470 – 822 MHz | 63,83 – 36,5 cm | Ултракъси вълни (ДМВ/UHF), 21 – 68 канал |
наземно телевизионно разпръскване |
11,7 – 12,5 GHz | 2,56 – 2,4 cm | Свръхкъси вълни (СКВ/Ku-Band) | спътниково ТВ-радиоразпръскване |
40 – 42,5 GHz | 7,5 – 7,06 mm | Свръхкъси вълни (СКВ/Ka-Band) | спътниково ТВ-радиоразпръскване |
84 – 86 GHz | 3,57 – 3,48 mm | Свръхкъси вълни (СКВ/Ki-Band) | спътниково ТВ-радиоразпръскване |
Радиовълните се разпространяват като директни (преки), повърхностни и пространствени (йоносферни). При разпространението си пространствените радиовълни достигат до йоносферата – най-горният слой на атмосферата на височина от 60 km до около 1000 km от земната повърхност. Йоносферата отразява радиовълните обратно към Земята, което позволява те да бъдат приемани на големи разстояния. Дългите пространствени вълни се отразяват в най-ниската част на йоносферата (слой D) и заглъхват бързо – не могат да се приемат на големи разстояния по земната повърхност. Средните и късите пространствени вълни се отразяват съответно от средните и високите слоеве на йоносферата и затова достигат до по-далечни разстояния. Средните вълни се отразяват от слоя Е, а късите – от слоя F.
Източници
- ↑ Penrose, R (2004). The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe. Vintage Books. pp. 410–1. ISBN 978-0-679-77631-4. „... the most accurate standard for the metre is conveniently defined so that there are exactly 299,792,458 of them to the distance travelled by light in a standard second, giving a value for the metre that very accurately matches the now inadequately precise standard metre rule in Paris.
- ↑ Radio Regulations, Volume 1, Article 2 // ITU, 2008. Посетен на 12 юли 2017. (на английски)
- ↑ Как се разпространяват радиовълните // Посетен на 18 октомври 2012.