Rádiové vlny jsou typem elektromagnetického záření, které je nejlépe známé pro použití v komunikačních technologiích, jako je televize, mobilní telefony a rádia. Tato zařízení přijímají rádiové vlny a převádějí je na mechanické vibrace v reproduktoru, aby vytvářely zvukové vlny.
Radiofrekvenční spektrum je relativně malá část elektromagnetického (EM) spektra. Podle University of Rochester je EM spektrum obecně rozděleno do sedmi oblastí v pořadí klesající vlnové délky a zvyšování energie a frekvence. Společná označení jsou rádiové vlny, mikrovlny, infračervené (IR), viditelné světlo, ultrafialové (UV), rentgenové a gama záření.
Rádiové vlny mají podle NASA nejdelší vlnové délky v EM spektru v rozmezí od asi 0,04 palce (1 milimetr) do více než 62 kilometrů (100 kilometrů). Mají také nejnižší kmitočty, od asi 3 000 cyklů za sekundu, nebo od 3 kilohertz, až do asi 300 miliard hertzů nebo 300 gigahertzů.
Rádiové spektrum je omezeným zdrojem a často se porovnává s zemědělskou půdou. Stejně jako zemědělci musí organizovat svou půdu, aby dosáhli nejlepší sklizně, pokud jde o množství a rozmanitost, musí být rádiové spektrum rozděleno mezi uživatele nejefektivnějším způsobem, podle British Broadcasting Corp. V USA spravuje Národní telekomunikační a informační správa v rámci amerického ministerstva obchodu přidělování kmitočtů podél rádiového spektra.
Objev
Skotský fyzik James Clerk Maxwell, který vyvinul sjednocenou teorii elektromagnetismu v 70. letech 20. století, podle Skotské národní knihovny předpovídal existenci rádiových vln. V 1886, Heinrich Hertz, německý fyzik, aplikoval Maxwellovy teorie na výrobu a příjem rádiových vln. Hertz používal jednoduché domácí nástroje, včetně indukční cívky a Leydenovy nádoby (časný typ kondenzátoru skládající se ze skleněné nádoby s fóliovými vrstvami uvnitř i vně) k vytváření elektromagnetických vln. Hertz se stal první osobou, která vysílala a přijímala řízené rádiové vlny. Jednotka frekvence EM vlny - jeden cyklus za sekundu - se podle Americké asociace pro povýšení vědy nazývá hertz.
Skupiny rádiových vln
Národní správa telekomunikací a informací obecně rozděluje rádiové spektrum do devíti pásem:
.tg {border-collapse: collapse; spacing: 0; border-color: #ccc;} .tg td {family-font: Arial, sans-serif; font-size: 14px; padding: 10px 5px; border- style: solidní; šířka okraje: 0px; přetečení: skryté; konec slova: normální; border-color: #ccc; color: # 333; background-color: #fff;} .tg th {font-family: Arial, sans-serif; font-size: 14px; font-weight: normal; padding: 10px 5px; border-style: solidní; width-width: 0px; overflow: skryté; break-word: normal; border-color: #ccc; color: # 333; background-color: # f0f0f0;} .tg .tg-mcqj {font-weight: bold; border-color: # 000000; text-zarovnání: vlevo; vertikální zarovnání: top} .tg .tg- 73oq {okraj-barva: # 000000; zarovnání textu: vlevo; svislé zarovnání: nahoru}
| Kapela | Rozsah frekvencí | Rozsah vlnových délek |
|---|---|---|
| Extrémně nízká frekvence (ELF) | <3 kHz | > 100 km |
| Velmi nízká frekvence (VLF) | 3 až 30 kHz | 10 až 100 km |
| Nízká frekvence (LF) | 30 až 300 kHz | 1 m až 10 km |
| Střední frekvence (MF) | 300 kHz až 3 MHz | 100 až 1 km |
| Vysoká frekvence (HF) | 3 až 30 MHz | 10 až 100 m |
| Velmi vysoká frekvence (VHF) | 30 až 300 MHz | 1 až 10 m |
| Ultra vysoká frekvence (UHF) | 300 MHz až 3 GHz | 10 cm až 1 m |
| Super vysoká frekvence (SHF) | 3 až 30 GHz | 1 až 1 cm |
| Extrémně vysoká frekvence (EHF) | 30 až 300 GHz | 1 mm až 1 cm |
Nízké až střední frekvence
Rádiové vlny ELF, nejnižší ze všech rádiových frekvencí, mají dlouhý dosah a jsou užitečné při pronikání vody a skály pro komunikaci s ponorkami a uvnitř dolů a jeskyní. Nejsilnějším přírodním zdrojem vln ELF / VLF je podle skupiny Stanford VLF blesk. Vlny vytvořené údery blesku se mohou odrazit tam a zpět mezi Zemí a ionosférou (vrstva atmosféry s vysokou koncentrací iontů a volných elektronů), podle Phys.org. Tyto poruchy blesku mohou narušit důležité rádiové signály cestující na satelity.
Radiofrekvenční pásma LF a MF zahrnují námořní a letecké rádio a komerční rádio AM (amplitudová modulace) podle RF. Vysokofrekvenční pásma AM klesají mezi 535 kilohertz na 1,7 megahertz, podle How Stuff Works. AM rádio má velký dosah, zejména v noci, kdy ionosféra lépe refrakci vln zpět na zem, ale je vystavena rušení, které ovlivňuje kvalitu zvuku. Pokud je signál částečně blokován - například kovovou stěnou, jako je mrakodrap -, hlasitost zvuku se odpovídajícím způsobem sníží.
Vyšší frekvence
HF, VHF a UHF pásma zahrnují FM rádio, vysílaný televizní zvuk, veřejnoprávní rádio, mobilní telefony a GPS (globální systém určování polohy). Tato pásma typicky používají „frekvenční modulaci“ (FM) pro kódování nebo dojem audio nebo datového signálu na nosnou vlnu. Ve frekvenční modulaci zůstává amplituda (maximální rozsah) signálu konstantní, zatímco frekvence se mění výše nebo níže rychlostí a velikostí odpovídajícími zvukovému nebo datovému signálu.
FM vede k lepší kvalitě signálu než AM, protože faktory prostředí neovlivňují frekvenci způsob, jakým ovlivňují amplitudu, a přijímač ignoruje změny amplitudy, dokud signál zůstává nad minimálním prahem. Podle toho, jak látka pracuje, klesají frekvence FM rádia mezi 88 megahertzů a 108 megahertzů.
Krátkovlnné rádio
Krátkovlnné rádio využívá kmitočty v pásmu HF, od asi 1,7 megahertz do 30 megahertz, podle Národní asociace krátkovlnných rozhlasových stanic (NASB). V tomto rozsahu je krátkovlnné spektrum rozděleno do několika segmentů, z nichž některé jsou vyhrazeny běžným rozhlasovým stanicím, jako je Hlas Ameriky, Britské rozhlasové společnosti a Hlas Ruska. Podle NASB jsou na celém světě stovky krátkovlnných stanic. Krátkovlnné stanice mohou být slyšeny tisíce kilometrů, protože signály se odrazí od ionosféry a odrazí se zpět stovky nebo tisíce mil od svého původního bodu.
Nejvyšší frekvence
SHF a EHF představují nejvyšší frekvence v rádiovém pásmu a někdy jsou považovány za součást mikrovlnného pásma. Molekuly ve vzduchu mají tendenci tyto frekvence absorbovat, což omezuje jejich rozsah a použití. Jejich krátké vlnové délky však umožňují směrování signálů v úzkých paprscích anténami parabolické antény (satelitní antény). To umožňuje, aby mezi pevnými místy došlo k vysokorychlostní komunikaci s krátkým dosahem.
SHF, který je méně ovlivňován vzduchem než EHF, se používá pro aplikace krátkého dosahu, jako jsou Wi-Fi, Bluetooth a bezdrátové USB (univerzální sériová sběrnice). SHF může pracovat pouze na přímých trasách, protože vlny mají tendenci odrážet objekty, jako jsou automobily, lodě a letadla, podle stránky RF Page. A protože se vlny odrazí od objektů, lze SHF použít také pro radar.
Astronomické zdroje
Vesmír se hemží zdroji rádiových vln: planety, hvězdy, oblaky plynu a prachu, galaxie, pulsary a dokonce i černé díry. Jejich studiem se astronomové mohou dozvědět o pohybu a chemickém složení těchto kosmických zdrojů, jakož i o procesech, které tyto emise způsobují.
Radioteleskop „vidí“ oblohu velmi odlišně, než se zdá ve viditelném světle. Místo toho, aby viděl bodové hvězdy, rádiový dalekohled zachytí vzdálené pulsary, oblasti vytvářející hvězdy a zbytky supernovy. Rádiové dalekohledy mohou také detekovat kvazary, což je zkratka pro kvazi-hvězdný zdroj rádia. Kvazar je neuvěřitelně jasné galaktické jádro poháněné supermasivní černou dírou. Kvazary vyzařují energii široce přes EM spektrum, ale jméno pochází ze skutečnosti, že první kvazary, které mají být identifikovány, vysílají většinou radiové energie. Kvazary jsou vysoce energetické; někteří emitují 1 000krát více energie než celá Mléčná dráha.
Podle astronomické univerzity ve Vídni astronomové často kombinují několik menších dalekohledů nebo přijímacích misek do pole, aby vytvořili jasnější nebo vyšší rozlišení. Například rádiový dalekohled Very Large Array (VLA) v Novém Mexiku sestává z 27 antén uspořádaných do obrovského vzoru „Y“, který má průměr 36 kilometrů.
Tento článek byl aktualizován 27. února 2019 přispěvatelem Live Science Traci Pedersen.
