Ֆիզիկայի դասագրքերում տրված են անհասկանալի բանաձևեր ռադիոալիքների տիրույթի թեմայով, որոնք երբեմն ամբողջությամբ չեն հասկանում նույնիսկ հատուկ կրթություն և աշխատանքային փորձ ունեցող մարդիկ։ Հոդվածում մենք կփորձենք հասկանալ էությունը՝ առանց դժվարությունների դիմելու։ Առաջին մարդը, ով հայտնաբերել է ռադիոալիքները, եղել է Նիկոլա Տեսլան: Իր ժամանակներում, որտեղ չկար բարձր տեխնոլոգիական սարքավորումներ, Տեսլան լիովին չէր հասկանում, թե դա ինչ երեւույթ է, որը հետագայում անվանեց եթեր։ Փոփոխական հոսանքի հաղորդիչը ռադիոալիքի սկիզբն է:
Ռադիոալիքների աղբյուրներ
Ռադիոալիքների բնական աղբյուրները ներառում են աստղագիտական առարկաներ և կայծակներ: Ռադիոալիքների արհեստական արտանետիչը էլեկտրական հաղորդիչ է, որի ներսում շարժվում է փոփոխական էլեկտրական հոսանք։ Բարձր հաճախականության գեներատորի տատանողական էներգիան ռադիոալեհավաքի միջոցով բաշխվում է շրջակա տարածության մեջ։ Ռադիոալիքների առաջին աշխատանքային աղբյուրը եղել էՊոպովի ռադիոհաղորդիչ-ընդունիչ. Այս սարքում բարձր հաճախականության գեներատորի ֆունկցիան կատարում էր ալեհավաքին միացված բարձր լարման պահեստային սարքը՝ Հերց վիբրատոր։ Արհեստականորեն ստեղծված ռադիոալիքներն օգտագործվում են անշարժ և շարժական ռադարների, հեռարձակման, ռադիոկապի, կապի արբանյակների, նավիգացիոն և համակարգչային համակարգերի համար:
Ռադիոալիքի
Ռադիոկապի մեջ օգտագործվող ալիքները գտնվում են 30 կՀց - 3000 ԳՀց հաճախականությունների տիրույթում։ Ելնելով ալիքի երկարությունից և հաճախականությունից, տարածման առանձնահատկություններից՝ ռադիոալիքների տիրույթը բաժանվում է 10 ենթատիրույթի՝
- SDV - լրացուցիչ երկար:
- LW - երկար.
- NE - միջին.
- SW - կարճ.
- VHF - ծայրահեղ կարճ:
- MV - մետր.
- UHF - դեցիմետր։
- SMV - սանտիմետր.
- MMV - մմ.
- SMMW - ենթամիլիմետր
Ռադիոհաճախականության տիրույթ
Ռադիոալիքների սպեկտրը պայմանականորեն բաժանված է հատվածների։ Կախված ռադիոալիքի հաճախականությունից և երկարությունից՝ դրանք բաժանվում են 12 ենթաշերտի։ Ռադիոալիքների հաճախականության տիրույթը կապված է AC ազդանշանի հաճախականության հետ: Ռադիոալիքների հաճախականությունների միջակայքերը ռադիոալիքների միջազգային կանոնակարգում ներկայացված են 12 անուններով՝
-
ռադիոալիքների ռադիոալիքների տարածում ELF - չափազանց ցածր:
- VLF - ծայրահեղ ցածր:
- INCH - ինֆրա-ցածր:
- VLF - շատ ցածր:
- LF - ցածր հաճախականություններ:
- միջին - միջին հաճախականություններ։
- HF− բարձր հաճախականություններ։
- VHF - շատ բարձր:
- UHF - ծայրահեղ բարձր:
- Միկրոալիքային վառարան՝ չափազանց բարձր։
- EHF - չափազանց բարձր:
- HHF - գերբարձր:
Ռադիոալիքի հաճախականության մեծացման հետ նրա երկարությունը փոքրանում է, քանի որ ռադիոալիքի հաճախականությունը նվազում է՝ այն մեծանում է։ Տարածումը, կախված դրա երկարությունից, ռադիոալիքի ամենակարևոր հատկությունն է:
300 ՄՀց - 300 ԳՀց ռադիոալիքների տարածումը կոչվում է գերբարձր միկրոալիքային վառարան՝ իրենց բավականին բարձր հաճախականության պատճառով։ Նույնիսկ ենթատիրույթները շատ ընդարձակ են, ուստի դրանք, իրենց հերթին, բաժանվում են ինտերվալների, որոնք ներառում են որոշակի տիրույթներ հեռուստատեսային և ռադիոհեռարձակման, ծովային և տիեզերական հաղորդակցությունների, ցամաքային և ավիացիոն, ռադարների և ռադիոնավարկության, բժշկական տվյալների փոխանցման համար և այլն: վրա. Չնայած այն հանգամանքին, որ ռադիոալիքների ամբողջ տիրույթը բաժանված է շրջանների, նրանց միջև նշված սահմանները պայմանական են: Բաժինները շարունակաբար հաջորդում են միմյանց՝ անցնելով մեկը մյուսի մեջ և երբեմն համընկնում են:
Ռադիոալիքների տարածման առանձնահատկությունները
Ռադիոալիքների տարածումը փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտի միջոցով էներգիայի փոխանցումն է տիեզերքի մի մասից մյուսը։ Վակուումում ռադիոալիքը շարժվում է լույսի արագությամբ։ Ռադիոալիքները կարող են դժվար տարածվել, երբ ենթարկվում են շրջակա միջավայրին: Սա դրսևորվում է ազդանշանի աղավաղմամբ, տարածման ուղղության փոփոխությամբ և փուլային և խմբային արագությունների դանդաղումով:
Ալիքի տեսակներից յուրաքանչյուրըկիրառվում է տարբեր ձևերով. Երկարները ավելի լավ են կարողանում շրջանցել խոչընդոտները։ Սա նշանակում է, որ ռադիոալիքների տիրույթը կարող է տարածվել ցամաքի և ջրի հարթության վրա: Երկար ալիքների օգտագործումը լայնորեն տարածված է սուզանավերում և ծովային նավերում, ինչը թույլ է տալիս կապի մեջ լինել ծովի ցանկացած վայրում: Բոլոր փարոսների և փրկարար կայանների ընդունիչները կարգավորվում են վեց հարյուր մետր ալիքի երկարության վրա՝ հինգ հարյուր կիլոհերց հաճախականությամբ:
Ռադիոալիքների տարածումը տարբեր տիրույթներում կախված է դրանց հաճախականությունից: Որքան կարճ է երկարությունը և որքան հաճախականությունը, այնքան ուղիղ կլինի ալիքի ուղին: Համապատասխանաբար, որքան ցածր է դրա հաճախականությունը և որքան մեծ է երկարությունը, այնքան ավելի ունակ է ճկվել խոչընդոտների շուրջ: Ռադիոալիքների երկարությունների յուրաքանչյուր միջակայք ունի իր տարածման առանձնահատկությունները, սակայն հարևան տիրույթների սահմաններում տարբերակիչ հատկանիշների կտրուկ փոփոխություն չկա:
Տարածման հատկանիշ
Մոլորակի մակերևույթի շուրջը թեքվում են գերերկար և երկար ալիքներ՝ մակերևութային ճառագայթներով տարածվելով հազարավոր կիլոմետրերով:
Միջին ալիքները ենթակա են ավելի ուժեղ կլանման, ուստի կարող են անցնել միայն 500-1500 կիլոմետր տարածություն: Երբ իոնոսֆերան խիտ է այս տիրույթում, հնարավոր է ազդանշան փոխանցել տիեզերական ճառագայթով, որն ապահովում է հաղորդակցություն մի քանի հազար կիլոմետրի վրա:
Կարճ ալիքները տարածվում են միայն կարճ տարածություններում մոլորակի մակերեսի կողմից իրենց էներգիայի կլանման պատճառով: Տարածականները կարողանում են բազմիցս արտացոլվել երկրի մակերևույթից և իոնոսֆերայից, հաղթահարել երկար տարածություններ,տեղեկատվության փոխանցման միջոցով։
Ուլտրա-կարճը ունակ է մեծ քանակությամբ տեղեկատվություն փոխանցել: Այս տիրույթի ռադիոալիքները ներթափանցում են իոնոսֆերայի միջով տիեզերք, ուստի դրանք գործնականում պիտանի չեն ցամաքային հաղորդակցությունների համար: Այս տիրույթների մակերևութային ալիքներն արտանետվում են ուղիղ գծով՝ առանց մոլորակի մակերևույթի շուրջը թեքվելու։
Տեղեկատվության հսկա ծավալները կարող են փոխանցվել օպտիկական շերտերով: Ամենից հաճախ կապի համար օգտագործվում է օպտիկական ալիքների երրորդ տիրույթը: Երկրի մթնոլորտում դրանք ենթակա են թուլացման, ուստի իրականում ազդանշան են փոխանցում մինչև 5 կմ հեռավորության վրա։ Բայց կապի նման համակարգերի օգտագործումը վերացնում է հեռահաղորդակցության տեսչություններից թույլտվություն ստանալու անհրաժեշտությունը։
Մոդուլյացիայի սկզբունք
Տեղեկություն փոխանցելու համար ռադիոալիքը պետք է մոդուլացվի ազդանշանով: Հաղորդիչը արձակում է մոդուլացված ռադիոալիքներ, այսինքն՝ փոփոխված։ Կարճ, միջին և երկար ալիքները ամպլիտուդային մոդուլացված են, ուստի դրանք կոչվում են AM: Մոդուլյացիայից առաջ կրող ալիքը շարժվում է հաստատուն ամպլիտուդով։ Հաղորդման համար ամպլիտուդի մոդուլյացիան փոխում է այն ամպլիտուդի մեջ՝ համապատասխան ազդանշանի լարման: Ռադիոալիքի ամպլիտուդը փոխվում է ազդանշանի լարման ուղիղ համամասնությամբ: Ուլտրակարճ ալիքները հաճախականությամբ մոդուլավորված են, ուստի դրանք կոչվում են FM: Հաճախականության մոդուլյացիան պարտադրում է լրացուցիչ հաճախականություն, որը կրում է տեղեկատվություն: Հեռավորության վրա ազդանշան փոխանցելու համար այն պետք է մոդուլացվի ավելի բարձր հաճախականության ազդանշանով: Ազդանշան ստանալու համար անհրաժեշտ է այն առանձնացնել ենթափոխադրող ալիքից։ Հաճախականության մոդուլյացիայի դեպքում ավելի քիչ միջամտություն է ստեղծվում, բայց ռադիոկայանը հարկադրված էհեռարձակվում է VHF-ով։
Ռադիոալիքների որակի և արդյունավետության վրա ազդող գործոններ
Ռադիոալիքների ընդունման որակի և արդյունավետության վրա ազդում է ուղղորդված ճառագայթման մեթոդը: Օրինակ կարող է լինել արբանյակային ալեհավաքը, որը ճառագայթում է ուղարկում տեղադրված ընդունիչ սենսորի գտնվելու վայրը: Այս մեթոդը թույլ տվեց զգալի առաջընթաց ռադիոաստղագիտության ոլորտում և բազմաթիվ բացահայտումներ արեց գիտության մեջ։ Նա բացեց արբանյակային հեռարձակման, տվյալների անլար փոխանցման և շատ ավելին ստեղծելու հնարավորությունը: Պարզվել է, որ ռադիոալիքներն ունակ են արձակել Արեգակ, մեր արեգակնային համակարգից դուրս գտնվող բազմաթիվ մոլորակներ, ինչպես նաև տիեզերական միգամածություններ և որոշ աստղեր։ Ենթադրվում է, որ մեր գալակտիկայից դուրս կան հզոր ռադիոարտանետումներ ունեցող օբյեկտներ։
Ռադիոալիքի տիրույթի, ռադիոալիքների տարածման վրա ազդում է ոչ միայն արեգակնային ճառագայթումը, այլև եղանակային պայմանները։ Այսպիսով, մետրային ալիքները, ըստ էության, կախված չեն եղանակային պայմաններից։ Իսկ սանտիմետրի տարածման տիրույթը խիստ կախված է եղանակային պայմաններից։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ կարճ ալիքները ցրվում կամ կլանվում են ջրային միջավայրի կողմից անձրևի ժամանակ կամ օդում խոնավության բարձր մակարդակի դեպքում։
Նաև դրանց որակի վրա ազդում են ճանապարհին առկա խոչընդոտները։ Նման պահերին ազդանշանը խամրում է, իսկ լսելիությունը զգալիորեն վատանում է կամ ընդհանրապես անհետանում է մի քանի րոպե կամ ավելի: Օրինակ կարող է լինել հեռուստացույցի արձագանքը վեր թռչող ինքնաթիռին, երբ պատկերը թարթում է և հայտնվում են սպիտակ գծեր: Սա տեղի է ունենում շնորհիվայն, որ ալիքը արտացոլվում է օդանավից և անցնում հեռուստացույցի ալեհավաքի մոտով։ Հեռուստացույցների և ռադիոհաղորդիչների հետ կապված նման երևույթները ավելի հավանական է, որ տեղի ունենան քաղաքներում, քանի որ ռադիոալիքների տիրույթն արտացոլվում է շենքերի, բարձրահարկ աշտարակների վրա՝ մեծացնելով ալիքի ուղին։
