Orice sistem radio are două componente



Yüklə 37.72 Kb.
tarix27.01.2018
ölçüsü37.72 Kb.

Undele radio

radiowaves-617x416Undele radio poartă prin aer conversaţii, muzică, imagini şi date invizibile, câteodată chiar şi la milioane de kilometri depărtare. Se întâmplă în fiecare zi, în mii de feluri. Chiar dacă undele radio sunt invizibile şi imposibil de detectat de către oameni, ele au schimbat radical societatea umană. Fie că vorbim de aparatele de radio, de telefoanele mobile, de telefoanele fără fir sau alte tehnologii wireless, toate acestea folosesc undele radio pentru a comunica. Iată doar câteva exemple:

Emisiile de programe radio AM şi FM


Telefoanele mobile
Telefoanele fără fir
Telecomenzile pentru uşa garajului
Reţelele wireless
Jucăriile teleghidate
Emisiile TV
Receiverele GPS
Echipamentele radio pentru amatori (Ham radio)
Comunicaţiile prin satelit
Echipamentele radio ale poliţiei
Ceasurile wireless pentru măsurarea activităţilor zilnice

Iar lista poate continua. Chiar şi sistemele radar sau cuptoarele cu microunde se bazează pe unde radio.


Sateliţii de comunicaţii şi navigaţie nu ar putea exista, de asemenea, fără undele radio, la fel şi aviaţia modernă – un avion depinde de o mulţime de sisteme radio diferite. Tendinţa actuală este spre accesul wireless la internet, bazat tot pe unde radio, mult mai convenabil pentru viitor.
Spectrul electromagnetic

În esenţa sa, tehnologia undelor radio este una foarte simplă. Cu doar câteva componente electronice care costă mai puţin de doi dolari se pot construi emiţătoare şi receptoare de unde radio simple. Pe cât de simplă, pe atât de revoluţionară a fost această descoperire pentru universul comunicaţiilor.


Orice sistem radio are două componente:

Emiţătorul

Receptorul

Emiţătorul preia un anumit mesaj sau informaţie (poate fi vocea cuiva, imagini, date digitale pentru modem fără fir), îl codifică în unde sinusoidale şi le transmite pe undele radio.

Receptorul captează undele radio şi decodifică mesajul de pe undele sinusoidale. Şi emiţătorul, şi receptorul folosesc antene pentru a radia şi a prinde semnalul.

Conform legislaţiei în vigoare, spectrul de frecvenţe radio (spectrul radio) reprezintă acea porţiune a spectrului electromagnetic ce cuprinde undele radio ale căror frecvenţe sunt cuprinse între 9 kHz şi 3000 GHz.

Spectrul radio este o resursă naturală limitată şi, de aceea, trebuie administrată eficient şi raţional, cu asigurarea satisfacerii interesului public, social şi de apărare a ţării, precum şi un maximum de beneficii pentru utilizatorii de spectru, fie ei furnizori de reţele şi/sau de servicii de comunicaţii electronice, operatori privaţi sau utilizatori finali.

 

Conform Regulamentului radiocomunicaţiilor al UIT, spectrul de frecvenţe radio se împarte în nouă game de frecvenţe:



 

  • VLF - de la 3 kHz la 30 kHz (frecvenţe foarte joase);

  • LF - de la 30 kHz la 300 kHz (frecvente joase),

  • MF - de la 300 kHz la 3000 kHz (3 MHz) (frecvenţe medii),

  • HF - de la 3 MHz la 30 MHz (frecvenţe înalte),

  • VHF - de la 30 MHz la 300 MHz (frecvenţe foarte înalte),

  • UHF - de la 300 MHz la 3000 MHz (3 GHz), (frecvenţe ultra înalte)

  • SHF - de la 3 GHz la 30 GHz (frecvenţe super înalte),

  • EHF – de la 30 GHz la 300 GHz (frecvenţe extra înalte),

  • de la 300 GHz la 3000 GHz.

Spectrul de frecvenţe radio

O undă radio este o undă electromagnetică propagată de o antenă. Undele radio au frecvenţe diferite şi prin reglarea unui receptor pe o frecvenţă anume se poate capta un anumit semnal.



benzi de frecvente radio

Benzi de frecvenţe radio

Radiouri AM (pe unde medii şi lungi)- 535 kHz – 1,7 MHz


Radiourile pe unde scurte – 5,9 MHz – 26,1 MHz
Radiourile FM (pe unde ultrascurte) – 88 -108 MHz
Posturi de televiziune – 54 – 88 MHz pentru canalele 2-6; 174 – 220 MHz pentru canalele 7-13

Când ascultaţi un post de radio şi prezentatorul spune „Aici, Radio X – 91,5 FM” înseamnă că semnalul radio transmis este de tip FM  (modulaţie în frecvenţă), pe o frecvenţă de 91,5 megahertzi (milioane de cicluri pe secundă). 91,5 megahertzi înseamnă că emiţătorul postului de radio oscilează cu o frecvenţă de 91 500 000 cicluri pe secundă. Toate posturile FM emit în banda de frecvenţe cuprinse între 88 megahertzi şi 108 megahertzi, bandă a spectrului radio folosită exclusiv pentru emisiile acestor staţii.

Radioul AM (modulaţie în amplitudine) are o bandă de frecvenţe cuprinsă între 535 kilohertzi şi 1700 kilohertzi (kilo=mii, deci cu o oscilaţie între 535,000 şi 1 700 000  cicluri pe secundă.)

În modulaţia în frecvenţă (FM), spre deosebire de modulaţia în amplitudine (AM), amplitudinea undei purtătoare este menţinută constantă, dar frecvenţa ei este modificată în conformitate cu variaţiile semnalului audio transmis.

Primul sistem viabil de comunicare radio prin FM – modulaţia în frecvenţă – a fost descris de inventatorul american Edwin Howard Armstrong în 1936. Abia în 1960, radioul FM a luat avânt, datorită calităţii sunetului transmis şi  al costului relativ scăzut al echipamentelor pentru staţiile de radiodifuziune FM.

amfm3-en-de

Modulaţia în frecvenţă (FM – unde ultrascurte) are mai multe avantaje faţă de de modulaţia în amplitudine (AM – unde medii şi lungi) utilizată ca formă alternativă de radiodifuziune. Cel mai important dintre aceste avantaje este că un sistem FM are o mai mare independenţă faţă de perturbarea electromagnetică şi electricitatea statică. Diverse perturbări electrice, de exemplu cele cauzate de furtunile cu trăsnete şi de sistemele de aprindere auto, creează semnale radio modulate în amplitudine care sunt receptate ca zgomote (radioparaziţi) de receptoarele AM. Un receptor FM bine conceput nu este sensibil la astfel de perturbări atunci când este reglat la un semnal FM suficient de puternic. De asemenea, raportul semnal/zgomot într-un sistem FM este mult mai mare decât cel al unui sistem AM. În cele din urmă, posturile de radio FM pot opera în benzi de foarte înaltă frecvenţă faţă de posturile AM.

Benzi de frecvenţe radio

Radiouri AM (pe unde medii şi lungi)- 535 kHz – 1,7 MHz


Radiourile pe unde scurte – 5,9 MHz – 26,1 MHz
Radiourile FM (pe unde ultrascurte) – 88 -108 MHz
Posturi de televiziune – 54 – 88 MHz pentru canalele 2-6; 174 – 220 MHz pentru canalele 7-13

Exemple ale folosirii tehnologiei radio în viaţa de zi cu zi

Un monitor pentru bebeluşi este foarte simplu şi este un exemplu al folosirii tehnologiei radio. Un emiţător este situat în camera copilului iar receptorul este în camera părinţilor, care pot asculta sunetele din camera bebeluşului. În mod normal distanţa de emisie este limitată la o distanţă de 60 m.

radio-baby-monitor

Şi telefonul mobil este de fapt un aparat radio, însă unul mult mai sofisticat. Un telefon mobil are şi receptor şi emiţător. Amândouă sunt folosite simultan, unul pentru vorbire iar celălalt pentru ascultare.De asemenea, mobilul poate folosi şi înţelege mai multe sute de frecvenţe şi poate comuta automat frecvenţele pe care operează.



Radiourile pe unde scurte, instrumente de comunicare ce nu lasă „urme” digitale

numbÎntr-o epocă în care comunicaţiile sunt dominate de computere şi de Internet, radiourile clasice sunt instrumentele care nu lasă „urme” digitale.
Încă din al Doilea Război Mondial, aşa-numitele „numbers stations” (radiouri pe unde scurte) transmiteau mesaje codificate cu ajutorul antenelor radio. Aceste transmisii erau ciudate pentru ascultătorii obişnuiţi, dar pentru cei avizaţi conţineau informaţii care au reuşit să schimbe cursul istoriei.
Cele mai simple astfel de staţii erau de fapt emiţătoare radio pe unde scurte care operau în marja 3.000-30.000 de kHz. Ele sunt localizate şi astăzi în foarte multe ţări, dar nimeni nu ştie numărul lor exact. De cele mai multe ori ele transmit şiruri de numere intonate de o voce computerizată. Altele transmit în codul Morse sau pur şi simplu emit diferite tipuri de zgomote.
Unele astfel de staţii au funcţionat decenii la rând şi perioada de apogeu a fost în timpul Războiului Rece. Majoritatea şi-au încetat activitatea după căderea Zidului Berlinului. Există şi astăzi, dar scopul lor nu este făcut public. De altfel, ele nu se conformează licenţelor de emisie, aşadar nu există registre oficiale despre acestea. Din acest punct de vedere, pot fi considerate staţii pirat, dar nu sunt vizate de sancţiuni legale, pentru că de obicei guvernele sunt cele care le folosesc. Mulţi jurnalişti au încercat să desluşească povestea acestor posturi, iar concluzia la care s-a ajuns este că ele sunt dedicate operaţiunilor de spionaj. Chiar şi în era internetului şi a telefoanelor prin satelit, se pare, acestea rămân cel mai bun instrument în acest scop.

Radioul digital sau prin satelit

Cu toţii avem posturile noastre de radio preferate salvate în maşină, pe care le schimbăm în drum spre serviciu sau când călătorim pe distanţe scurte. Dar atunci când ne deplasăm pe distanţe mai mari cu maşina, semnalul începe să se piardă şi să apară paraziţii. Majoritatea semnalelor radio acoperă o rază de 48-64 de kilometri faţă de locul de unde sunt emise.


Există însă un tip de radio care permite transmisia neîntreruptă a semnalului până la o distanţă de 35.000 de kilometri. Este vorba despre radioul digital, cu emisie prin satelit. Companiile XM Satellite Radio şi Sirius Satellite Radio au început să folosească această tehnologie încă din anii 2000, iar în 2008 au fuzionat într-o singură companie care are acum aproape 18 milioane de abonaţi în SUA. Pentru 12,95dolari pe lună, ei au acces la 170 de canale de muzică şi ştiri, cu o calitate a sunetului impecabilă. Producătorii de maşini au instalat în ultimii ani astfel de aparate la unele modele şi pe piaţă au apărut diferite receptoare portabile de radio prin satelit. Acestea operează în bandă de până la 2.3 GHz.

Cum se poate construi cel mai simplu receptor AM

În cazul unui semnal AM puternic, putem crea un radioreceptor simplu folosind doar două componente electronice şi nişte fire. Procesul este extrem de simplu, iată de ce avem nevoie:

O diodă (un LED) – putem cumpăra o diodă cu mai puţin de un leu de la magazinele de electrotehnică
Două bucăţi de fir electric – avem nevoie de aproximativ 15-20 m de fir electric
O mică ţepuşă din metal înfiptă în pământ
O pereche de căşti cu impedanţă mare, de obicei funcţionează şi cu căşti mai mici, gen mp3 player

Dacă există semnal AM destul de puternic, vom face următoarele:

Înfigem ţepuşa din metal în pământ sau cautăm ceva din metal deja înfipt. Luăm un fir de aproximativ 3 m şi legăm un capăt de această pământare.
Ataşăm dioda de celălalt capăt al firului.
Luăm un alt fir de 3-6 m şi îl conectăm la celălalt capăt a diodei. Acest fir este antena. Agaţăm firul de un pom, dar ne asigurăm că nu atinge pământul.
Conectăm cele două fire de la cască la câte un capăt a diodei, în felul următor (sursa schiţă: casony.blogspot.com):

radio-am-receiver

Acum, dacă  punem căştile la urechi, vom auzi emisia radio cea mai puternică din zonă. Acest sistem este cel mai simplu aparat radio posibil. Nu va funcţiona dacă suntem prea departe de sediul postului de radio, dar demonstrează principiile unui receptor foarte simplu.

Cum funcţionează: Firul electric care este antena recepţionează toate tipurile de semnale radio, dar cel mai puternic semnal le acoperă pe cele mai slabe în acest caz. Din această cauză nu mai este nevoie de tuner (reglaj). Deoarece eşti aproape de staţia de emisie, antena ta recepţionează şi semnale electrice puternice, atât de puternice încât poate furniza curent şi pentru căşti. Astfel nu mai ai nevoie nici de amplificator. Dioda este detectorul pentru semnalul AM în acest sistem. Poţi extinde puţin acest model de radio adăugând un capacitor (condensator) şi inductor, ceea ce îţi va permite acordarea mai multor frecvenţe, deci prinderea mai multor posturi de radio.

Undele radio sunt folosite pentru transmisiile radio, de televiziune si ale telefoanelor mobile. Diferite parti ale spectrului radio au fost alocate pentru diverse servicii. Undele radio au o lungime de unda mult mai lunga decat undele de lumina. Cele mai lungi unde au cativa kilometri, iar cele mai scurte au doar cativa milimetri lungime. Undele radio pot face ca electronii dintr-o sarma de cupru sa se miste – acest lucru inseamna ca genereaza curenti electrici in sarma. De fapt, acest lucru functioneaza in ambele sensuri – curentii alternativi dintr-o sarma de cupru genereaza unde electromagnetice, iar undele electromagnetice genereaza curenti alternativi. Curentii electrici la “frecvente radio” sunt utilizati de emitatoarele si receptoarele radio si de televiziune.

Spectrul electromagnetic

Microundele au o lungime de unda atat de scurta incat ele sunt absorbite cu usurinta de apa. Acesta este motivul pentru care sunt folosite in cuptoarele cu microunde. Atunci cand apa din mancarea bagata in cuptor absoarbe microundele, energia microundelor este transformata in caldura – face ca moleculele de apa sa vibreze mai repede. Radiatiile infrarosii au o lungime de unda foarte scurta, insa lungimea lor de unda este mai lunga decat cea a luminii vizibile. Infrarosiile pot fi detectate prin intermediul unui film special. Animalele, cum ar fi vipera, au detectori de infrarosii, prin urmare, acestea isi pot gasi prada chiar si pe intuneric.

Culorile spectrului vizibil sunt: rosu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo si violet. Nu putem vedea infrarosiile, dar le putem simti caldura pe piele atunci cand stam la soare. Infrarosiile au o lungime de unda mai lunga decat lumina rosie. Nu putem vedea lumina ultravioleta, insa putem simti ca pielea noastra a fost arsa de soare daca am stat prea mult la plaja. Se crede ca lumina ultravioleta este cea care cauzeaza cancerul de piele. Lumina ultravioleta are o lungime de unda mai scurta decat lumina vizibila. Ultravioletele au o energie foarte ridicata si lungimi de unda foarte scurte. Unele animale, cum ar fi albinele, pot vedea lumina ultravioleta. Unele plante au florile albe, sau cel putin asa le vedem noi, insa o albina le poate vedea in mai multe culori, in functie de cantitatea de lumina ultravioleta pe care o reflecta.

Razele x au atat de multa energie si niste lungimi de unda atat de scurte incat ele pot trece prin noi. Cu toate acestea, razele x nu pot trece prin oase la fel de usor cum trec prin muschi. Acest lucru se datoreaza faptului ca oasele contin mult calciu. Razele gamma au o energie foarte ridicata si pot trece chiar si prin metale. Acestea pot fi folosite pentru a gasi mici crapaturi in metale. Unele materiale radioactive produc raze gamma. Razele gamma si razele x pot cauza cancer, insa razele gamma pot fi folosite si pentru a distruge celulele canceroase – aceasta se numeste radioterapiespectrul electromagnetic, foto: 2012books.lardbucket.org



Spectrul radiațiilor electromagnetice este împărțit după criteriul lungimii de undă în câteva domenii, de la frecvențele joase spre cele înalte:



  • radiațiile (undele) radio

  • microunde

  • radiații infraroșii,

  • radiații luminoase,

  • radiații ultraviolete,

  • radiații X (Röntgen),

  • radiații "γ" (gamma - literă greacă).

Undele radio - se folosesc și pentru transmiterea semnalelor de televiziune, pentru comunicații prin satelit și telefonie mobilă. Microundele sunt folosite atât în comunicații cât și în cuptorul cu microunde, care se bazează pe absorbția relativ puternică a radiațiilor de această frecvență în apă și materiile vegetale și animale. Undele milimetrice se folosesc de exemplu în astronomie. Undele terahertziene au început abia de curând să fie cercetate și folosite în aplicații practice. Radiația (lumina) infraroșie este foarte utilă în analize fizico-chimice prin spectroscopie. De asemenea ea se mai utilizează pentru transmiterea de date fără fir dar la distanțe mici, așa cum este cazul la aproape toate telecomenzile pentru televizoare și alte aparate casnice. Lumina vizibilă este cel mai la îndemână exemplu de unde electromagnetice. Radiația (lumina) ultravioletă este responsabilă pentru bronzarea pielii. Razele X (sau Röntgen) sunt folosite de multă vreme în medicină pentru vizualizarea organelor interne. În fine, razele gamma se produc adesea în reacții nucleare.

În fizică, lungimea de undă (notată cu λ {\displaystyle \lambda \,} ) a unei unde sinusoide este o mărime fizică ce caracterizează perioada spațială a undei, adică distanța dintre două puncte din spațiu între care defazajul relativ al oscilațiilor este de 2π radiani. [1]

Astfel de fenomene pot fi de exemplu undele electromagnetice (lumina, undele radio etc.) și undele mecanice (sunetele, undele seismice etc.). Prin extensie, pentru orice fenomen care se repetă în spațiu, perioada de repetare se poate numi lungime de undă. De exemplu în matematică dacă o funcție sinusoidală are ca argument poziția în spațiu, atunci distanța la care funcția își repetă valorile se numește lungime de undă.

Lungimea de undă este legată de viteza de propagare a undei respective și de frecvența ei prin relația

λ = v f = v T {\displaystyle \lambda ={\frac {v}{f}}=vT}

unde simbolurile reprezintă:



λ = vXT=v/f

λ = lungimea de undă,

v = viteza de propagare a undei în mediul respectiv,

f = frecvența undei, inversa perioadei temporale,

T = perioada undei.



Dostları ilə paylaş:


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©muhaz.org 2017
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə