Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Radio valove otkrio je 1886. njemački fizičar Heinrich Hertz. Istraživao je njihova svojstva i dokazao da se radi o elektromagnetskim valovima čije su postojanje predvidjele Maxwellove jednadžbe. Sam znanstvenik nije shvaćao značaj svog otkrića. Kada ga je novinar upitao čemu mogu poslužiti radio valovi koje je otkrio, kategorički je odgovorio: “Valjda ništa”. Pa ipak, danas ne možemo zamisliti svoj život bez uređaja koji koriste radio valove.

Radijski valovi su elektromagnetsko zračenje s najvećim valnim duljinama, tj. najniže frekvencije. Njihova duljina mjeri se metrima, pa čak i kilometrima. Radio valovi, kao i druge vrste elektromagnetskih valova, šire se u vakuumu brzinom svjetlosti c ≈ 300 000 000 m/s.

Ograničenje opsega radiovalova je uvjetno. Pretpostavlja se da su to valovi duljine veće od 0,3 m i frekvencije manje od 1000 MHz. Mikrovalovi s višom frekvencijom ponekad se nazivaju radio valovima.

Prve primjene radio valova na radiju i televiziji

Najranije primjene radio valova su očite - radio i televizija.

Danas emiteri u Europi i većem dijelu svijeta koriste UKF (VHF) pojas, emitirajući programe u frekvencijskom rasponu 87,5-108 MHz.

Povijest izuma radija prilično je dramatična. Prvobitne zasluge za to pripale su Marconiju, koji je 1909. dobio Nobelovu nagradu za izum radija. Međutim, Nikola Tesla, inženjer srpskog podrijetla, tvrdio je da je Marconi u svom izumu koristio njegov prethodni rad. Dugi sudski postupci doveli su Teslu do bankrota. Tek nakon njegove smrti 1943. Vrhovni sud SAD-a priznao je Teslina patentna prava, a sada ga se smatra izumiteljem radija.

Kako radi radio?

Radio odašiljač sastoji se od dvije glavne komponente: oscilatora i modulatora.

  • Generator generira val nosilac, koji je sinusni val radiofrekvencije.
  • Modulator mijenja nosivi val u skladu s modulirajućim signalom koji mu se prenosi, a to je emitirani zvuk. Modulirajući signal se stvara u mikrofonu, koji zvučne valove pretvara u električni signal s frekvencijom koja odgovara frekvenciji zvučnih valova.

Modulirajući signal može promijeniti nosivi val na dva načina:

    promjena frekvencije - to se zove frekvencijska modulacija (valovi modulirani na ovaj način nazivaju se FM),
  1. uvođenjem promjena amplitude - to se zove amplitudna modulacija (valovi modulirani na ovaj način nazivaju se AM).

Na temelju međunarodnih sporazuma o emitiranju, frekvencijski modulirani (FM) prijenos koristi se na ultrakratkim valovima, a amplitudno modulirani (AM) na dugim, srednjim i kratkim valovima.

Radio prima modulirane valove. U prijamniku se događa obrnuti proces: modulacije primljenog vala pretvaraju se u električni signal. U zvučniku ovaj signal uzrokuje vibriranje membrane, što zauzvrat uzrokuje vibriranje zraka i stvaranje akustičnog vala.

Kako radi televizija?

Način na koji televizija funkcionira je složeniji. U širem smislu, televizija označava digitalno kodiranje slike i zvuka i njihov prijenos pomoću radio valova u rasponu od 50 - 220 MHz.

Izumitelj televizije, zahvaljujući kojoj već nekoliko generacija možemo sudjelovati u događanjima diljem svijeta, bio je škotski inženjer John Logie Baird. Prvi televizijski prijenos, iz Londona u New York, održan je 27. siječnja 1928. godine.Prava popularnost televizije došla je nakon Drugog svjetskog rata.

Korištenje radio valova u spektroskopiji

Radio valovi u rasponu od 60 - 900 MHz koriste se u spektroskopiji nuklearne magnetske rezonancije (skraćeno MR). Princip ove metode temelji se na interakciji magnetskih polja s magnetskim momentima atomskih jezgri. Obično su to jezgre vodika, t.j. protoni.

Jezgre vodika apsorbiraju energiju radio valova određene frekvencije, a zatim je odaju, emitirajući valove iste frekvencije. Uređaj hvata te signale i možete točno odrediti mjesto emisije. Snimljeni signal ovisi o vrsti molekule i razlikuje se za masti, proteine, vodu i druge spojeve bogate vodikom, što omogućuje razlikovanje vrsta i gustoće tkiva. Na taj se način može proučavati kemijska struktura tvari. Za kemičare je magnetska rezonancija pouzdana metoda za identifikaciju organskih spojeva. U biokemiji se ova metoda koristi za određivanje sadržaja vode i suhe tvari u hrani.

Upotreba radio valova u medicini

U medicini je magnetska rezonancija (MRI) jedna od najpreciznijih metoda neinvazivnog pregleda unutarnjih organa čovjeka (slika 1).

Ova metoda omogućuje procjenu anatomskih struktura cijelog tijela ili pojedinih organa s točnošću od samo nekoliko milimetara. Organi i tkiva mogu se detaljno pregledati u bilo kojoj ravnini, čak i trodimenzionalno. MR može otkriti uznemirujuće promjene (kao što je rak) i daje mnogo informacija o njima. To je vrlo osjetljiva i sigurna metoda snimanja. Ovaj pregled ne koristi štetno ionizirajuće zračenje (X-zrake) kao što to rade drugi modaliteti snimanja.

Riža. 1. Uređaj za magnetsku rezonanciju (MRI).

Primjena radio valova u astronomiji

Detekcija radio valova igra važnu ulogu u astronomskim istraživanjima.Ovo je jedini raspon elektromagnetskog zračenja, osim vidljive svjetlosti, koji slobodno prodire kroz atmosferu. Radio valovi koji dolaze iz svemira nose informacije o egzotičnim objektima. Na primjer, pulsari su neutronske zvijezde koje redovno emitiraju radio impulse. Prašina ne apsorbira radio valove, što onemogućuje promatranje mnogih objekata na vidljivom svjetlu.

Dizajn radio teleskopa sastoji se od parabolične antene, odnosno reflektora koji fokusira radio valove u fokus gdje se nalazi prijemnik (slika 2).

Riža. 2. Radioteleskop

Radio signali s velikih udaljenosti vrlo su slabi. Za registraciju takvih signala potrebne su ogromne radijske antene. Najveća FAST radioastronomska antena na svijetu nalazi se u Kini. Nalazi se u prirodnoj depresiji, a njegova zdjela ima promjer od 500 m.

Radioteleskopi se često kombiniraju u veće sustave koji djeluju kao interferometri. To povećava njihovu upotrebljivu osjetljivost i rezoluciju.

Primjer je vrlo velik niz radioteleskopa koji se nalazi u Meksiku (vidi Wikipedia - Very Large Array za detalje) (slika 3). Niz radioteleskopa koristi fenomen interferencije radiovalova za pojačavanje signala primljenog iz svemira. Udaljenosti između teleskopa su reda veličine nekoliko metara, što odgovara duljini radio vala.

Riža. 3. Vrlo veliki niz u Meksiku

U regijama sa slabo razvijenom telekomunikacijskom infrastrukturom dobro se pokazala satelitska komunikacija pomoću radiovalova frekvencije od nekoliko desetaka megaherca. Komunikacija između telefona uspostavlja se putem relejne stanice, koja se naziva transponder, a nalazi se na umjetnom satelitu Zemlje. Signali se prenose od telefona do transpondera pomoću vala više frekvencije i vraćaju se natrag pomoću vala niže frekvencije.

Reference

    Ellingson, Stephen W. (2016). Inženjerstvo radijskih sustava. Cambridge University Press.
  1. Edwards, Steven A. "Heinrich Hertz i elektromagnetsko zračenje" . Američka udruga za napredak znanosti
  2. M. P. Dolukhanov. Širenje radiovalova. M.: Sov. radio, 1972.
  3. B. V. Nikolsky, T. I. Nikolskaya. Elektrodinamika i širenje radiovalova. M.: Nauka, 1989. S. 467.

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Zgrada