Радиовълни

Радиовълните са електромагнитни вълни с дължина на вълната ламбда (λ) от 10 000 km до десети от милиметъра. 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. Характера 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.

Основни параметри

Радиовълните пренасят в пространството енергия, излъчена от генератор за електромагнитни трептения. Те се образуват при изменението на електрическото поле, например, когато през проводник преминава променлив електрически ток или когато през пространството прескачат искри, тоест ред бързо следващи се електрически импулси.

Електромагнитното излъчване се характеризира с честота, дължина на вълната и мощност на преносимата 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) - единици, наречени с името на немския учен Хайнрих Херц. 1 Hz е едно колебание (трептение) в секунда, 1 МегаХерц (MHz) - 1 милион колебания в секунда (s). Знаейки, че скоростта на движение на електромагнитните вълни е равна на скоростта на светлината, 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 (в метри) се изчислява по формулата:

$\lambda ={299,79 \over f}$ или приблизително $\lambda ={300 \over f}$

където $f$ е честота на електромагнитното излъчване на 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 радиоантени.

Свойства

Радиовълните, както и другите електромагнитни вълни, се разпространяват в пространството със скоростта на светлината (300 000 км/сек). Основни свойства на радиовълните са отражение, пречупване, заглъхване, дифракция, интерференция и др.

Електромагнитните вълни свободно преодоляват въздуха или космическото пространство (вакуум), 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, променливо електричество в него. Винаги част от излъчената енергия се отразява от повърхностите. Върху това свойство е основана радиолокацията.

Друго полезно свойство на електромагнитните вълни (както и на всички други вълни) е тяхната способност да заобикалят тела 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 (предавател) 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 проводник (макар и не добър) и преминавайки над повърхността ѝ, радиовълните постепенно отслабват. Това се дължи на факта, че електромагнитните вълни предизвикват ток на повърхността на планетата, за 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 приемника 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 10 000 m (30 kHz) до 0,1 mm (3 000 GHz). Това е малка част от спектъра на електромагнитните вълни. След радиовълните, по намаляваща дължина следват инфрачервените лъчи, после е тесния участък на видимата светлина, след него ултравиолетовите, рентгеновите и гама лъченията. Всичко това са електромагнитни трептения с една природа, различаващи се само по дължина на вълната, и съответно - честотата. Въпреки, че физиката разделя целия спектър на области, границите между тях са обозначени условно. Областите следват една след друга, а понякога даже се препокриват. Радиовълните се делят на:

• свръхдълги λ>10 000 m
• дълги λ=10 000-1000 m
• средни λ=1000-100 m
• къси λ=100-10 m
• ултракъси УКВ λ=10-1 m
• метрови λ=10-1 m
• дециметрови λ=100-10 cm
• сантиметрови λ=10-1 cm
• субмилиметрови λ<1 mm

Спектърът на радиовълните, използвани за обществено радиоразпръскване, е разпределен чрез международни съглашения, на отделни обхвати (диапазони) и е обект на специални закони по отношение на използването му:

Честотна лента	Вълнов обхват (съкращение), предназначение
148,5-285 kHz	Дълги вълни (ДВ/LW), наземно радиоразпръскване
526,5-1606,5 kHz	Средни вълни (СВ/MW/AM), наземно радиоразпръскване
3950-4063 kHz	Къси вълни (КВ/SW), 60 m, наземно радиоразпръскване
5900-6200 kHz	Къси вълни (КВ/SW), 49 m, наземно радиоразпръскване
7100-7350 kHz	Къси вълни (КВ/SW), 41 m, наземно радиоразпръскване
9500-9900 kHz	Къси вълни (КВ/SW), 31 m, наземно радиоразпръскване
11650-12075 kHz	Къси вълни (КВ/SW), 25 m, наземно радиоразпръскване
13600-13800 kHz	Къси вълни (КВ/SW), 21 m, наземно радиоразпръскване
15100-15600 kHz	Къси вълни (КВ/SW), 19 m, наземно радиоразпръскване
17550-17900 kHz	Къси вълни (КВ/SW), 16 m, наземно радиоразпръскване
21450-21850 kHz	Къси вълни (КВ/SW), 13 m, наземно радиоразпръскване
25670-26100 kHz	Къси вълни (КВ/SW), 11 m, наземно радиоразпръскване
87,5-108 MHz	Ултракъси вълни (УКВ/FM), наземно радиоразпръскване
174-230 MHz	Ултракъси вълни (МВ/HF), 6-12 канал, наземно телевизионно разпръскване
470-822 MHz	Ултракъси вълни (ДМВ/UHF), 21-68 канал, наземно телевизионно разпръскване
11,7-12,5 GHz	Свръхкъси вълни (СКВ/Ku-Band), спътниково ТВ-радиоразпръскване
40-42,5 GHz	Свръхкъси вълни (СКВ/Ka-Band), спътниково ТВ-радиоразпръскване
84-86 GHz	Свръхкъси вълни (СКВ/Ki-Band), спътниково ТВ-радиоразпръскване