Презентація на тему:
"Радіохвилі"

Голобородько Валерія

Радіохвилями умовно називають  електромагнітні хвилі в діапазоні від 100 000 м до приблизно 0,1 мм, що, застосовуючи відоме співвідношення між довжиною хвилі і частотою  відповідає  інтервалу частот від 3000 Гц до 3 • 10 12 Гц. 

Про радіохвилі  уперше у своїх  роботах в 1868  році розповів  Джеймс Максвелл.  Він запропонував  рівняння,яке описує  світлові і  радіохвилі, як хвилі електромагнетизму.

У 1887 році Генріх Герц експериментально  підтвердив теорію Максвелла,  отримавши у своїй лабораторії радіохвилі завдовжки в декілька десятків  Сантиметрів.

В експериментах Герца (1880-ті) вперше були одержані хвилі з довжиною кілька десятків сантиметрів. В 1895-99 О. Попов вперше використав радіохвилі для бездротового зв'язку. З розвитком радіотехніки розширявся і частотний діапазон хвиль, що можуть бути зґенеровані чи сприйняті радіоапаратурою. В природі існують і природні джерела радіохвиль у всіх частотних діапазонах. Наприклад таким джерелом може бути будь-яке нагріте тіло. Також радіохвилі можуть генеруватися деякими природними явищами (блискавка) або космічними об'єктами (нейтронні зірки).

Радіохвилі переносять через простір енергію, що випромінюється генератором електромагнітних коливань. 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.

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. ШВИДКІСТЬ ПОШИРЕННЯ РАДІОХВИЛЬ У СЕРЕДОВИЩАХ З РІЗНИМИ ЕЛЕКТРИЧНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ НЕОДНАКОВА. ЦЕ ПРИЗВОДИТЬ ДО ТОГО, ЩО ПРИ ПЕРЕХОДІ З ОДНОГО СЕРЕДОВИЩА В ІНШУ ВОНИ ПЕРЕЛОМЛЮЮТЬСЯ, ТОБТО ЗМІНЮЄТЬСЯ НАПРЯМ ПОШИРЕННЯ РАДІОХВИЛЬ.

В однорідному середовищі радіохвилі поширюються прямолінійно зі сталою для даного середовища швидкістю — так зване вільне поширення. Близьким до вільного є поширення радіохвиль в космічному просторі.  При розповсюдження радіохвилі 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.

Особливо істотний вплив на поширення радіохвиль виявляють шари іонізованого газу у верхніх частинах атмосфери на висоті 100—300 км над поверхнею Землі. Ці шари називають іоносферою. Іонізація повітря верхніх шарів атмосфери викликається електромагнітним випромінюванням Сонця й потоком заряджених часток. Іоносфера відбиває радіохвилі з довжиною хвилі λ > 10 м як звичайна металева пластина. Але здатність іоносфери відбивати й поглинати радіохвилі суттєво міняється залежно від часу доби й пір року.

Радіохвилі довжиною 100-10 км (частота 3-30 кГц) та довжиною 10-1 км (частота 30-300 кГц) називаються  наддовгими (НДХ) та довгими (ДХ) хвилями. Розповсюджуються у вільному просторі вздовж поверхні Землі і вдень, і вночі . Крім того наддовгі хвилі відносно слабо поглинаються водою, зокрема морською. Тому такі хвилі використовують, наприклад, для зв’язку з підводними човнами, які розташовані поблизу морської поверхні. Зв'язок із підводними човнами на глибині за допомогою радіохвиль більшої частоти неможливий тому, що солона морська вода  є провідником  і екранує електромагнітневипромінювання. Друга особливість наддовгих хвиль - обмежена полоса спектру сигналу, який передається, що робить неможливим передачу широкополосних сигналів, таких, як мова,музика та ін. Тому такі передавачі використовуються переважно для радіонавігації (alfa) та для передачі сигналів точного часу (beta).

Хвилі довжиною 1000—100 м (частота 0,3-3 МГц), так звані середні хвилі (СХ), вдень сильно поглинаються іоносферою  та швидко слабшають, коли вночі іоносфера їх відбиває. Середні хвилі використовують для радіомовлення, причому вдень можна чути лише близько розташовані станції, а вночі — ще й дуже віддалені.

Хвилі довжиною 100-10 м (частота 3-30 МГц), так звані короткі (КХ), надходять до антени приймача, відбиваючись від іоносфери, причому вдень краще відбиваються коротші, а вночі — довші з них. Для таких радіохвиль можна створювати антени передавачів, котрі випромінюють електромагнітну енергію направлено, фокусують її у вузький промінь, і таким чином збільшувати потужність сигналу, що надходить до антени приймача. На коротких хвилях працює більшість станцій радіозв'язку —суднових, літакових та ін., а також багато станцій радіомовлення.

Радіохвилі довжиною 10 м-0,3 мм (частота 30 МГц-1 ТГц), що називаються ультракороткими (УКХ), не відбиваються і не поглинаються іоносферою, а на кшталт світлових променів, пронизують її і відходять у космос. Тому зв'язок на УКХ можливий лише на таких відстанях, коли антена приймача «бачить» антену передавача, тобто коли немає нічого між антенами, що могло б заступати шлях цим хвилям (гора, будинок, опуклість Землі та ін.). Тому, УКХ використовують в основному для радіорелейного зв'язку, телебачення, супутникового зв'язку, а також в радіолокації.