Что за загадочные радиосигналы поступают на Землю из космоса? Пять версий

• Хелен Бриггс
• Би-би-си

11 января 2019

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Звездная туманность

Ученые зафиксировали странные радиосигналы неизвестной природы, исходящие из далеких галактик.

Когда эти сигналы, известные как «быстрые радиовсплески» (FRB), достигают земных радиотелескопов, они ярко вспыхивают — на тысячные доли секунды — и пропадают.

За последнее десятилетие таких импульсов было зафиксировано уже несколько десятков, но на этой неделе сигналы оказались еще более странными, чем обычно — они повторялись.

Ученые не знают наверняка, что это именно и откуда исходят радиоволны, но у них есть несколько возможных версий.

Нейтронная звезда

Когда звезда взрывается и умирает, она может превратиться в быстро вращающуюся нейтронную звезду. Астрономы считают, что те из них, что находятся в зоне сильного магнитного поля, могут излучать подобные странные сигналы.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Примерно так в представлении художника должна выглядеть нейтронная звезда

«Вообще, вариант с чем-то похожим на нейтронную звезду выглядит как довольно неплохое объяснение», — говорит канадский астрофизик из Ванкувера Ингрид Стэйрз.

«Но природу физических процессов, задействованных в процессе рождения радиоволн столь высокой энергии, мы пока не знаем», — уточняет она.

Слияние двух звезд

Еще одно возможное объяснение — это столкновение двух нейтронных звезд.

По словам астронома из Монреаля Шрихарша Тендукара, это одна из основных версий — однако она работает только для не повторяющихся космических сигналов, поскольку в процессе столкновения звезды разрушаются.

«Такое событие — разовый катаклизм. Так что эта теория не может объяснить повторяющиеся радиосигналы», — поясняет он.

Большинство зафиксированных телескопами за последнее десятилетие радиовсплесков — как раз единичные.

Однако два обнаруженных сигнала повторятся снова и снова, и им придется найти иное объяснение.

Блицар

Блицар — это быстро вращающаяся нейтронная звезда, которая не выдерживает собственного веса, резко сжимается и превращается в черную дыру.

Однако, опять же, этот феномен приводит к разрушению звезды, так что не может излучать повторяющийся сигнал.

Черная дыра

О черных дырах мы знаем так немного, что они фигурируют сразу в нескольких возможных объяснениях.

Есть версия, что радиовсплески излучает нейтронная звезда, падающая в черную дыру. Или сама черная дыра, резко уменьшающаяся в размерах. Или темная материя при столкновении с черной дырой.

Автор фото, NASA/JPL-Caltech

Подпись к фото,

А примерно так, должно быть, выглядит черная дыра

Или все-таки инопланетяне?

Хотя многие уверены, что радиосигналы имеют исключительно природное происхождение, кое-кто полагает, что они могут быть доказательством существования внеземных форм жизни.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Радиовсплески фиксируют такие телескопы

Однако профессор Стэйрз полагает, что такое объяснение весьма маловероятно.

«Сигналы фиксируются из самых разных мест — и по направлению, и по расстоянию. Они точно происходят из совершенно разных галактик», — утверждает она.

«Кажется совершенно немыслимым существование такого огромного количества разнообразных инопланетных цивилизаций — притом чтобы все они якобы решили излучать сигналы совершенно одинакового типа одним и тем же образом. Вероятность такого совпадения просто стремится к нулю», — заключает астрофизик.

Хотите узнавать обо всем самом важном и интересном через мессенджер? Тогда подписывайтесь на наш Telegram-канал.

Пеленгация радиосигналов. Как это работает? / Хабр

В предыдущей части была рассмотрена возможность приема сигнала гетеродина работающего радиоприемника. Рассмотрим теперь более общий вопрос — а как вообще пеленгуется радиосигнал? С какой точностью?

Что правда а что миф, попробуем разобраться.

Примечание: доступа к реальному пеленгатору для проведения реальных тестов у меня нет. Вся информация была найдена в открытых источниках.

Принципы пеленгации радиоволн

Направленные антенны

Самый наверное, очевидный, и исторически появившийся первым, это способ пеленгации сигналов с помощью направленных антенн. Использовался в частности во времена СССР для спортивных соревнований по радиопеленгации, называемых «охота на лис». Обложка журнала Радио того времени показывает как примерно это выглядело:

Нас же сейчас больше интересует не спортивная, а техническая сторона вопроса. Как видно из фото, приемник содержит 2 антенны: одну рамочную, другую штыревую. Схемотехнически сигналы из антенн комбинируются так, что получается диаграмма направленности в виде кардиоиды (схема с сайта unradio.ru):

Как можно видеть, диаграмма направленности весьма широкополосна, однако вполне позволяет «засечь» направление на максимум сигнала. Точность определения максимума не особо высока, что впрочем компенсировалось скоростью и физ.подготовкой спортсмена.

Если говорить о современных устройствах, то нечто похожее можно видеть например в носимом пеленгаторе «АРК-НК3И», который как можно видеть из описания, тоже снабжен рамочной антенной. Подробных описаний найти не удалось, но можно предположить что точность взятия пеленга таким устройством примерна сопоставима с вышеупомянутой кардиоидой.

Фазовые методы

С направленными антеннами все более-менее ясно, так же ясно, что их надо как минимум, крутить, или с ними идти, что конечно неудобно. Гораздо больший интерес представляют фазовые методы, которые позволяют брать пеленг на сигнал с помощью антенны неподвижной.

(антенна пеленгатора РПс3000и, фото с сайта irga.sut.ru/sp.html)

Существуют разные подмножества фазовых методов, рассмотрим для примера принцип квази-допплеровского пеленгатора. Представим сигнал, идущий с определенного направления, и антенну, вращающуюся в горизонтальной плоскости.

Очевидно, что благодаря эффекту Допплера, во время движения антенны в сторону источника, частота будет выше, в обратную сторону, соответственно ниже. Анализируя максимум и минимум колебаний частоты, можно легко определить направление. Разумеется, в реале антенну никто не вращает — используется стационарная решетка из антенн (примерно как на фото), переключение сигнала с которых выполняется электронной коммутацией. Сравнивая фазы сигналов, можно определить направление на источник излучения.

Кстати, подобные устройства могут использоваться и радиолюбителями, например для той же «охоты на лис». За 400$ возможно приобрести готовый Doppler Direction Finder Kit:

Существуют и более простые схемы, содержащие не более 20 деталей. В них в качестве приемника используется уже готовая радиостанция, а доделать необходимо лишь модуль для переключения антенн.

Впрочем, вернемся к пеленгаторам стационарным. Наверное основной вопрос, который интересует пользователей — это точность и частотный диапазон пеленгации. Для примера можно рассмотреть Стационарный пеленгатор «АРК-СП», описание которого есть на сайте bnti.ru:

— Рабочий диапазон частот: 20 — 3000 МГц
— Чувствительность по полю в диапазоне 20-1000 МГц: не более 12 мкВ/м
— Инструментальная точность (СКО), не более: 2° (20-1000 МГц)
— Минимальная длительность пеленгуемого сигнала, однократного при полосе обработки 5 МГц: 30 мс
— Непрерывная запись радиосигналов в полосе: до 24 МГц, скорость потока данных при непрерывной записи радиосигнала в полосе 24 МГц: 102,4 МБайт/с

Из этого описания можно выделить ряд полезных фактов:
— Рабочий диапазон частот простирается до 3ГГц, что покрывает все практически возможные источники сигналов.
— Для пеленга действительно достаточно очень короткого сигнала.
— Максимальная полоса записываемого сигнала 24МГц, это связано с максимальной частотой дискретизации доступных АЦП. Описание на сайте датируется 2012м годом, учитывая некий прогресс, можно предположить что сейчас доступны АЦП на 60 или даже на 100МГц. Но больше вряд ли, и однозначно можно сказать, что весь радиоэфир никто не пишет, это слишком сложно и дорого. Таким образом, пеленгация сигнала «задним числом» по записи практически невозможна, разве что сигнал попал в запись случайно.

— Заявленная точность не более 2°, что с одной стороны, весьма неплохо, с другой стороны, явно недостаточно для поиска с точностью «до квартиры». Более того, как следует из принципа действия, в вертикальной плоскости сигнал не пеленгуется вообще, так что узнать высоту источника (или этаж) тоже невозможно.

Кстати о точности, на том же сайте можно найти скриншот программы Radio Explorer где видна точность работы пеленгатора РПс3000и:

На каком максимальном расстоянии возможно запеленговать радиосигнал? Достаточно далеко, т.к. антенны пеленгаторов обычно ставят на самых высоких зданиях в городе. На сайте ess.ru удалось найти опубликованную в 2006 году статью, в которой приведена следующая таблица (пеленгация радиостанции мощностью 5Вт):

Как можно видеть, максимальная дальность составила 27 км

Что касается автомобильных пеленгаторов, то их описание (включая фото монтажа и установки, а также рабочих мест операторов) можно найти в той же статье.

Заключение

Надеюсь, кое-какие мифы о пеленгации удалось развеять, кое-какие подтвердить. Все данные для статьи были взяты из открытых источников, 5-10 летней давности. Что-то вероятно было улучшено, но явно не на порядки, да и законы физики в этой области за 10 лет вроде не менялись.

Хочется отметить и другой момент. Несмотря на то, что современные технологии не позволяют запеленговать нарушителя с точностью до квартиры, комнаты и этажа, через секунду после нажатия кнопки PTT, все же не стоит обольщаться. Как показывает практика, злостных нарушителей все-таки ловят, это лишь вопрос времени.

Слово РАДИОСИГНАЛ — Что такое РАДИОСИГНАЛ?

Слово состоит из 11 букв: первая р, вторая а, третья д, четвёртая и, пятая о, шестая с, седьмая и, восьмая г, девятая н, десятая а, последняя л,

Слово радиосигнал английскими буквами(транслитом) — radiosignal

Значения слова радиосигнал. Что такое радиосигнал?

Радиосигнал SHGb02+14a

Радиосигнал SHGb02+14a — сигнал, обнаруженный в марте 2003 года участниками проекта SETI@home и на то время являвшийся лучшим кандидатом на искусственное происхождение за все время работы программы поиска внеземной жизни SETI@home.

ru.wikipedia.org

ЗАМИРАНИЕ РАДИОСИГНАЛОВ

ЗАМИРАНИЕ РАДИОСИГНАЛОВ — Фединг, ослабление или полное прекращение радиоприема на декаметровых волнах в результате изменения условий распространения радиоволн.

www.marineterms.ru

Русский язык

Радиосигна́л, -а.

Орфографический словарь. — 2004

Радио/сигна́л/.

Морфемно-орфографический словарь. — 2002

---

Примеры употребления слова радиосигнал

После посадки он подаст радиосигнал, который будут отслеживать самолеты.

Радиосигнал с нашей планеты до Марса идет от 3,5 до 20 минут, но часто процесс коммуникации усложняет вращение планет.

В период, когда Марс находится точно за Солнцем, радиосигнал «заглушается» помехами, которые порождает солнечная корона.

В период, когда Марс находится точно за Солнцем с точки зрения земного наблюдателя, радиосигнал «заглушают» помехи, которые порождает солнечная корона.

Первый эстонский спутник был сегодня успешно запущен и уже отправляет азбукой Морзе на частоте 437,250 МГц радиосигнал, который начинается с позывного ES5E/S.

---

1. радиосекстант
2. радиосенсибилизация
3. радиосеть
4. радиосигнал
5. радиосистема
6. радиоскопия
7. радиослужба

О применении ретрансляторов радиосигнала стандарта TETRA.

Аннотация.

Стандарт TETRA доказал свою эффективность как своей функциональностью, так и гибкостью при строительстве систем радиосвязи, в том числе в труднодоступных местах, помещениях, туннелях и т.д.

Настоящая заметка предназначена для инженеров, планирующих рассмотреть вопрос о возможности использования ретрансляторов при решении задач по обеспечению сложных объектов профессиональной радиосвязью стандарта TETRA.      

Некоторые технические параметры ретрансляторов стандарта TETRA связаны между собой и будут рассматриваться в комплексе. Такие же параметры, как потери в фидерном тракте, коэффициент усиления антенн и их тип остаются за пределами настоящей заметки и будут рассматриваться в следующих публикациях.

Рассмотрим некоторые аспекты применения ретрансляторов стандарта TETRA.

1. Тип ретранслятора.

В предыдущих публикациях говорилось о том, что существуют 2 принципиально различных типа ретрансляторов: канальный и полосовой. Канальные ретрансляторы оснащены программно настраиваемыми цифровыми фильтрами, а полосовые рассчитаны на фиксированную полосу частот (обычно 5 МГц).

Финская компания CREOWAVE выпускала ретрансляторы, работающие как в полосовом, так и в канальном режиме. К ним относятся модели HP1, HP2, HP3, HP4, Th3.

В свою очередь венгерский производитель Bonn Hungary Electronics выпускает канальные системы с возможностью переноса частоты различной мощности.

Какой тип ретранслятора выбрать? Если вы работаете в чистом поле и в полосу пропускания вашего ретранслятора не попадают сторонние сигналы (причем не важно, с каким типом модуляции), то можно ограничиться полосовым ретранслятором.

Если требуется усиление более 4 или 8 несущих , то необходимо применение полосового ретранслятора, с широкой полосой пропускания (до 5 МГц).

В том случае, если вы планируете использовать работу ретранслятора в густо заселенных городских застройках, где  используются различные электронные устройства генерирующие достаточно сложный электро-магнитный фон, мешающий качественной работе полосовых ретрансляторов, а также возможно попадание сторонних сигналов в полосу пропускания, то целесообразно использовать канальные ретрансляторы. Если требуется высокий коэффициент усиления сигнала (75 и более дБ), то только лишь канальный ретранслятор может его обеспечить.

2. Выходная мощность.

Ретранслятор имеет 2 канала усиления: Восходящий (Uplink, в сторону базовой станции) и Нисходящий (Downlink, в сторону абонентских устройств). Эти каналы необходимо рассматривать раздельно по ряду причин.

В погоне за мощностными показателями базовых станций потребитель оказывается в ситуации, когда восходящий и нисходящий каналы разбалансированы для портативных абонентских радиостанций на 8 дБ и более, что приводит к обрывам связи.

Выходная мощность (Рвых) ретранслятора является не единственно значимым параметром. С одной стороны, казалось бы, что чем выше Рвых тем стабильнее связь. Однако вместе с уровнем сигнала на выходе ретранслятора необходимо помнить о таком критическом параметре как BER (Bit Error Rate) в точке приема.

Максимальная выходная мощность (Рвых) ретранслятора у существующих образцов составляет +36 дБм. Это суммарная мощность на всю полосу. Т.е, если используется полосовой ретранслятор на входе которого в нисходящемканале (DL) присутствует лишь 1 несущая , то Вы можете получить озвученные +36 дБм на выходе, при условии что уровень сигнала на входе репитера составляет Рвх=Рвых – Ку, где Ку — коэффициент усиления в соответствующем канале (UL/DL).

Если в полосу ретранслятора попадают более 1 несущей, то на выходе вы получите пропорционально усиленные сигналы несущих с суммарной мощностью не более Рвых (рис. 1)

Рис. 1. Несколько несущих в полосе пропускания усилителя.

При использовании канальных или гибридных ретрансляторов пользователь может самостоятельно решить какие несущие подлежат усилению и с каким коэффициентом, что критически важно в сложной электро-магнитной обстановке.

Если Рвых в нисходящем канале составляет +17 дбм, то при изолированном усилении 4 несущих канальным репитером небольшой мощности можно получить на выходе +11 дБм на каждую несущую.

Разумеется +36дБм у полосового репитера будут равномерно поделены между всеми сигналами в пределах полосы пропускания. Если в полосу ретранслятора попадут 16различных радиосигналов, то на выходе репитера полезная несущая будет с тем же уровнем +11 дБм, а если число паразитных сигналов превысит 16 единиц, то уровень будет еще меньше. Стоит об этом помнить.

Аналогичная ситуация с восходящим каналом (UL). Как отмечалось выше уровень сигнала от абонентской станции ниже на 8 дБ, хотя удаление базовой станции и абонентской от ретранслятора может быть различным.

3. Коэффициент усиления. 

Типичные величины коэффициентов усиления полосового ретранслятора – от 40 до 70 дБ, в свою очередь канальный ретранслятор обеспечивает усиление от 50 до 85 дБ.

В ретрансляторах с оптическим интерфейсом коэффициент усиления в восходящем канале достигает 105 дБ.

Какой коэффициент усиления выбрать в восходящем и нисходящем каналах?

Если на входе ретранслятора присутствует сигнал с уровнем “-80дБм”, то максимально возможный уровень сигнала на выходе полосового ретранслятора составит только “-10дБм” [-80 дБм + 70дБ (усиление)]. При этом все максимальные мощностные показатели ретранслятора TETRA останутся не реализованными!

Для того, чтобы получить на выходе полосового ретранслятора желаемые +36дБм, уровень входного сигнала должен быть не менее “-34дБм”, что возможно лишь при непосредственном подключении к базовой станции через пассивный делитель сигнала.

Известно, что уровень сигнала от абонентской радиостанции может автоматически меняться в зависимости от удаления от БС. Для этой ситуации ретранслятор оснащен петлей АРУ.

Таким образом использование полосового ретранслятора с максимальной мощностью +36дБм с подключением к БС по радио бессмысленно, виду того, что уровень сигнала на входе ретранслятора не будет выше “-70дБм”.

 

4. В точке приема наблюдаются сигналы одновременно от ретранслятора и БС.

Существует ситуация, при которой в точке приема присутствуют сигналы от базовой станции и от ретранслятора TETRA. Если разница сигналов от ретранслятора и от БС составляет менее 16 дБ, то сигнал от БС будет рассматриваться как помеха, а BER в точке приема резко вырастет, что приведет к неустойчивой связи. Кроме того, определяющим параметром является задержка ретранслируемого сигнала. Если эта задержка выше 15 мкс (1 Бод), то это позволит избежать повышения уровня BER, и приведет к устойчивой связи в точке приема, что в очередной раз определяет необходимость выбора именно канального ретранслятора для решения задач по обеспечению покрытия в зонах неуверенного приема.

 

5. Развязка между восходящим и нисходящим каналами.

Для корректной работы ретранслятора TETRA развязка между восходящим и нисходящим каналами должна быть не менее коэффициента усиления ретранслятора.

При строительстве следует обратить внимание на то, что боковые лепестки диаграмм направленности антенн восходящего и нисходящего каналов могут пересекаться, что сделает невозможным обеспечение развязку между UL и DL. Выбирайте проверенные антенны.

В качестве изолирующего препятствия используются существующие бетонные сооружения, конструкции и здания.

 

6. Задержка сигнала в ретрансляторе. Максимальная дальность.

Полосовой ретранслятор вносит задержку усиливаемого сигнала в пределах 1-6 мкс, а канальный не более 10-14 мкс.

Оптический распределитель (например BRMF) вносит задержку в 10 мкс, а выносной усилитель BRTF24 в 6 мкс.

Если используются ретрансляторы с оптическим интерфейсом, то необходимо учитывать дополнительную задержку сигнала из расчета 5мкс на километр одномодового волокна.

Следует помнить, что в рамках стандарта TETRA заложен защитный интервал, определяющий максимальное удаление абонента от БС – в 58 км. Каждый километр пути покрывается за 3 мкс.

Если ретранслятор устанавливается на границе зоны обслуживания, то не следует ожидать работоспособности ретранслятора и увеличения зоны обслуживания.

В абсолютных величинах суммарное удаление от БС при использовании ретранслятора будет всегда меньше 50 км.

Рекомендации по применению ретрансляторов TETRA.

Озвученные выше параметры влияют на выбор типа ретранслятора и формируют  приблизительные их схемы включения. Разумеется, говорить об абсолютности приведенных ниже рекомендаций можно условно, ввиду влияния на процесс принятия решения различных технических и экономических факторов. Рассмотрим несколько примеров. 

1. Установка ретранслятора для обеспечения покрытия внутри помещений средней площади (1-2 этажа). Уровень сигнала на входе ретранслятора не менее -65 дБм. Электромагнитная обстановка в районе – благоприятная, мешающих сигналов в полосе пропускания ретранслятора не наблюдается. Интерфейс к БС — по радио.

В этом случае целесообразно использовать полосовой ретранслятор малой мощности.

2. Установка ретранслятора для обеспечения покрытия внутри помещений средней площади (1-2 этажа). Уровень сигнала на входе ретранслятора не менее -90 дБм. Электромагнитная обстановка в районе — сложная, в полосе пропускания ретранслятора множество стронних радиосигналов разного уровня. Интерфейс к БС — по радио.

В этом случае целесообразно использовать канальный ретранслятор малой мощности с коэффициентом усиления не менее 85 дБ.

3. Установка ретранслятора для обеспечения покрытия внутри помещений большой площади (Торговый центр на 10000кв.м). Уровень сигнала на входе ретранслятора не менее -55…-65 дБм. Интерфейс к БС — по радио.

В этом случае целесообразно использовать канальный ретранслятор с коэффициентом усиления не менее 85 дБ и максимальной мощностью в нисходящем канале +27 / +36 дБм. Учитывая чувствительность БС, уровень мощности в восходящем канале требуется в пределах +10…+15 дБм.

4. Установка ретранслятора для обеспечения покрытия внутри помещений большой площади (Торговый центр на 5000кв.м). Уровень сигнала на входе ретранслятора не менее -80 дБм. Интерфейс к БС — по радио.

В этом случае целесообразно использовать канальный ретранслятор с коэффициентом усиления не менее 85 дБ и максимальной мощностью в нисходящем канале +17 дБм. Учитывая чувствительность БС, уровень мощности в восходящем канале требуется в пределах +10…+15 дБм.

5. Установка ретранслятора для обеспечения покрытия внутри тоннелей. Уровень сигнала на входе ретранслятора не более -20 дБм. Интерфейс к БС – непосредственный, через делитель.

Для обеспечения покрытия в тоннелях идеальным является применение ретрансляторов с оптическим интерфейсом. Следует помнить, что максимальная длина оптической линии – 20км, а расстояние, покрываемое одним ретранслятором с излучающим кабелем типа 1 ¼ “ составляет примерно 2.1 км в одну сторону. В зависимости от требований по обеспечению гарантированности покрытия и резервирования в тоннеле, с учетом использования БС, достаточно 4х ведомых ретрансляторов с оптическим интерфейсом для обеспечения покрытия на участке в 20км. Коэффициент усиления в восходящем канале не менее 105дБ.

 

Если есть замечания и пожелания по настоящей заметке – направляйте их по электронной почте: hello(at)integra-pro.com.

 

Автор заметки: Чивилев С.В. (Интегра Про, Creowave Oy, BHE-MW)

Космический зонд засек интригующий радиосигнал с Венеры

Космический зонд «Паркер» принял радиосигнал с Венеры. Правда, послали его не инопланетяне, а сама атмосфера планеты, в которую аппарат неожиданно погрузился. Впрочем, новые данные всё-таки связаны с проблемой внеземной жизни. Возможно, они помогут понять, как Венера, этот двойник Земли, превратилась в кромешный ад, губительный для всего живого.

Мы подробно рассказывали о зонде «Паркер». Напомним, что основная его задача – изучение Солнца. Вскоре после запуска аппарат приблизился к светилу на рекордное расстояние и с тех пор несколько раз обновлял собственные рекорды. Совсем недавно, в апреле 2021 года, он сблизился с нашей звездой в восьмой раз.

Чтобы подбираться всё ближе к Солнцу, зонд должен менять свою орбиту. Для этого миссия использует гравитацию Венеры. 11 июля 2020 года «Паркер» сблизился с этой планетой в третий раз и подошёл к ней ближе, чем когда-либо прежде. Он прошёл всего в 833 километрах от поверхности. Для сравнения: МКС обращается вокруг Земли на высоте 400 километров.

Фотография ночной стороны Венеры, сделанная зондом «Паркер» 11 июля 2020 года с расстояния более 12 тысяч километров.

Здесь-то учёных и ждал сюрприз. Установленный на борту зонда прибор FIELDS (буквально «поля»), предназначенный для измерения электромагнитных полей, обнаружил радиосигнал. Тот длился всего семь минут, в течение которых аппарат был ближе всего к планете.

«Я был так взволнован, когда получил новые данные с Венеры», – признаётся первый автор исследования Глин Коллинсон (Glyn Collinson) из Центра космических полётов имени Годдарда НАСА.

Учёный быстро разобрался в природе необычного сигнала.

«На следующий день я проснулся и подумал: «Боже мой, я знаю, что это!»», – рассказывает Коллинсон.

Эксперт вспомнил свою работу с космическим аппаратом «Галилео», исследовавшим спутники Юпитера. Подобный сигнал появлялся всякий раз, когда зонд проходил через ионосферы лун гигантской планеты.

Поясним, что такое ионосфера. Во внешний слой атмосферы планеты или спутника врываются заряженные частицы и рентгеновские лучи из космоса. Они отрывают электроны у атомов газа, превращая их в ионы. Подвергающийся такой атаке слой атмосферы и называется ионосферой.

Ионизированный газ излучает радиоволны, которые несут информацию о его плотности и других характеристиках. И это большая удача для астрономов, не исследовавших ионосферу Венеры «на месте» уже тридцать лет.

В последний раз подобные измерения проводились зондом «Пионер-Венера-1» в 1992 году. Тогда Солнце находилось в пике 11-летнего цикла активности. А вот «Паркер» вошёл в ионосферу Венеры всего через полгода после затянувшегося минимума очередного цикла.

Солнечный ветер и рентгеновское излучение Солнца – основные «виновники» ионизации атмосферы Венеры (как и Земли). Поэтому можно было ожидать, что характеристики ионосферы в минимуме и максимуме активности будут отличаться.

И в самом деле, плотность ионосферы Венеры в 2020 году оказалась на порядок ниже, чем в 1992 году. К слову, именно этот показывают наблюдения с Земли: ионосфера второй от Солнца планеты становится плотнее, когда солнечная активность на подъёме, и истончается, когда активность светила идёт на спад.

Теперь эта закономерность подтверждена измерениями непосредственно в атмосфере Венеры. Но учёные по-прежнему не знают, почему ионосфера планеты истончается именно в минимуме солнечной активности, а не наоборот.

Венера, в отличие от Земли, не имеет магнитного поля, защищающего атмосферу от «сдувания» солнечным ветром. Казалось бы, именно в максимуме солнечной активности планета должна интенсивнее всего терять газ. Следовательно, ионосфера должна быть более разреженной. Однако наблюдения показывают, что всё происходит с точностью до наоборот. Впрочем, экспертов есть гипотезы, объясняющие это странное явление. Но какая из них верна, покажут только будущие исследования.

Отметим, что венерианская атмосфера интересует человечество не просто так. Венера – космический близнец Земли. Её радиус составляет 95% земного. Она всего в 1,4 раза ближе к Солнцу, чем наша планета, и очень похожа на неё по химическому составу. Почему же тогда на поверхности Венеры царит температура 470 °C и давление более 90 атмосфер? Почему там практически отсутствует вода даже в виде пара? У астрономов есть лишь гипотезы, объясняющие такую разительную непохожесть планет-сестёр. Но тщательное изучение Венеры рано или поздно поможет установить истину.

Подробности исследования изложены в научной статье, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters.

К слову, ранее мы рассказывали об озоновом слое на Венере и о том, почему её атмосфера вращается быстрее поверхности.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

Дальность радиосвязи, Дальность раций, Радиус действия раций, Основы радиосвязи, расчет дальности радиосвязи

На дальность радиосвязи влияют следующие факторы:

• длина волны
• высота «подвеса» антенн (приемной и передающей)
• рельеф местности
• влияние окружающей среды (солнечная активность, сезон, время суток и т.д.)

1. ДЛИНА ВОЛНЫ

​Различают следующие диапазоны волн:

• длинные волны
• средние волны
• короткие волны
• ультракороткие волны

длинные волны (далее ДВ) — это электромагнитные волны длиннее 3000 м (частота колебаний менее 100 КГц). Они сравнительно хорошо огибают земную поверхность за счет явления дифракции радиоволн. По мере удлинения волны уменьшаются потери энергии в почве (воде) и улучшаются условия отражения радиоволн от ионосферы, что приводит к увеличения дальности действия радиостанции. При расстоянии менее 100 км до передатчиков ДВ преобладают сигналы, распространяющиеся вдоль земной поверхности, а на больших расстояниях решающую роль играют сигналы, отраженные от ионосферы.

средние волны (далее СВ) — это электромагнитные волны длиной от 3000 до 200 м, что соответствует частотам 100 — 1500 КГц. Энергия СВ очень сильно поглощается в почве и морской воде (с укорочением длины волны поглощение увеличивается).

короткие волны (далее КВ) — это электромагнитные волны длиной от 200 до 10 м, что соответствует частоте колебаний от 1.5 МГц (1500 КГц) до 30 МГц. Основной особенностью распространения КВ является их способность отражаться от ионосферы при сравнительно небольших потерях. Отраженная от ионосферы волна, на больших отдалениях от передатчика возвращаются на землю, что и позволяет установить радиосвязь между точками,закрытыми друг от друга выпуклостью земного шара.

ультракороткие волны (далее УКВ) — это радиоволны короче 10м, что соответствует электромагнитным колебаниям с частотой более 30 МГц. УКВ в обычных условиях не отражаются от ионосферы. Прямые волны, распространяющиеся вблизи поверхности земли, сильно ею поглощаются. Диапазон УКВ принято разбивать на: метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые.

Так как на данном сайте, в большей степени, представлено оборудование УКВ-диапазона, дальнейшие выкладки будут справедливы для этого диапазона радиосвязи.

          2. ВЫСОТА ПОДВЕСА АНТЕННЫ

Зона уверенного приема УКВ определяется расстоянием прямой видимости от передающей антенны до приемной. В связи с тем, что поверхность Земли шарообразна (радиус 6370км), можно использовать приблизительную формулу для определения максимальной дальности, соответствующей прямой видимости:

где:
D — максимальная дальность прямой видимости
h2 и h3 высоты антенн

Калькулятор расчета дальности связи радиовидимости:

Из формулы видно, что чем выше подняты антенны, тем дальше прием.

        3. РЕЛЬЕФ МЕСТНОСТИ

Формула не учитывает рельефа местности и предполагает, что антенны установлены на идеально гладкой поверхности. Кроме того, при распространении радиоволн УКВ диапазона все-таки имеет место и дифракция и рефракция радиоволн. Область, в пределах которой оказывается возможным уверенный прием радиосигнала, можно разбить на 2 зоны: прямой видимости и полутени.

         ВЫВОД

Таким образом, получаем, что на распространение радиосигнал УКВ диапазона влияет в большей степени высота подвеса антенн. Для увеличения дальности распространения УКВ диапазона в области полутени необходимо применять высокоэффективные направленные антенны, высокочувствительное приемопередающее оборудование, кабели с низкими потерями.

Для портативных радиостанций мы ограниченны ростом человека использующего рации (не более 2 метров за редким исключением).

В данных условиях, самыми важными становятся следующие факторы:

• соответствие кратности габаритных размеров устройства к используемой длине волны
• мощность излучения радиостанции
• чувствительность приемника устройства
• хорошая согласованность между выходным трактом рации и антенной

Поэтому очень важно приобретать носимые рации производителей, которые не экономят на научных исследованиях и тестах, а разобраться в этом мы сможем вам помочь. Компания Радиоцентр за свою более 25-летнюю историю протестировала модели всех известных производителей радиосвязи и сможет помочь вам сделать оптимальный выбор средств радиосвязи под вашу задачу.

Звоните: (812)677-55-57 (многоканальный)

или отправьте заявку: [email protected]

 

Прайс лист нашей продукции.

Астрономы выявили источник загадочного радиосигнала из космоса: 21 декабря 2020, 16:52

Астрономы выявили, что загадочный радиосигнал исходил от ближайшей к Солнцу звезды, передает Tengrinews.kz со ссылкой на Science Alert.

Австралийская обсерватория Паркса впервые зафиксировала такой необычный сигнал в 2019 году. Сигнал появился один раз и больше никогда не был зафиксирован.

Теперь исследователям удалось определить источник. Этот сигнал, по их словам, пришел непосредственно от ближайшей к Солнцу звезды Проксимы Центавра, находящейся в 4,2 светового года от Земли. Есть основания полагать, что он был послан с одной из планет, вращающихся рядом со звездой.

Астрономы проверили источник сигнала с помощью метода «кивания». При нем радиотелескоп совершает такие движения, будто качает головой, и это позволяет уточнить, действительно ли сигнал исходит из космоса, а не от Земли. Как сообщили ученые, таинственный сигнал представляет собой узкий луч радиоволн в 980 мегагерц, что не характерно для естественных источников, которые обычно испускают радиоволны более широкого диапазона. Сигнал меняется в частоте, как будто его источник вращается вместе с поверхностью планеты. По мнению ученых, существует вероятность, что он имеет искусственное внеземное происхождение.

«Это самый захватывающий сигнал, который мы когда-либо обнаруживали, потому что ни один другой сигнал не прошел через такое количество наших фильтров», — поделилась руководитель исследования из Университета Пенсильвании София Шейх.

Ученые утверждают, что это первый серьезный кандидат на инопланетную связь после известного радиосигнала, обнаруженного в 1977 году.

Ранее астрономы зафиксировали самые мощные в истории гравитационные волны из космоса и получили новые данные о таинственных сигналах. 

Хочешь получать главные новости на свой телефон? Подпишись на наш Telegram-канал!

Tengrinews.kz также есть в Aitu! Добавляйтесь к нам!

Радиосигналы »Электроника Примечания

— обзор того, что такое радиосигналы и соотношение между частотой и длиной волны

Радиосигналы используются для самых разных задач. Радиосигналы используются для передачи радиопередач, они используются для отправки сигналов астронавтам, установления соединений Wi-Fi, для сотовой связи и для многих, многих других приложений. Радиосигналы необходимы для функционирования современных технологий.

В основе радиотехники лежат сами радиосигналы.Эти радиоволны обладают множеством свойств, которые мы исследуем:

О радиоволнах
Радиосигналы или радиоволны представляют собой форму электромагнитных волн. Хотя это может показаться сложным, возможно, достаточно сказать, что эти волны имеют как электрическую, так и магнитную составляющие. Они такие же, как световые лучи, ультрафиолетовые и инфракрасные. Единственная разница в длине волны.

Чтобы лучше понять, как распространяется волна, ее можно сравнить с поверхностью пруда, когда в воду бросают камень.Рябь распространяется повсюду, уменьшаясь по амплитуде по мере продвижения наружу. То же самое и с электромагнитной волной, хотя ее действие несколько сложнее.

Аналог радиосигнала с рябью на пруду

Частота и длина волны

Есть ряд свойств радиоволны, которые можно измерить. Одной из первых была измерена длина волны. Изначально положение радиостанций на циферблате определялось длиной волны.Например, у BBC один из передатчиков вещал на длине волны 1500 метров. Длина радиоволны — это расстояние между точкой на одной волне и идентичной точкой на следующей. Одна из наиболее очевидных точек, которую следует выбрать в качестве ориентира, — это пик, поскольку его можно легко идентифицировать, хотя любая точка одинаково действительна при условии, что берется одна и та же точка на каждой волне.

Длина волны радиосигнала

Частоту можно объяснить, используя аналогию с прудом.Это количество раз, когда волна поднимается и опускается за определенное время и в определенной точке пруда. Единица измерения частоты — герцы, что соответствует одному циклу или волне в секунду. Поскольку встречающиеся частоты могут быть очень высокими, обычно используются стандартные префиксы килогерц (килогерц, кГц) для тысячи герц, мегагерц (мегагерц, МГц) для миллиона герц и гигагерц (гигагерц, ГГц) для тысячи миллионов герц). .

Скорость радиосигнала

Еще одна особенность электромагнитной волны — это ее скорость.Поскольку это то же самое, что и световая волна, у нее такая же скорость. Обычно считается, что это 3 x 10 ⁸ метров в секунду, но более точное значение составляет 299 792 500 метров в секунду в вакууме.

Преобразование длины волны и частоты

Скорость, частота и длина волны радиоволны связаны друг с другом. Поскольку скорость практически одинакова независимо от того, движется ли сигнал в свободном пространстве или в атмосфере, очень легко определить длину волны сигнала, если его частота известна.И наоборот, если длина волны известна, можно вычислить частоту. Формула очень проста:

v = l x f

, где
v = скорость радиоволны в метрах в секунду (обычно принимается как 3 x 10 ⁸ м / с
l = длина волны в метрах
f = частота в герцах

Например, сигнал с частотой 1 МГц будет иметь длину волны 300 метров.

радиоволн | Управление научной миссии

ЧТО ТАКОЕ РАДИО ВОЛНЫ?

В 1932 году Карл Янски из Bell Labs обнаружил, что звезды и другие объекты в космосе излучают радиоволны.Кредит: NRAO / AUI

.

Радиоволны имеют самые длинные волны в электромагнитном спектре. Они варьируются от длины футбольного мяча до размеров нашей планеты. Генрих Герц доказал существование радиоволн в конце 1880-х годов. Он использовал искровой разрядник, прикрепленный к индукционной катушке, и отдельный разрядник на приемной антенне. Когда волны, создаваемые искрами катушечного передатчика, улавливаются приемной антенной, искры также могут проскакивать через ее зазор. Герц в своих экспериментах показал, что эти сигналы обладают всеми свойствами электромагнитных волн.

Вы можете настроить радио на определенную длину волны или частоту и слушать свою любимую музыку. Радио «принимает» эти электромагнитные радиоволны и преобразует их в механические колебания в динамике, чтобы создать звуковые волны, которые вы можете слышать.

ИЗЛУЧЕНИЕ РАДИО В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ

Астрономические объекты с изменяющимся магнитным полем могут излучать радиоволны. Радиоастрономический прибор WAVES на космическом корабле WIND зафиксировал дневные вспышки радиоволн от короны Солнца и планет в нашей солнечной системе.

Данные, представленные ниже, показывают излучения от различных источников, включая радиовсплески от Солнца, Земли и даже от ионосферы Юпитера, длина волн которой составляет около пятнадцати метров. Крайняя правая часть этого графика показывает радиовсплески от Солнца, вызванные электронами, которые были выброшены в космос во время солнечных вспышек, движущихся со скоростью 20% от скорости света.

Авторы и права: NASA / GSFC Wind Waves Майкл Л. Кайзер

РАДИОТЕЛЕСКОПЫ

Радиотелескопы смотрят в небо, чтобы увидеть планеты, кометы, гигантские облака газа и пыли, звезды и галактики.Изучая радиоволны, исходящие от этих источников, астрономы могут узнать об их составе, структуре и движении. Радиоастрономия имеет то преимущество, что солнечный свет, облака и дождь не влияют на наблюдения.

Поскольку радиоволны длиннее оптических, радиотелескопы сделаны иначе, чем телескопы, используемые для видимого света. Радиотелескопы должны быть физически больше оптических телескопов, чтобы получать изображения сравнимого разрешения. Но их можно сделать легче, проделав в тарелке миллионы маленьких отверстий, поскольку длинные радиоволны слишком велики, чтобы их «увидеть».Радиотелескоп Паркса с тарелкой шириной 64 метра не может дать более четкого изображения, чем небольшой оптический телескоп на заднем дворе!

Кредит: Ян Саттон

ОЧЕНЬ БОЛЬШОЙ ТЕЛЕСКОП

Для получения более четкого или более высокого разрешения радиоизображения радиоастрономы часто объединяют несколько меньших телескопов или приемных антенн в группу. Вместе эти тарелки могут действовать как один большой телескоп, разрешение которого задается максимальным размером области. Радиотелескоп с очень большой решеткой (VLA) Национальной радиоастрономической обсерватории в Нью-Мексико — одна из ведущих астрономических радиообсерваторий в мире.VLA состоит из 27 антенн, расположенных в виде огромной Y-образной диаграммы направленности до 36 км в поперечнике (примерно в полтора раза больше Вашингтона, округ Колумбия).

Методы, используемые в радиоастрономии на длинных волнах, иногда могут применяться на более коротком конце радиочастотного спектра — микроволновой части. На изображении VLA ниже зафиксировано 21-сантиметровое излучение энергии вокруг черной дыры в правом нижнем углу и силовых линий магнитного поля, вытягивающих газ, в верхнем левом углу.

Кредит: VLA & NRAO, Фархад-Юсеф-Зедехет др.Северо-Западный

НЕБО РАДИО

Если бы мы посмотрели на небо с помощью радиотелескопа, настроенного на 408 МГц, небо выглядело бы радикально отличным от того, что мы видим в видимом свете. Вместо того, чтобы видеть точечные звезды, мы бы увидели далекие пульсары, области звездообразования, а остатки сверхновых будут доминировать на ночном небе.

Радиотелескопы также могут обнаруживать квазары. Термин квазар является сокращением от квазизвездного радиоисточника. Название происходит от того факта, что первые идентифицированные квазары излучают в основном радиоэнергию и очень похожи на звезды.Квазары очень энергичны, некоторые из них излучают в 1000 раз больше энергии, чем весь Млечный Путь. Однако большинство квазаров в видимом свете закрыто пылью в окружающих их галактиках.

Авторы и права: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех / А. Мартинес-Сансигре

Астрономы идентифицировали квазары с помощью радиоданных с радиотелескопа VLA, потому что многие галактики с квазарами кажутся яркими при просмотре в радиотелескопы. На изображении ниже в искусственных цветах инфракрасные данные космического телескопа Spitzer окрашены в синий и зеленый цвета, а радиоданные с телескопа VLA показаны красным.Галактика, несущая квазар, выделяется желтым цветом, потому что она излучает как инфракрасный, так и радиосвет.

Начало страницы | Далее: Микроволны

---

Цитирование

APA

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научных миссий. (2010). Радиоволны. Получено [вставить дату — например, 10 августа 2016 г.] , с веб-сайта NASA Science: http://science.nasa.gov/ems/05_radiowaves

MLA

Управление научной миссии.«Радиоволны» НАСА Наука . 2010. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. [укажите дату — например, 10 августа 2016 г.] http://science.nasa.gov/ems/05_radiowaves

Что такое радиоволны? | Живая наука

Радиоволны — это тип электромагнитного излучения, наиболее известный благодаря использованию в коммуникационных технологиях, таких как телевидение, мобильные телефоны и радио. Эти устройства принимают радиоволны и преобразуют их в механические колебания динамика для создания звуковых волн.

Радиочастотный спектр — это относительно небольшая часть электромагнитного (ЭМ) спектра. Согласно данным Университета Рочестера, электромагнитный спектр обычно делится на семь областей в порядке уменьшения длины волны и увеличения энергии и частоты. Обычные обозначения — это радиоволны, микроволны, инфракрасный (ИК), видимый свет, ультрафиолет (УФ), рентгеновские лучи и гамма-лучи.

Радиоволны имеют самые длинные волны в электромагнитном спектре, по данным НАСА, в диапазоне примерно от 0.От 04 дюймов (1 миллиметр) до более чем 62 миль (100 километров). У них также самые низкие частоты, примерно от 3000 циклов в секунду, или 3 килогерца, до примерно 300 миллиардов герц, или 300 гигагерц.

Радиоспектр — ограниченный ресурс, и его часто сравнивают с сельскохозяйственными угодьями. По данным British Broadcasting Corp., так же, как фермеры должны организовать свою землю для получения наилучшего урожая с точки зрения количества и разнообразия, радиочастотный спектр должен быть распределен между пользователями наиболее эффективным образом.(BBC). В США Национальное управление по телекоммуникациям и информации Министерства торговли США управляет распределением частот по радиочастотному спектру.

Discovery

Шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл, который разработал единую теорию электромагнетизма в 1870-х годах, предсказал существование радиоволн, согласно данным Национальной библиотеки Шотландии. В 1886 году немецкий физик Генрих Герц применил теории Максвелла к производству и приему радиоволн.Герц использовал простые самодельные инструменты, в том числе индукционную катушку и лейденскую банку (ранний тип конденсатора, состоящий из стеклянной банки со слоями фольги как внутри, так и снаружи) для создания электромагнитных волн. Герц стал первым человеком, который передавал и принимал контролируемые радиоволны. Единица частоты электромагнитной волны — один цикл в секунду — в его честь, согласно Американской ассоциации развития науки, называется герц.

Диапазоны радиоволн

Национальное управление по телекоммуникациям и информации обычно делит радиочастотный спектр на девять диапазонов:

.tg {border-collapse: collapse; border-spacing: 0; border-color: #ccc;} .tg td {font-family: Arial, sans-serif; font-size: 14px; padding: 10px 5px; border-style : solid; border-width: 0px; overflow: hidden; word-break: normal; 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: solid; border-width: 0px; overflow: hidden; word-break: normal; border-color: #ccc; цвет : # 333; background-color: # f0f0f0;} .tg .tg-mcqj {font-weight: bold; border-color: # 000000; text-align: left; vertical-align: top}.tg .tg-73oq {цвет границы: # 000000; выравнивание текста: слева; выравнивание по вертикали: сверху}

Диапазон	Диапазон частот	Диапазон длин волн
Чрезвычайно низкая частота (ELF)	<3 кГц	> 100 км
Очень низкая частота (V) кГц	от 10 до 100 км
Низкая частота (НЧ)	от 30 до 300 кГц	От 1 м до 10 км
Средняя частота (СЧ)	От 300 кГц до 3 МГц	От 100 м до 1 км
Высокая частота (HF)	3–30 МГц	10–100 м
Очень высокая частота (VHF)	30–300 МГц	1–10 м
Ultra Высокая частота (УВЧ)	От 300 МГц до 3 ГГц	От 10 см до 1 м
Сверхвысокая частота (СВЧ)	От 3 до 30 ГГц	От 1 до 1 см
Сверхвысокая частота (КВЧ )	30 к 300 ГГц	от 1 мм до 1 см

Низкие и средние частоты

Радиоволны КНЧ, самые низкие из всех радиочастот, имеют большой радиус действия и полезны при проникновении через воду и скалы для связи с подводными лодками, а также внутри шахт и пещер.По данным Stanford VLF Group, самый мощный естественный источник волн СНЧ / ОНЧ — это молния. Согласно Phys.org, волны, создаваемые ударами молний, ​​могут отражаться от Земли к ионосфере (слой атмосферы с высокой концентрацией ионов и свободных электронов) вперед и назад. Эти молнии могут искажать важные радиосигналы, идущие к спутникам.

LF и MF радиодиапазоны включают морское и авиационное радио, а также коммерческое радио AM (амплитудная модуляция), согласно RF Page.Согласно данным How Stuff Works, диапазоны радиочастот AM находятся в диапазоне от 535 килогерц до 1,7 мегагерц. AM-радио имеет большой радиус действия, особенно ночью, когда ионосфера лучше преломляет волны обратно на Землю, но она подвержена помехам, влияющим на качество звука. Когда сигнал частично блокируется, например, зданием с металлическими стенами, например небоскребом, громкость звука соответственно уменьшается.

Более высокие частоты

диапазоны HF, VHF и UHF включают FM-радио, звуковое вещание телевидения, общественное радио, мобильные телефоны и GPS (глобальная система определения местоположения).В этих диапазонах обычно используется «частотная модуляция» (FM) для кодирования или передачи аудиосигнала или сигнала данных на несущую волну. При частотной модуляции амплитуда (максимальная степень) сигнала остается постоянной, в то время как частота изменяется выше или ниже со скоростью и величиной, соответствующими звуковому сигналу или сигналу данных.

FM обеспечивает лучшее качество сигнала, чем AM, поскольку факторы окружающей среды не влияют на частоту так, как они влияют на амплитуду, и приемник игнорирует изменения амплитуды, пока сигнал остается выше минимального порога.Согласно данным How Stuff Works, FM-радиочастоты находятся в диапазоне от 88 до 108 мегагерц.

Коротковолновое радио

Коротковолновое радио использует частоты в диапазоне HF, от 1,7 до 30 мегагерц, по данным Национальной ассоциации коротковолновых радиовещателей (NASB). В этом диапазоне коротковолновый спектр разделен на несколько сегментов, некоторые из которых предназначены для обычных радиовещательных станций, таких как «Голос Америки», British Broadcasting Corp.и Голос России. По данным NASB, по всему миру существуют сотни коротковолновых станций. Коротковолновые станции можно услышать на расстоянии тысяч миль, потому что сигналы отражаются от ионосферы и возвращаются на сотни или тысячи миль от точки своего происхождения.

Самые высокие частоты

СВЧ и КВЧ представляют собой самые высокие частоты в радиодиапазоне и иногда считаются частью микроволнового диапазона. Молекулы в воздухе имеют тенденцию поглощать эти частоты, что ограничивает их диапазон и область применения.Однако их короткие длины волн позволяют направлять сигналы узкими лучами параболическими параболическими антеннами (спутниковыми параболическими антеннами). Это позволяет осуществлять связь с высокой пропускной способностью на короткие расстояния между фиксированными точками.

СВЧ, на который воздух влияет меньше, чем на КВЧ, используется для приложений малого радиуса действия, таких как Wi-Fi, Bluetooth и беспроводной USB (универсальная последовательная шина). Согласно RF Page, СВЧ может работать только в зоне прямой видимости, поскольку волны имеют тенденцию отражаться от таких объектов, как автомобили, лодки и самолеты.А поскольку волны отражаются от объектов, СВЧ также можно использовать для радаров.

Астрономические источники

Космическое пространство изобилует источниками радиоволн: планетами, звездами, газовыми и пылевыми облаками, галактиками, пульсарами и даже черными дырами. Изучая их, астрономы могут узнать о движении и химическом составе этих космических источников, а также о процессах, вызывающих эти выбросы.

Радиотелескоп «видит» небо совсем иначе, чем оно выглядит в видимом свете.Вместо того, чтобы видеть точечные звезды, радиотелескоп улавливает далекие пульсары, области звездообразования и остатки сверхновых. Радиотелескопы также могут обнаруживать квазары, что является сокращением от квазизвездного радиоисточника. Квазар — это невероятно яркое галактическое ядро, питаемое сверхмассивной черной дырой. Квазары излучают энергию в широком спектре электромагнитных волн, но название происходит от того факта, что первые идентифицированные квазары излучают в основном радиоэнергию. Квазары очень энергичны; некоторые излучают в 1000 раз больше энергии, чем весь Млечный Путь.

По данным Венского университета, радиоастрономы часто объединяют несколько меньших телескопов или приемных тарелок в массив, чтобы получить более четкое радиоизображение или более высокое разрешение. Например, радиотелескоп с очень большой решеткой (VLA) в Нью-Мексико состоит из 27 антенн, расположенных в виде огромной Y-образной диаграммы, имеющей 22 мили (36 километров) в поперечнике.

Дополнительные ресурсы:

Эта статья была обновлена ​​27 февраля 2019 г. участником Live Science Трейси Педерсен.

Радиоволны

РАДИО ВОЛНЫ | МИКРОВОЛНЫ | ИНФРАКРАСНЫЙ | ВИДИМЫЙ СВЕТ | УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ | РЕНТГЕНОВСКИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ | ГАММА ЛУЧИ Радиоволны имеют самые длинные волны в мире электромагнитный спектр. Эти волны могут быть длиннее футбольного мяча поле или короткое, как футбольный мяч. Радиоволны не просто приносят музыку к твоему радио. Они также передают сигналы для вашего телевизора. и сотовые телефоны. Антенны на вашем телевизоре принимать сигнал в виде электромагнитных волн, который транслируется от телевизионной станции.Он отображается на экране вашего телевизора. У кабельных компаний есть антенны или тарелки, которые принимают передаваемые волны. с ваших местных телеканалов. Затем сигнал отправляется по кабелю. к вашему дому. Почему автомобильные антенны примерно такого же размера, как телевизионные антенны? Сотовые телефоны также используют радиоволны для передачи Информация. Эти волны намного меньше, чем у ТВ и FM-радио. волны. Почему антенны на сотовых телефонах меньше антенны на радио? Как мы «видим» с помощью радиоволн? Объекты в космосе, такие как планеты и кометы, гигантские облака газа и пыли, а также звезд и галактик, излучают свет во многих различных длины волн.Часть излучаемого ими света имеет очень большую длину волны — иногда целую милю !. Эти длинные волны в радио область электромагнитного спектра. Поскольку радиоволны больше оптических, радио телескопы работают иначе, чем телескопы, которые мы используем для видимого > свет (оптические телескопы). Радиотелескопы бывают посуда из проводящего металла, отражающая радиоволны к точке фокусировки. Поскольку длины волн радиосвета равны настолько большой, радиотелескоп должен быть физически больше, чем оптический телескоп, чтобы иметь возможность делать изображения сопоставимых ясность.Например, радиотелескоп Паркса, у которого есть блюдо шириной 64 метра не может дать нам более четкого изображения чем маленький телескоп на заднем дворе! Чтобы сделать лучше и четче (или с более высоким разрешением) радиоизображения, радиоастрономы часто объединяют несколько меньшие телескопы или приемные тарелки в массив. Вместе тарелки могут действовать как один большой телескоп, размер равен общей площади, занимаемой массивом. Очень большой Array (VLA) — одна из ведущих астрономических радиообсерваторий в мире.VLA состоит из 27 антенн, расположенных в виде огромной Y-образной диаграммы направленности вверх. до 36 км (22 мили) в поперечнике — примерно в полтора раза больше Вашингтон. VLA, расположенный в Нью-Мексико, представляет собой интерферометр; это означает, что он работает умножение данных от каждой пары телескопов вместе, чтобы образуют интерференционные картины. Структура этого вмешательства узоры, и как они меняются со временем, когда Земля вращается, отражают структуру радиоисточников на небе. Что показывают нам радиоволны? На изображении выше показан угарный газ (CO) в нашей галактике Млечный Путь. Многие астрономические объекты излучают радиоволны, но это не так. были открыты до 1932 года. С тех пор астрономы разработали сложные системы, позволяющие делать снимки с радиоволны, излучаемые астрономическими объектами. Радиотелескопы смотрят в небеса на планеты и кометы, гигантские облака газа и пыли и звезды и галактики.Изучая радиоволны, исходящие от из этих источников астрономы могут узнать об их композиция, структура и движение. Радиоастрономия имеет то преимущество, что солнечный свет, облака и дождь не влияют на наблюдения. Знаете ли вы, что радиоастрономические обсерватории используют дизельные автомобили вокруг телескопов? Зажигание свечей зажигания в автомобили с бензиновым двигателем могут мешать радионаблюдениям — точно так же, как использование пылесоса может помешать телевизионному приему! [СЛЕДУЮЩАЯ УМЕНЬШЕННАЯ ДЛИНА ВОЛНЫ] ВОЗВРАЩЕНИЕ К ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМУ СПЕКТРУ

Что такое радиочастота (RF, RF)?

Что такое радиочастота?

Радиочастота (RF) — это измерение, представляющее частоту колебаний спектра электромагнитного излучения или электромагнитных радиоволн в диапазоне частот от 300 гигагерц (ГГц) до 9 килогерц (кГц).С помощью антенн и передатчиков РЧ-поле можно использовать для различных типов беспроводного вещания и связи.

Как работает радиочастота

Радиочастота измеряется в единицах, называемых герц ( Гц ), которые представляют количество циклов в секунду при передаче радиоволны. Один герц равен одному циклу в секунду; Радиоволны колеблются от тысяч (килогерц) до миллионов (мегагерц) до миллиардов (гигагерц) циклов в секунду.В радиоволнах длина волны обратно пропорциональна частоте. Радиочастоты не видны человеческому глазу. По мере того, как частота увеличивается за пределы радиочастотного спектра, электромагнитная энергия принимает форму микроволн, инфракрасного излучения (ИК), видимого, ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-лучей.

RF техника

Многие типы беспроводных устройств используют радиочастотные поля. Беспроводные и мобильные телефоны, радио- и телевизионные станции, Wi-Fi и Bluetooth, системы спутниковой связи и двусторонние радиоприемники — все они работают в радиочастотном диапазоне.Кроме того, другие устройства, не связанные с коммуникациями, в том числе микроволновые печи и устройства открывания гаражных ворот, работают на радиочастотах. Некоторые беспроводные устройства, такие как пульты дистанционного управления от телевизора, компьютерные клавиатуры и компьютерные мыши, работают на инфракрасных частотах, которые имеют более короткие длины электромагнитных волн.

Как используется радиочастотный спектр

Радиочастотный спектр включает набор частот электромагнитного каркаса от 30 Гц до 300 ГГц.Он разделен на несколько диапазонов или диапазонов, и им присвоены метки, такие как низкая частота (LF), средняя частота (MF) и высокая частота (HF), для облегчения идентификации.

За исключением сегмента самой низкой частоты, каждая полоса представляет увеличение частоты, соответствующее порядку величины (степень 10). В следующей таблице показаны восемь полос радиочастотного спектра с указанием диапазонов частот и полосы пропускания. Полосы сверхвысоких частот (СВЧ) и сверхвысоких частот (КВЧ) часто называют микроволновым спектром .

РЧ перегрузка и помехи

В США радиочастоты делятся на лицензионные и нелицензированные диапазоны. Федеральная комиссия по связи (FCC) выдает лицензии, которые позволяют коммерческим организациям иметь исключительное использование полосы частот в определенном месте. Сюда входят радио с частотной модуляцией (FM), сотовые сети, телевидение, военная и спутниковая связь. Нелицензированные частоты бесплатны для публичного использования, но остаются общей средой.

Конкуренция за пропускную способность и каналы со стороны пользователей Интернета резко возросла в последние годы, что привело к проблемам с сигналом. Кроме того, распределение по частотам не является справедливым. Во многих местах можно найти вещателей — радио- и телестанции — с их собственными индивидуальными частотами, в то время как множество источников борются за место на нелицензированных частотах.

Повышенный спрос привел к появлению ряда инноваций, направленных на повышение эффективности использования спектра, включая динамическое управление использованием спектра, транковое радио, объединение частот, расширенный спектр, когнитивное радио и сверхширокополосный доступ.

Как сотовые сети используют RF

Сотовая сеть обычно охватывает определенную географическую область, разделенную на соты. Каждой ячейке назначается набор частот, которым назначены базовые радиостанции. Когда инициируется связь, например, звонок по сотовому телефону, устройство ищет ближайшую базовую станцию, чтобы установить радиосвязь. При приеме вызова антенна базовой станции устанавливает соединение с телефоном. Телефоны предназначены для периодической проверки связи с сетью, что облегчает им прием радиосигнала существенного качества от ближайшей антенны базовой станции.

Технология

RF позволяет использовать набор частот в других ячейках, если ячейки не граничат друг с другом. Многие абоненты в одном районе могут использовать одну и ту же частоту, потому что вызовы могут переключаться на ближайшую базовую станцию ​​с этой конкретной частотой. Это увеличивает емкость сотовой сети. Однако повторное использование частоты работает только для несвязанных передач. Пользователи все еще могут испытывать некоторые помехи от сигналов, поступающих из других ячеек, использующих ту же частоту.Вот почему в беспроводных сетях используется система множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), в которой между сотами должна быть по крайней мере одна сота, повторно использующая одну и ту же частоту.

FDMA позволяет множеству пользователей отправлять и получать данные по одному и тому же каналу связи. Пользователи сотовой сети также могут переходить из одной ячейки в другую во время звонка, не прерывая звонки. В процессе передачи обслуживания мобильное устройство остается осведомленным о качестве сигнала и ближайшей антенне с наименьшей перегрузкой.При необходимости мобильное устройство переключается на новый, более удобный канал.

Как 5G использует RF

Беспроводные устройства с поддержкой 5G подключаются к Интернету и телефонным сетям с помощью радиоволн, которые проходят через расположенную поблизости антенну. В качестве предстоящей итерации технологии беспроводных широкополосных сетей 5G обеспечивает максимальную скорость загрузки до 10 гигабит в секунду (Гбит / с). 5G может работать на низких частотах (ниже 6 ГГц), а также в диапазонах ВЧ, обычно известных как волны миллиметрового диапазона или мм волны (выше 6 ГГц).Чем выше частота, тем больше вероятность того, что пользователь получит более высокую скорость передачи данных.

Таким образом, сети

5G будут обеспечивать большую пропускную способность и будут служить каналом для интернет-провайдеров (ISP), которые могут конкурировать с проводными интернет-услугами. Сети 5G также могут способствовать расширению возможностей подключения к Интернету вещей (IoT), умным городам и передовым производственным процессам, и это лишь некоторые из них.

5G обеспечивает повышенную пропускную способность за счет использования до трех различных типов ячеек — макроячейки, малогабаритных ячеек и фемтосот — каждая с уникальной конструкцией антенн.Некоторые из этих антенн обеспечивают более высокую скорость, а другие покрывают большие расстояния. Поскольку 5G работает в диапазонах LF, MF и HF, подходящее оборудование зависит от наилучшего маршрута для пользователей и их данных.

Сети

5G также способны сокращать задержку для достижения более быстрого ответа. Ожидается, что они обеспечат более согласованный пользовательский интерфейс (UX), даже когда пользователи часто перемещаются. Ожидается, что появление новых стандартов радиосвязи 5G (5G NR) увеличит зоны покрытия и улучшит качество соединения, а также скорость и скорость передачи данных.

Чтобы узнать больше о радиочастоте и ее использовании в США, прочтите эту статью о лицензионных и нелицензированных диапазонах.

Радиочастотный спектр и погода, вода и климат: использование и проблемы

Персонал программы политики AMS ([email protected])

Скачать PDF

Взгляды, выраженные в записках Политической программы Американского метеорологического общества , принадлежат только автору и не обязательно отражают взгляды Американского метеорологического общества, его членов или спонсоров.

Резюме:

Сообщество погоды, воды и климата полагается на радиочастотный спектр для выполнения двух жизненно важных функций: (1) для наблюдения за Землей (например, с помощью спутников, метеорологических радаров и профилометров ветра) и (2) для передачи данных о Земле. система для метеорологов, гидрологов, менеджеров по чрезвычайным ситуациям и других ученых по всей стране. Такое использование радиочастот приносит пользу широкому кругу социальных и экономических секторов, поддерживая эксплуатационные службы, которые защищают жизнь и имущество, и помогая продвинуть научное понимание земной системы.Радиочастотный спектр является ограниченным ресурсом, и конкуренция за него интенсивна и растет, особенно с быстрым расширением беспроводной связи. Это соревнование ставит под угрозу использование радиочастотного спектра, связанное с погодой, водой и климатом. Для лиц, принимающих решения, будет чрезвычайно важно понимать и учитывать метеорологические виды использования радиочастотного спектра, которые помогают удовлетворить основные потребности человека, до принятия решений о перераспределении.

Справочная информация:

Радиочастоты — это часть электромагнитного спектра, которая охватывает примерно 3–300 ГГц.Как и все электромагнитное излучение (например, видимый свет, ультрафиолетовое излучение и рентгеновские лучи), радиоволны распространяются со скоростью света.

Наблюдения за земной системой производятся с использованием платформ наземного, воздушного и космического базирования. Радиоволны отражаются, поглощаются, рассеиваются, преломляются и дифрагируют атмосферными условиями, с которыми они сталкиваются, такими как облака и осадки. Важно отметить, что разные атмосферные условия по-разному влияют на радиоволны.Это позволяет ученым использовать радиоволны для обнаружения торнадо, отслеживания ураганов и определения широкого диапазона метеорологических условий, таких как атмосферная влажность, типы и количество облаков, скорость и направление ветра, а также типы и количество осадков. Радиоволны также могут определять высоту волн в океанах и озерах, штормовые нагоны и океанические течения, среди других состояний земной системы.

Кроме того, определение атмосферных условий требует использования определенных радиочастот, замена которых невозможна.Например, только определенные длины волн беспрепятственно проходят сквозь облака. Часто волны одинаковой длины важны для телекоммуникаций, потому что они могут проходить сквозь здания и другие препятствия. Совместное использование спектра может создать дополнительные проблемы, поскольку приемники и передатчики часто используют узкие полосы частот и должны уметь различать значимые сигналы, фоновый шум и нежелательные сигналы.

За последние несколько десятилетий конкуренция за радиочастотный спектр усилилась с появлением и быстрым ростом беспроводной связи.Сигналы коммерческих наземных пользователей спектра, таких как вышки сотовой связи или телефоны, часто намного сильнее сигналов, измеряемых или передаваемых погодными, водными и климатическими сообществами. Это может вызвать радиочастотные помехи (RFI) при использовании спектра в научных и производственных целях, связанных с погодой, водой и климатом, что может ухудшить обнаружение сигнала.

В некоторых случаях защитные зоны, расположенные вокруг критически важных объектов (т. Е. Областей, где коммерческим пользователям запрещено вмешиваться в научное и оперативное использование), могут обеспечивать коммерческое использование радиочастотного спектра при поддержании критически важных федеральных операций.Однако охраняемые зоны не всегда подходят для защиты федеральных пользователей и не помогают нефедеральным пользователям, которые распределены по всей стране и находятся за пределами охраняемых зон.

Научное сообщество использует радиоспектр тремя способами:

• Пассивное дистанционное зондирование, при котором ученые измеряют естественное радиочастотное излучение окружающей среды и космоса. Для этого требуется только приемник. Обычно они располагаются на космической платформе.
• Активное дистанционное зондирование, при котором ученые испускают радиоволны в атмосферу и измеряют их передачу. Это требует использования как передатчика, так и приемника.
• Передача данных, при которой радиоволны используются для распространения информации. Что касается данных об окружающей среде, это может включать в себя передачу информации напрямую со спутника пользователям по всей стране.

Своевременный и непрерывный доступ к прогнозам погоды, климатической информации и состоянию океана, который делают возможным эти метеорологические виды использования, имеет центральное значение для обеспечения готовности населения и реагирования на существующие опасности и возникающие угрозы.

Радиочастотный спектр распределяется и совместно используется несколькими пользователями, включая академических исследователей, федеральные, государственные и местные правительственные учреждения, а также частные компании. За распределение и регулирование спектра отвечают несколько различных агентств: Международный союз электросвязи (МСЭ) в ООН распределяет спектр на международном уровне; внутри страны Национальное управление электросвязи и информации (NTIA) управляет федеральным использованием спектра; Федеральная комиссия по связи (FCC) управляет нефедеральным использованием спектра.

Финансовые выгоды для экономики США от освобождения спектра для коммерческого использования значительны. Например, в 2015 году FCC продала с аукциона 65 МГц сегментов диапазона 1695–2180 МГц за 44,9 миллиарда долларов. Однако социально-экономические выгоды от использования спектра в метеорологии — управление в чрезвычайных ситуациях и другие оперативные службы, а также научный прогресс — имеют решающее значение для успеха современного общества и также должны учитываться при оптимальном управлении использованием спектра.Крайне важно, что практически каждый сектор экономики страны чувствителен к погодным условиям, и можно ожидать, что ухудшение научного и оперативного использования будет иметь значительные финансовые последствия и последствия для безопасности.

Лица, определяющие политику, сталкиваются с трудным выбором в поиске баланса между будущими потребностями в радиочастотном спектре и существующим широким кругом оперативных и научных пользователей в области погоды, воды и климата. Для лиц, принимающих решения, будет чрезвычайно важно понимать и учитывать риски для метеорологических видов использования, которые помогают удовлетворить основные потребности человека, до того, как будет сделан выбор в отношении перераспределения радиочастотного спектра.

Основы беспроводной связи: как работают радиоволны | ОРЕЛ

Можете ли вы сосчитать, сколько устройств вы используете каждый день благодаря радиоволнам? Может быть немного утомительно думать о том, какое влияние на нашу жизнь оказывает использование этой технологии. От смартфонов до ноутбуков, от GPS до радионяни и многого другого — мы пришли использовать эту форму электромагнитной энергии для создания удивительных вещей. Но хотя мы используем эти устройства каждый день, действительно ли мы понимаем, как они работают?

Вот где наша серия «Основы беспроводной электроники» поможет вам понять основы нашего беспроводного мира и, надеюсь, поможет развеять некоторые загадки.

Широкий мир беспроводной связи

Прежде чем даже погрузиться в какую-либо науку, связанную с радиоволнами, мы должны дать этому предмету некоторую справедливость, показав, насколько радиоволны повлияли на нашу повседневную жизнь. Начнем с обычного дня, и, возможно, вы просыпаетесь под неутешительный звук будильника благодаря своему смартфону. Вы можете поблагодарить радиоволны за раннюю утреннюю встряску.

Отложите трубку! Ваш беспроводной будильник в вашем смартфоне стал возможен благодаря радиоволнам.(Источник изображения)

Когда вы садитесь завтракать, возможно, вы включаете радио или телевизор, чтобы послушать, что происходит в мире. Как эти фрагменты аудио- и видеоинформации доходят до вас? Снова радиоволны. А когда вы собираетесь уехать на работу, возможно, вам захочется проверить загруженность дорог и спланировать наиболее эффективный маршрут, поэтому вы используете GPS на приборной панели вашего автомобиля. Больше радиоволн.

Вам нужно быстро куда-нибудь добраться? GPS в современных автомобилях делает это возможным.(Источник изображения)

Во время утренней поездки на работу вы можете настроиться на свое любимое утреннее ток-шоу. Радиостанция, к которой вы подключаетесь, является одной из многих определенных радиоволн, передаваемых в любое время дня. Когда вы приступите к работе, вы, возможно, плюхнетесь перед компьютером и подключитесь к всемирной паутине по беспроводной сети. Вы загружаете свои документы Google, веб-сайты и электронную почту, используя радиоволны для беспроводного подключения к Интернету через Wi-Fi.

Видите ли, радиоволны используются во многих других вещах, чем квадратные коробки, которые мы используем для воспроизведения музыки и прослушивания ток-шоу.Современная беспроводная связь основана на простой конструкции обычного радио, что позволяет нам соединять человечество по всему миру с помощью информации, видео, аудио, данных и многого другого. Но насколько широко распространены радиоволны в их использовании сегодня, как именно они работают и что такое радиоволны? Давайте изучим.

Зависание с электромагнетизмом

Радиоволны — это всего лишь один тип волн в так называемом электромагнитном спектре, который состоит из множества волн, выполняющих определенную функцию, например инфракрасных, рентгеновских, гамма-лучей и радио.Всем этим волнам удается преодолевать физические преграды, несясь через космический вакуум со скоростью света.

Электромагнитный спектр больше, чем у ROYGBIV, низкая частота и низкая длина волны слева. (Источник изображения)

Организация этого спектра подразделяется на две категории: частота и длина волны. Вот как они распадаются:

• Частота . Это в основном то, сколько электромагнитных волн будет проходить через данную точку каждую секунду.Вы можете измерить это, посчитав гребни каждой волны (самая высокая точка в волне), что дает значение в герцах.
• Длина волны . Это фактическое расстояние, которое вы можете измерить между двумя наивысшими точками волны, или период. Длина волны может быть меньше размера атома для некоторых волн и больше диаметра всей нашей планеты!

Все волны в электромагнитном спектре измеряются как по их частоте, так и по длине волны.

В этом электромагнитном спектре радиоволны имеют как самые длинные волны, так и самые низкие частоты, что делает их медленными и устойчивыми, бегунами на большие расстояния группы. Однако, когда нас со всех сторон бомбардируют радиоволнами FM и AM, сигналами сотовых телефонов, сигналами Wi-Fi и т. Д., Могут ли все эти сигналы использовать одно и то же пространство? Они делают это путем совместного использования определенных диапазонов в спектре радиоволн, в том числе:

Имя	Аббревиатура	Частота	Длина волны
Чрезвычайно низкочастотный	ELF	3–30 Гц	105–104 км
Сверхнизкочастотный	SLEF	30–300 Гц	104–103 км
Сверхнизкочастотный	ULF	300–3000 Гц	103–100 км
Очень низкочастотный	VLF	3–30 кГц	100–10 км
Низкочастотный	LF	30–300 кГц	10–1 км
Средняя частота	MF	300 кГц — 3 МГц	1 км — 100 м
Высокочастотный	HAF	3–30 МГц	100–10 м
Очень высокочастотный	УКВ	30–300 МГц	10–1 м
Сверхвысокая частота	UHF	300 МГц — 3 ГГц	1 м — 10 см
Сверхвысокочастотный	СВЧ	3–30 ГГц	10–1 см
Чрезвычайно высокочастотный	EHF	30–300 ГГц	1 см — 1 мм
Чрезвычайно высокочастотный	THF	300 ГГц — 3 ТГц	1 мм — 0.1 мм

Полоса сверхвысоких частот (УВЧ) имеет частоту от 300 мегагерц (МГц) до 3 гигагерц (ГГц). Вы обнаружите, что диапазон УВЧ используется для определенных технологий, таких как Wi-Fi, Bluetooth, GPS, рации и т. Д. С другой стороны, вы найдете очень низкие частоты (VLF) в диапазоне 3–30 Гц, и этот диапазон зарезервирован исключительно для правительственных радиостанций, защищенной военной связи и подводных лодок. Соединенные Штаты публикуют ежегодную диаграмму распределения частот радиочастотного спектра, в которой показано, как все эти радиослужбы распределяются по частоте.

Встроенные средства связи

Теперь вам может быть интересно, как именно эти радиоволны на своих частотах передаются с места на место? Магия возможности поговорить с кем-нибудь на своем смартфоне на другом конце света сводится к очень простым принципам. Каждое радио, будь то традиционное AM / FM-радио или радио в смартфоне, использует один и тот же базовый метод передачи информации с помощью передатчика и приемника .

Передатчик, как следует из названия, передает информацию по воздуху в виде синусоидальной волны. Эта волна летит по воздуху и в конечном итоге улавливается приемником, который декодирует информацию в синусоидальной волне, чтобы извлечь то, что нам нужно, например музыку, человеческий голос или какой-то другой бит данных.

Вся информация, которую мы можем декодировать из радиоволн, передается в виде синусоидальной волны.

Что интересно, синусоида сама по себе не содержит никаких данных, которые нам нужны, это, по сути, пустой сигнал.Вот почему нам нужно взять эту синусоидальную волну и смодулировать ее, что является процессом добавления еще одного уровня полезной информации. Есть три метода модуляции, в том числе:

• Импульсная модуляция . В этом методе вы включаете и выключаете синусоидальную волну, которая будет посылать биты сигнала отдельными порциями. Вы когда-нибудь слышали о коде Морзе для отправки сигналов бедствия? Он использует импульсную модуляцию.
• Амплитудная модуляция . Этот метод используется как в радиостанциях AM, так и в старых аналоговых телевизионных сигналах.Здесь синусоида перекрывается другой волной информации, например голосом человека. Встраивание еще одного слоя информации в эту волну создаст флуктуацию амплитуды исходной синусоидальной волны, которая может создать статику.

Когда вы объединяете синусоидальный и модулированный волновой сигнал вместе, он модулирует исходный сигнал. (Источник изображения)

• Частотная модуляция . Этот метод используется FM-радиостанциями и практически всеми другими беспроводными технологиями.В отличие от амплитудной модуляции, которая создает некоторые значительные колебания синусоидальной волны, частотная модуляция очень мало изменяет синусоидальную волну, что дает дополнительное преимущество в виде уменьшения статики.

Модуляция синусоидальной волны частотным сигналом приводит к меньшей модуляции, чем амплитудная модуляция. (Источник изображения)

После того, как все эти модулированные синусоидальные волны отправляются через передатчик и принимаются приемником, внедренная нами волна информации извлекается, что позволяет нам делать с ней все, что нам заблагорассудится, например, воспроизводить ее как звук через динамик или просматривать это как видео на экране телевизора.

Где-то между A и B

В приведенных выше объяснениях модуляции, передатчиков и приемников вы могли подумать, что посылка радиоволны — это простой процесс перемещения из точки A в точку B, но это не всегда так. Волны не всегда проходят сквозь воздух прямо от передатчика к приемнику, и то, как они распространяются, в конечном итоге зависит от того, какую частоту волны вы хотите послать и когда. Это путешествие может произойти тремя способами, в том числе:

Линия видимости (Космическая волна)

При таком способе передвижения радиоволны передаются в виде простого луча света из точки A в точку B.Этот метод обычно использовался в старых телефонных сетях, которые должны были передавать звонки на большие расстояния между двумя огромными коммуникационными вышками.

Земная волна (Поверхностная волна)

Вы также можете посылать радиоволны вдоль кривизны земной поверхности в виде земной волны. Вы обнаружите, что AM-радиоволны распространяются таким образом на короткие и средние расстояния, поэтому вы все равно можете слышать радиосигналы, даже если в зоне прямой видимости нет передатчика и приемника.

Ионосфера (Sky Wave)

Наконец, вы также можете посылать радиоволны прямо в небо, которые в конечном итоге отражаются от ионосферы Земли, которая является электрически заряженной частью атмосферы. Когда вы это сделаете, радиоволны поразят ионосферу, отскочат обратно на Землю и снова отскочат вверх. Это процесс отражения волны, отбрасывания ее назад и вперед к конечному пункту назначения.

У нас есть все три способа передвижения радиоволны: по земле, космосу или небу.(Источник изображения)

На этом этапе мы собрали несколько вещей о радиоволнах, а именно то, что они распространяются на очень определенных частотах, они взаимодействуют как с передатчиком, так и с приемником, и они могут перемещаться по земле разными способами. Но с учетом множества различных радиочастот, как ваш смартфон или автомобильный радиоприемник узнает, какие именно частоты принимают, а какие игнорировать? Здесь в игру вступают антенны.

Все об антеннах

Антенны

бывают разных форм и размеров, но все они предназначены для одной и той же цели — улавливать очень определенную частоту радиоволн.Вы найдете антенны, начиная от длинных металлических проводов, торчащих из FM-радио, и заканчивая чем-то более круглым, например спутниковой тарелкой, или даже плотно настроенным кусочком меди на плате. В передатчике антенны используются для передачи радиоволн, а в приемниках они используются для приема радиочастоты. Все антенны имеют три различных характеристики, по которым они измеряются, в том числе:

• Направление . Для некоторых типов антенн, таких как диполь, антенна должна быть установлена ​​в правильном направлении, лицом к направлению передачи радиоволн.Некоторые типы антенн, например антенны FM-радио, не требуют ориентации в определенном направлении и могут захватывать радиоволны под любым углом.
• Прирост . Коэффициент усиления антенны описывает, насколько она будет усиливать сигнал. Например, если вы включите старый аналоговый телевизор, вы все равно получите изображение, только нечеткое. Это связано с тем, что металлический корпус и компоненты телевизора действуют как антенны. Но подключите настоящую направленную антенну, и вы сможете усилить сигнал и получить лучшее изображение.Чем больше коэффициент усиления, измеряемый в децибелах (дБ), тем лучше будет прием.
• Пропускная способность . Наконец, полоса пропускания антенны — это ее конкретный диапазон полезных частот. Чем выше пропускная способность, тем больше радиоволн он может уловить. Это идеально подходит для телевизоров, поскольку позволяет им получать больше каналов. Но для таких вещей, как ваш смартфон, которым нужна только определенная радиоволна, полная пропускная способность не обязательна.

Гигантская антенна, используемая для отправки радиоволн в космос.(Источник изображения)

Время звонить домой

Радиоволны везде! Представьте, если бы вы могли увидеть их собственными глазами. Радиоволны будут распространяться повсюду, выходя из вашего маршрутизатора, из вашего мобильного телефона и вокруг вас из беспроводной электроники вашего соседа. Радиоволны действительно сформировали нашу современную жизнь, как ничто другое, и без них мы никогда бы не смогли воспользоваться такими полезными изобретениями, как GPS, Wi-Fi, Bluetooth и т. Д. Но радио выходит далеко за пределы нашего физического, земного существования.Некоторые из самых дальних уголков нашей известной Вселенной были исследованы с помощью радиоастрономии для открытия квазаров, молекул и других галактик!

Готовы позвонить домой и начать свой собственный проект беспроводной электроники? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня.