גלי רדיו הם סוג של קרינה אלקטרומגנטית הידועה ביותר לשימושם בטכנולוגיות תקשורת, כמו טלוויזיה, טלפונים ניידים ומכשירי קשר. מכשירים אלה מקבלים גלי רדיו וממירים אותם לוויברציות מכניות ברמקול ליצירת גלי קול.
הספקטרום התדר הרדיו הוא חלק קטן יחסית מהספקטרום האלקטרומגנטי (EM). על פי אוניברסיטת רוצ'סטר, אוניברסיטת רוצ'סטר, מחלקת הספקטרום EM מחולקת לרוב לשבעה אזורים לפי ירידה באורך הגל והגברת האנרגיה והתדר. הייעודים הנפוצים הם גלי רדיו, מיקרוגל, אינפרא אדום (IR), אור גלוי, אולטרה סגול (UV), קרני רנטגן וקרני גמא.
גלי הרדיו הם בעלי אורכי הגל הארוכים ביותר בספקטרום ה- EM, לפי נתוני NASA, שנעים בין כמיליון אינץ '(מילימטר) ליותר מ -100 ק"מ. יש להם גם את התדרים הנמוכים ביותר, מכ -3,000 מחזורים בשנייה, או כ -3 קילוהרץ, עד כ -300 מיליארד הרץ, או 300 גיגה הרץ.
ספקטרום הרדיו הוא משאב מוגבל ולעתים קרובות משווים אותו לאדמות חקלאיות. כשם שעל החקלאים לארגן את אדמותיהם בכדי להשיג את הבציר הטוב ביותר בכל הקשור לכמות ולמגוון, כך יש לחלק את ספקטרום הרדיו בין המשתמשים בצורה היעילה ביותר, כך על פי רשת השידור הבריטית (BBC). בארצות הברית מנהל המינהל התקשורת והמידע הלאומי במשרד המסחר בארצות הברית מנהל את הקצאות התדרים לאורך ספקטרום הרדיו.
גילוי
על פי הספרייה הלאומית של סקוטלנד, ניבא הפיזיקאי הסקוטי ג'יימס קלקר מקסוול, שפיתח תיאוריה מאוחדת של אלקטרומגנטיות בשנות ה -70 של המאה ה -19. בשנת 1886, היינריך הרץ, פיזיקאי גרמני, יישם את התיאוריות של מקסוול על ייצור וקליטת גלי רדיו. הרץ השתמש בכלים פשוטים תוצרת בית, כולל סליל אינדוקציה וצנצנת ליידן (סוג מוקדם של קבלים המורכב מצנצנת זכוכית עם שכבות נייר כסף הן מבפנים והן מבחוץ) ליצירת גלים אלקטרומגנטיים. הרץ הפך לאדם הראשון ששידר וקיבל גלי רדיו מבוקרים. יחידת התדר של גל EM - מחזור אחד בשנייה - נקראת לכבודו הרץ, לכבודו, על פי האיגוד האמריקני לקידום המדע.
להקות גלי רדיו
מינהל התקשורת והמידע הלאומי מחלק בדרך כלל את קשת הרדיו לתשע להקות:
.tg {גבול-התמוטטות: התמוטטות; ריווח הגבול: 0; צבע הגבול: #ccc;} .tg td {font-family: Arial, sans-serif; גודל הגופן: 14px; ריפוד: 10px 5px; גבול- סגנון: מוצק; רוחב גבול: 0px; הצפה: מוסתרת; שבירת מילים: רגילה; צבע גבול: #ccc; צבע: # 333; צבע רקע: #fff;}. tg th {font-family: Arial, sans-serif; גודל הגופן: 14 פיקסלים; משקל הגופן: רגיל; ריפוד: 10 פיקסלים 5 פיקסלים; סגנון גבול: מוצק; רוחב גבול: 0 פיקסלים; הצפה: מוסתרת; שבירת מילים: רגילה; צבע גבול: #ccc; צבע: # 333; צבע רקע: # f0f0f0;} .tg .tg-mcqj {font-weight: bold; צבע-גבול: # 000000; יישור טקסט: שמאל; אנכי-יישור: למעלה} .tg .tg- 73oq {צבע גבול: # 000000; יישור טקסט: שמאל; יישור אנכי: למעלה}
| להקה | טווח תדרים | טווח אורך גל |
|---|---|---|
| תדר נמוך במיוחד (ELF) | <3 קילוהרץ | > 100 ק"מ |
| תדר נמוך מאוד (VLF) | 3 עד 30 קילו הרץ | 10 עד 100 ק"מ |
| תדר נמוך (LF) | 30 עד 300 קילוהרץ | 1 מ 'עד 10 ק"מ |
| תדר בינוני (MF) | 300 קילו הרץ עד 3 מגה הרץ | 100 מ 'עד 1 ק"מ |
| תדירות גבוהה (HF) | 3 עד 30 מגהרץ | 10 עד 100 מ ' |
| תדר גבוה מאוד (VHF) | 30 עד 300 מגהרץ | 1 עד 10 מ ' |
| תדר גבוה במיוחד (UHF) | 300 מגה הרץ עד 3 גיגה הרץ | 10 ס"מ עד 1 מ ' |
| תדר גבוה במיוחד (SHF) | 3 עד 30 ג'יגה הרץ | 1 עד 1 ס"מ |
| תדר גבוה במיוחד (EHF) | 30 עד 300 ג'יגה הרץ | 1 מ"מ עד 1 ס"מ |
תדרים נמוכים עד בינוניים
גלי רדיו של ELF, הנמוכים ביותר מכל תדרי הרדיו, הם בעלי טווח ארוך והם מועילים לחדירת מים וסלע לתקשורת עם צוללות ובתוך מוקשים ומערות. המקור הטבעי החזק ביותר לגלי ELF / VLF הוא ברק, לפי קבוצת VLF של סטנפורד. גלים המיוצרים על ידי שביתות בזק יכולים להקפיץ קדימה ואחורה בין כדור הארץ ליונוספרה (שכבת האטמוספרה עם ריכוז גבוה של יונים ואלקטרונים חופשיים), על פי Phys.org. הפרעות ברק אלה יכולות לעוות אותות רדיו חשובים הנוסעים לוויינים.
להקות רדיו LF ו- MF כוללות רדיו ימי ותעופה, כמו גם רדיו AM מסחרי (אפנון amplitude), על פי RF Page. להקות תדרי הרדיו של AM נופלות בין 535 קילוגרץ ל 1.7 מגה-הרץ, על פי How Stuff Works. לרדיו AM יש טווח ארוך, במיוחד בשעות הלילה כאשר היונוספרה טובה יותר בשבירת הגלים חזרה לכדור הארץ, אך היא נתונה להפרעה המשפיעת על איכות הצליל. כאשר אות נחסם באופן חלקי - למשל על ידי בניין בעל קירות מתכתיים כמו גורד שחקים - נפח הצליל מצטמצם בהתאם.
תדרים גבוהים יותר
להקות HF, VHF ו- UHF כוללות רדיו FM, צליל טלוויזיה משודר, רדיו שירות ציבורי, טלפונים סלולריים ו- GPS (מערכת מיקום גלובלית). להקות אלה בדרך כלל משתמשים ב"מודול תדר "(FM) כדי לקודד, או להרשים, אות שמע או נתונים על גל הספק. במודולציה של תדר, המשרעת (היקף מקסימאלי) של האות נשארת קבועה בעוד התדר משתנה גבוה או נמוך יותר בקצב ובגודל המתאים לאות השמע או הנתונים.
FM מביא לאיכות אות טובה יותר מאשר AM מכיוון שגורמים סביבתיים אינם משפיעים על התדר באופן בו הם משפיעים על המשרעת, והמקלט מתעלם מוויאציות במשרעת כל עוד האות נשאר מעל סף מינימום. תדרי הרדיו FM נופלים בין 88 מגה-הרץ ל -108 מגה-הרץ, על פי How Stuff Works.
רדיו גל קצר
הרדיו הגל הקצר משתמש בתדרים בלהקת ה- HF, מכ- 1.7 מגה-הרץ ל -30 מגה-הרץ, כך לפי נתוני האיגוד הלאומי לשדרני הגל הקצר (NASB). בתוך טווח זה, ספקטרום הגל הקצר מחולק למספר קטעים, שחלקם מוקדשים לתחנות שידור רגילות, כמו קול אמריקה, שידור הבריטי וקול רוסיה. ברחבי העולם קיימות מאות תחנות גלים קצרים, לפי נתוני ה- NASB. ניתן לשמוע תחנות של גלים קצרים לאורך אלפי מיילים מכיוון שהאותות מקפצים מהיונוספרה, ונותנים חזרה מאות או אלפי מיילים מנקודת המוצא שלהם.
התדרים הגבוהים ביותר
SHF ו- EHF מייצגים את התדרים הגבוהים ביותר ברצועת הרדיו ונחשבים לעיתים כחלק מלהקת המיקרוגל. מולקולות באוויר נוטות לספוג תדרים אלה, המגבילים את טווח היישומים שלהם. עם זאת, אורכי הגל הקצרים שלהם מאפשרים לכוון אותות בקורות צרות על ידי אנטנות צלחת פרבוליות (אנטנות צלחת לווין). זה מאפשר לקיים תקשורת רוחב פס לטווח קצר בין מיקומים קבועים.
SHF, המושפעת פחות מהאוויר מאשר EHF, משמשת ליישומים לטווח קצר כמו Wi-Fi, Bluetooth ו- USB אלחוטי (אוטובוס טורי אוניברסלי). SHF יכול לעבוד רק בנתיבי קו ראיה שכן הגלים נוטים להקפיץ חפצים כמו מכוניות, סירות ומטוסים, על פי דף ה- RF. ומכיוון שהגלים מקפצים מעצמים, ניתן להשתמש ב- SHF גם לרדאר.
מקורות אסטרונומיים
החלל החיצון שופע מקורות גלי רדיו: כוכבי לכת, כוכבים, ענני גז ואבק, גלקסיות, פולסרים ואפילו חורים שחורים. על ידי לימוד אלה, אסטרונומים יכולים ללמוד על התנועה וההרכב הכימי של המקורות הקוסמיים הללו כמו גם על התהליכים הגורמים לפליטות אלה.
טלסקופ רדיו "רואה" את השמיים בצורה שונה מאוד מכפי שהוא מופיע באור נראה. במקום לראות כוכבים דמויי נקודה, טלסקופ רדיו קולט פולסים מרוחקים, אזורים יוצרי כוכבים ושרידי סופרנובה. טלסקופים רדיו יכולים גם לאתר קוואזרים, שזה קיצור למקור רדיו מעין-כוכבים. קוואזאר הוא גרעין גלקטי בהיר להפליא המונע על ידי חור שחור סופר-מסיבי. קוואזרים מקרינים אנרגיה רחבה על פני ספקטרום ה- EM, אך השם נובע מהעובדה שהקוואזרים הראשונים שזוהו פולטים בעיקר אנרגיית רדיו. קוואזרים הם אנרגטיים ביותר; יש שפולטות פי אלף אנרגיה מאשר כל שביל החלב.
על פי אוניברסיטת וינה, לרוב, אסטרונומים של רדיו משלבים כמה טלסקופים קטנים יותר, או קבלת כלים, למערך על מנת ליצור תמונת רדיו ברורה יותר או ברזולוציה גבוהה יותר. לדוגמה, טלסקופ הרדיו Very Large Array (VLA) בניו מקסיקו מורכב מ 27 אנטנות המסודרות בתבנית "Y" ענקית שנמצאת לאורך 36 מייל (36 קילומטרים).
מאמר זה עודכן ב- 27 בפברואר, 2019 על ידי תורם מדע Live Traci Pedersen.
