Dans les manuels de physique, des formules abstruses sont données sur le thème de la gamme des ondes radio, qui ne sont parfois pas entièrement comprises même par les personnes ayant une éducation et une expérience professionnelles spéciales. Dans l'article, nous essaierons de comprendre l'essence sans recourir à des difficultés. La première personne à avoir découvert les ondes radio était Nikola Tesla. À son époque, où il n'y avait pas d'équipement de haute technologie, Tesla ne comprenait pas parfaitement de quel type de phénomène il s'agissait, qu'il appela plus tard éther. Un conducteur de courant alternatif est le début d'une onde radio.
Sources d'ondes radio
Les sources naturelles d'ondes radio comprennent les objets astronomiques et la foudre. Un émetteur artificiel d'ondes radio est un conducteur électrique avec un courant électrique alternatif se déplaçant à l'intérieur. L'énergie oscillatoire du générateur haute fréquence est distribuée dans l'espace environnant au moyen d'une antenne radio. La première source de travail d'ondes radio a étéL'émetteur-récepteur radio de Popov. Dans cet appareil, la fonction de générateur haute fréquence était assurée par un dispositif de stockage haute tension connecté à une antenne - un vibrateur Hertz. Les ondes radio créées artificiellement sont utilisées pour les radars fixes et mobiles, la radiodiffusion, les communications radio, les satellites de communication, la navigation et les systèmes informatiques.
Bande d'ondes radio
Les ondes utilisées dans les communications radio se situent dans la gamme de fréquences de 30 kHz à 3 000 GHz. En fonction de la longueur d'onde et de la fréquence de l'onde, des caractéristiques de propagation, la gamme d'ondes radio est divisée en 10 sous-bandes:
- SDV - très long.
- LW - long.
- NE - moyenne.
- SW - court.
- VHF - ultra court.
- MV - mètres.
- UHF - décimètre.
- SMV - centimètre.
- MMV - mm.
- SMMW - submillimètre
Gamme de fréquence radio
Le spectre des ondes radio est conditionnellement divisé en sections. Selon la fréquence et la longueur de l'onde radio, elles sont divisées en 12 sous-bandes. La gamme de fréquences des ondes radio est liée à la fréquence du signal AC. Les gammes de fréquences des ondes radio dans les réglementations radio internationales sont représentées par 12 noms:
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ondes radio propagation des ondes radio ELF - extrêmement bas.
- VLF - ultra-faible.
- INCH - infra-bas.
- VLF - très bas.
- LF - basses fréquences.
- milieu - fréquences moyennes.
- HF− hautes fréquences.
- VHF - très haut.
- UHF - ultra haut.
- Micro-ondes - ultra élevé.
- EHF - extrêmement élevé.
- HHF - hyper haut.
À mesure que la fréquence de l'onde radio augmente, sa longueur diminue, à mesure que la fréquence de l'onde radio diminue, elle augmente. La propagation en fonction de sa longueur est la propriété la plus importante d'une onde radio.
La propagation des ondes radio 300 MHz - 300 GHz est appelée ultra-haute micro-onde en raison de leur fréquence plutôt élevée. Même les sous-bandes sont très étendues, de sorte qu'elles sont à leur tour divisées en intervalles, qui comprennent certaines plages pour la radiodiffusion télévisuelle et radio, pour les communications maritimes et spatiales, terrestres et aériennes, pour la navigation radar et radio, pour la transmission de données médicales, etc. sur. Bien que toute la gamme des ondes radio soit divisée en régions, les limites indiquées entre elles sont conditionnelles. Les sections se succèdent continuellement, se croisent et se chevauchent parfois.
Caractéristiques de la propagation des ondes radio
La propagation des ondes radio est le transfert d'énergie par un champ électromagnétique alternatif d'une partie de l'espace à une autre. Dans le vide, une onde radio se déplace à la vitesse de la lumière. Les ondes radio peuvent être difficiles à propager lorsqu'elles sont exposées à l'environnement. Cela se manifeste par une distorsion du signal, un changement de direction de propagation et un ralentissement des vitesses de phase et de groupe.
Chacun des types de vaguesappliqué de différentes manières. Les plus longs sont mieux à même de contourner les obstacles. Cela signifie que la gamme des ondes radio peut se propager le long du plan de la terre et de l'eau. L'utilisation des ondes longues est répandue dans les sous-marins et les navires de mer, ce qui vous permet d'être en contact à n'importe quel endroit en mer. Les récepteurs de toutes les balises et stations de sauvetage sont réglés sur une longueur d'onde de six cents mètres avec une fréquence de cinq cents kilohertz.
La propagation des ondes radio dans différentes gammes dépend de leur fréquence. Plus la longueur est courte et plus la fréquence est élevée, plus le trajet de l'onde sera droit. Ainsi, plus sa fréquence est faible et plus sa longueur est grande, plus il est capable de contourner les obstacles. Chaque plage de longueurs d'onde radio a ses propres caractéristiques de propagation, mais il n'y a pas de changement radical dans les caractéristiques distinctives à la frontière des plages voisines.
Caractéristiques de propagation
Les ondes ultra-longues et longues se courbent autour de la surface de la planète, se propageant par des rayons de surface sur des milliers de kilomètres.
Les ondes moyennes sont sujettes à une absorption plus forte, elles ne peuvent donc couvrir qu'une distance de 500 à 1 500 kilomètres. Lorsque l'ionosphère est dense dans cette gamme, il est possible de transmettre un signal par un faisceau spatial, qui assure une communication sur plusieurs milliers de kilomètres.
Les ondes courtes ne se propagent que sur de courtes distances en raison de l'absorption de leur énergie par la surface de la planète. Les spatiaux sont capables de se refléter à plusieurs reprises depuis la surface de la terre et l'ionosphère, de surmonter de longues distances,en transmettant des informations.
Les ultra-courts sont capables de transmettre une grande quantité d'informations. Les ondes radio de cette gamme pénètrent à travers l'ionosphère dans l'espace, elles sont donc pratiquement inadaptées aux communications terrestres. Les ondes de surface de ces gammes sont émises en ligne droite, sans se courber autour de la surface de la planète.
Des volumes gigantesques d'informations peuvent être transmis dans des bandes optiques. Le plus souvent, la troisième gamme d'ondes optiques est utilisée pour la communication. Dans l'atmosphère terrestre, ils sont soumis à une atténuation, donc en réalité ils transmettent un signal à une distance allant jusqu'à 5 km. Mais l'utilisation de tels systèmes de communication élimine la nécessité d'obtenir l'autorisation des inspections des télécommunications.
Principe de modulation
Pour transmettre des informations, une onde radio doit être modulée par un signal. L'émetteur émet des ondes radio modulées, c'est-à-dire modifiées. Les ondes courtes, moyennes et longues sont modulées en amplitude, elles sont donc appelées AM. Avant modulation, l'onde porteuse se déplace avec une amplitude constante. La modulation d'amplitude pour la transmission la modifie en amplitude, correspondant à la tension du signal. L'amplitude de l'onde radio change en proportion directe avec la tension du signal. Les ondes ultracourtes sont modulées en fréquence, elles sont donc appelées FM. La modulation de fréquence impose une fréquence supplémentaire qui véhicule l'information. Pour transmettre un signal sur une distance, il doit être modulé avec un signal de fréquence plus élevée. Pour recevoir un signal, vous devez le séparer de l'onde sous-porteuse. Avec la modulation de fréquence, moins d'interférences sont créées, mais la station de radio est forcéediffusé sur VHF.
Facteurs affectant la qualité et l'efficacité des ondes radio
La qualité et l'efficacité de la réception des ondes radio sont influencées par la méthode de rayonnement directionnel. Un exemple serait une antenne parabolique qui envoie un rayonnement à l'emplacement d'un capteur de réception installé. Cette méthode a permis des progrès significatifs dans le domaine de la radioastronomie et fait de nombreuses découvertes scientifiques. Il a ouvert la possibilité de créer la diffusion par satellite, la transmission de données sans fil et bien plus encore. Il s'est avéré que les ondes radio sont capables d'émettre le Soleil, de nombreuses planètes en dehors de notre système solaire, ainsi que des nébuleuses spatiales et certaines étoiles. On suppose qu'en dehors de notre galaxie, il y a des objets avec de puissantes émissions radio.
La portée de l'onde radio, la propagation des ondes radio est influencée non seulement par le rayonnement solaire, mais aussi par les conditions météorologiques. Ainsi, les ondes métriques, en fait, ne dépendent pas des conditions météorologiques. Et la plage de propagation du centimètre dépend fortement des conditions météorologiques. Cela est dû au fait que les ondes courtes sont diffusées ou absorbées par le milieu aquatique pendant la pluie ou avec une augmentation du niveau d'humidité dans l'air.
De plus, leur qualité est affectée par les obstacles sur le chemin. À de tels moments, le signal s'estompe et l'audibilité se détériore considérablement ou disparaît complètement pendant quelques instants ou plus. Un exemple serait la réaction du téléviseur à un avion survolant lorsque l'image scintille et que des barres blanches apparaissent. Cela se produit en raison dedu fait que l'onde est réfléchie par l'avion et passe par l'antenne TV. De tels phénomènes avec les téléviseurs et les émetteurs radio sont plus susceptibles de se produire dans les villes, car la gamme des ondes radio se reflète sur les bâtiments, les tours de grande hauteur, augmentant ainsi la trajectoire de l'onde.
