Радіохвилі

Радіохвилі – це електромагнітні коливання, що розповсюджуються в просторі із швидкістю світла (300 000 км/сек). До речі світло також відноситься до електромагнітних хвиль, що і визначає їх вельми схожі властивості (віддзеркалення, заломлення, загасання і т.п.).

Радіохвилі переносять через простір енергію, що випромінюється генератором електромагнітних коливань. А утворюються вони при зміні електричного поля, наприклад, коли через провідник проходить змінний електричний струм або коли через простір проскакують іскри, тобто ряд швидко наступних один за одним імпульсів струму.

Електромагнітне випромінювання характеризується частотою, довжиною хвилі і потужністю переносної енергії. Частота електромагнітних хвиль показує, скільки разів в секунду змінюється у випромінювачі напрям електричного струму і, отже, скільки разів в секунду змінюється в кожній точці простору величина електричного і магнітного полів. Вимірюється частота в герцах (Гц) – одиницях названих ім'ям великого німецького ученого Генріха Рудольфа Герца. 1 Гц – це одне коливання в секунду, 1 мегагерц (Мгц) – мільйон коливань в секунду. Знаючи, що швидкість руху електромагнітних хвиль рівна швидкості світла, можна визначити відстань між точками простору, де електричне (або магнітне) поле знаходиться в однаковій фазі. Ця відстань називається довжиною хвилі. Частота електромагнітного випромінювання в Мгц.

З формули видно, що, наприклад, частоті 1 Мгц відповідає довжина хвилі 300 м. Із збільшенням частоти довжина хвилі зменшується, із зменшенням – здогадайтеся самі. Надалі ми переконаємося, що знання довжини хвилі дуже важливо при виборі антени для радіосистеми, оскільки від неї безпосередньо залежить довжина антени. Електромагнітні хвилі вільно проходять через повітря або космічний простір (вакуум). Але якщо на шляху хвилі зустрічається металевий дріт, антена або будь-яке інше провідне тіло, то вони віддають йому свою енергію, викликаючи тим самим в цьому провіднику змінний електричний струм. Але не вся енергія хвилі поглинається провідником, частина її відображається від поверхні. До речі, на цьому засновано застосування електромагнітних хвиль в радіолокації. Ще однією корисною властивістю електромагнітних хвиль (втім, як і всяких інших хвиль) є їх здатність огинати тіла на своєму шляху. Але це можливо лише у тому випадку, коли розміри тіла менші, ніж довжина хвилі, або порівнянні з нею. Наприклад, щоб виявити літак, довжина радіохвилі локатора повинна бути менше за його геометричні розміри (менше 10 м). Якщо ж тіло більше, ніж довжина хвилі, воно може відобразити її. Але може і не відобразити – пригадаєте американський літак-невидимку «Stealth».

Енергія, яку несуть електромагнітні хвилі, залежить від потужності генератора (випромінювача) і відстані до нього. По науковому це звучить так: потік енергії, що доводиться на одиницю площі, прямо пропорційний потужності випромінювання і обернено пропорційний квадрату відстані до випромінювача. Це означає, що дальність зв'язку залежить від потужності передавача, але в набагато більшому ступені від відстані до нього. Наприклад, потік енергії електромагнітного випромінювання Сонця на поверхню Землі досягає 1 кіловата на квадратний метр, а потік енергії середньохвильової мовної радіостанції – всього тисячні і навіть мільйонні долі вата на квадратний метр.

Розповсюдження радіохвиль

Найпростіший випадок — це розповсюдження радіо хвилі у вільному просторі. Вже на невеликій відстані від радіопередавача його можна вважати крапкою. А якщо так, то фронт радіохвилі можна вважати сферичним. Якщо ми проведемо в думках декілька сфер, що оточують радіопередавач, то ясно, що за відсутності поглинання енергія, що проходить через сфери, залишатиметься незмінною. Ну, а поверхня сфери пропорційна квадрату радіусу. Означає, інтенсивність хвилі, тобто енергія, що доводиться на одиницю площі в одиницю часу, падатиме у міру видалення від джерела обернено пропорційно до квадрата відстані.

Звичайно, це важливе правило застосовно в тому випадку, якщо не вжиті спеціальні заходи для того, щоб створити вузьконаправлений потік радіохвиль.

Існують різні технічні прийоми для створення направлених радіопроменів. Один із способів рішення цієї задачі полягає у використанні правильних грат антен. Антени повинні бути розташовані так, щоб послані ними хвилі відправлялися в потрібному напрямі “горб до горба”. Для цієї ж мети використовуються дзеркала різної форми.

Радіохвилі, мандрівні в космосі, відхилятимуться від прямолінійного напряму — відображатися, розсіватися, заломлюватися — в тому випадку, якщо на їх шляху зустрінуться перешкоди, сумірні з довжиною хвилі і навіть дещо менші.