Entdecken Sie, was Radiowellen sind und welche Rolle sie in der Kommunikation spielen

Frage

Es gibt eine klare Unterscheidung zwischen Funkwellen im Hinblick auf die Kommunikation,Wie wir alle wissen, ist der Grundbaustein der Funkkommunikation eine Funkwelle.

Wie Wellen auf einem Teich, Eine Radiowelle ist eine Reihe sich wiederholender Gipfel und Täler.

Das gesamte Muster einer Welle, bevor es sich wiederholt, wird ein Zyklus genannt. Die Wellenlänge ist die Entfernung, die eine Welle benötigt, um einen Zyklus abzuschließen.

Die Anzahl der Zyklen, oder Zeiten, in denen sich eine Welle in einer Sekunde wiederholt, heißt Frequenz. Die Frequenz wird in der Einheit Hertz gemessen (Hz), unter Bezugnahme auf eine Anzahl von Zyklen pro Sekunde. Eintausend Hertz wird als Kilohertz bezeichnet (KHz), 1 Millionen Hertz als Megahertz (MHz), und 1 Milliarden Hertz als Gigahertz (GHz). Die Reichweite des Funkspektrums gilt als 3 Kilohertz bis zu 300 Gigahertz.

Was Radiowellen sind und was sie können

Radiowellen sind eine Art elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen im elektromagnetischen Spektrum, die länger sind als Infrarotlicht.

Radiowellen haben Frequenzen von bis zu 300 Gigahertz (GHz) zu niedrig 30 Hertz (Hz).Beim 300 GHz, die entsprechende Wellenlänge ist 1 mm, und bei 30 Hz ist 10,000 km.

Wie alle anderen elektromagnetischen Wellen, Radiowellen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Sie werden durch elektrische Ladungen erzeugt, die beschleunigt werden, wie zeitlich veränderliche elektrische Ströme.

Natürlich vorkommende Radiowellen werden von Blitzen und astronomischen Objekten ausgesendet.

Funkwellen werden künstlich von Sendern erzeugt und von Funkempfängern empfangen, mit Antennen.

Funkwellen werden in der modernen Technologie für die Festnetz- und Mobilfunkkommunikation sehr häufig verwendet, Rundfunk-, Radar- und Funknavigationssysteme, Kommunikationssatelliten, drahtlose Computernetzwerke und viele andere Anwendungen.

Unterschiedliche Frequenzen von Radiowellen haben unterschiedliche Ausbreitungseigenschaften in der Erdatmosphäre; Lange Wellen können sich um Hindernisse wie Berge beugen und der Kontur der Erde folgen (Bodenwellen), kürzere Wellen können von der Ionosphäre reflektiert werden und über den Horizont hinaus zur Erde zurückkehren (Himmelswellen), während sich viel kürzere Wellenlängen sehr wenig biegen oder beugen und sich auf einer Sichtlinie bewegen, Daher sind ihre Ausbreitungsentfernungen auf den visuellen Horizont beschränkt.

Um Interferenzen zwischen verschiedenen Benutzern zu vermeiden, Die künstliche Erzeugung und Nutzung von Funkwellen ist gesetzlich streng geregelt, koordiniert von einer internationalen Organisation namens International Telecommunications Union (DAS), welches Radiowellen definiert als “elektromagnetische Wellen von Frequenzen beliebig niedriger als 3 000 GHz, im Weltraum ohne künstliche Führung vermehrt”.

Das Funkspektrum wird anhand der Frequenz in mehrere Funkbänder unterteilt, verschiedenen Verwendungszwecken zugeordnet.

Was können Radiowellen tun?

Funkwellen werden hauptsächlich wegen ihrer wünschenswerten Ausbreitungseigenschaften häufiger für die Kommunikation verwendet als andere elektromagnetische Wellen, aufgrund ihrer großen Wellenlänge.

Radiowellen können die Atmosphäre passieren, Laub, und die meisten Baumaterialien, und durch Beugung kann sich um Hindernisse biegen, und im Gegensatz zu anderen elektromagnetischen Wellen neigen sie dazu, von Objekten, die größer als ihre Wellenlänge sind, eher gestreut als absorbiert zu werden.

Das Studium der Funkausbreitung, wie sich Radiowellen im freien Raum und über der Erdoberfläche bewegen, ist von entscheidender Bedeutung für den Entwurf praktischer Funksysteme.

Radiowellen, die durch verschiedene Umgebungen laufen, werden reflektiert, Brechung, Polarisation, Beugung, und Absorption.

Unterschiedliche Frequenzen erfahren unterschiedliche Kombinationen dieser Phänomene in der Erdatmosphäre, Bestimmte Radiobänder sind für bestimmte Zwecke nützlicher als andere.

Praktische Funksysteme verwenden hauptsächlich drei verschiedene Techniken der Funkausbreitung, um zu kommunizieren:

  • Sichtlinie: Dies bezieht sich auf Funkwellen, die sich in einer geraden Linie von der Sendeantenne zur Empfangsantenne bewegen. Es ist nicht unbedingt ein freier Sichtweg erforderlich; Bei niedrigeren Frequenzen können Funkwellen durch Gebäude hindurchtreten, Laub und andere Hindernisse. Dies ist die einzige Ausbreitungsmethode, die bei Frequenzen darüber möglich ist 30 MHz. Auf der Erdoberfläche, Die Ausbreitung der Sichtlinie wird durch den visuellen Horizont auf etwa begrenzt 64 km (40 meine). Dies ist die Methode, die von Mobiltelefonen verwendet wird, FM, Fernsehsendung und Radar. Durch die Verwendung von Antennen zur Übertragung von Mikrowellenstrahlen, Punkt-zu-Punkt-Mikrowellen-Relaisverbindungen übertragen Telefon- und Fernsehsignale über große Entfernungen bis zum visuellen Horizont. Bodenstationen können mit Satelliten und Raumfahrzeugen kommunizieren, die Milliarden von Meilen von der Erde entfernt sind.
    • Indirekte Ausbreitung: Radiowellen können Punkte außerhalb der Sichtlinie erreichen Beugung und Betrachtung.Durch Beugung kann sich eine Funkwelle um Hindernisse wie eine Gebäudekante biegen, ein Fahrzeug, oder eine Wende in einer Halle. Radiowellen werden auch teilweise von Oberflächen wie Wänden reflektiert, Böden, Decken, Fahrzeuge und der Boden. Diese Ausbreitungsverfahren treten in Funkkommunikationssystemen mit kurzer Reichweite wie Mobiltelefonen auf, Schnurlose Telefone, Walkie-Talkies, und drahtlose Netzwerke. Ein Nachteil dieses Modus ist Mehrwegeausbreitung, bei denen Funkwellen über mehrere Pfade von der Sendeantenne zur Empfangsantenne wandern. Die Wellen stören, verursacht häufig Fading und andere Empfangsprobleme.
  • Bodenwellen: Bei niedrigeren Frequenzen unten 2 MHz, in den Mittelwellen- und Langwellenbändern, Aufgrund der Beugung können sich vertikal polarisierte Radiowellen über Hügel und Berge biegen, und über den Horizont hinaus verbreiten, Reisen als Oberflächenwellen, die der Kontur der Erde folgen. Dies ermöglicht es mittel- und langwelligen Rundfunkstationen, Abdeckungsbereiche jenseits des Horizonts zu haben, auf Hunderte von Meilen. Wenn die Frequenz abfällt, Die Verluste nehmen ab und der erreichbare Bereich nimmt zu. Militär sehr niedrige Frequenz (VLF) und extrem niedrige Frequenz (ELF) Kommunikationssysteme können über den größten Teil der Erde kommunizieren, und mit U-Booten Hunderte von Fuß unter Wasser.
  • Himmelswellen: Bei mittelwelligen und kurzwelligen Wellenlängen, Radiowellen werden von leitenden Schichten geladener Teilchen reflektiert (Ionen) in einem Teil der Atmosphäre, der als Ionosphäre bezeichnet wird. So können Radiowellen, die in einem Winkel in den Himmel gerichtet sind, jenseits des Horizonts zur Erde zurückkehren; das nennt man “überspringen” oder “Himmelswelle” Vermehrung. Durch die Verwendung mehrerer Sprünge kann eine Kommunikation über interkontinentale Entfernungen erreicht werden. Die Skywave-Ausbreitung ist variabel und hängt von den atmosphärischen Bedingungen ab; es ist nachts und im Winter am zuverlässigsten. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts weit verbreitet, Aufgrund seiner Unzuverlässigkeit wurde die Skywave-Kommunikation größtenteils aufgegeben. Die verbleibenden Verwendungszwecke werden vom Militär über den Horizont verteilt (OTH) Radarsysteme, von einigen automatisierten Systemen, von Funkamateuren, und durch Kurzwellensender, die in andere Länder senden.

Funkkommunikation

In Funkkommunikationssystemen, Informationen werden mithilfe von Funkwellen über den Weltraum übertragen.

Am sendenden Ende, die zu sendenden Informationen, in Form eines zeitlich veränderlichen elektrischen Signals, wird an einen Funksender angelegt.

Das Informationssignal kann ein Audiosignal sein, das den Ton von einem Mikrofon darstellt, ein Videosignal, das bewegte Bilder von einer Videokamera darstellt, oder ein digitales Signal, das Daten von einem Computer darstellt.

Im Sender, Ein elektronischer Oszillator erzeugt einen Wechselstrom, der mit einer Hochfrequenz schwingt, nannte die Trägerwelle weil es dazu dient “tragen” die Informationen durch die Luft.

Das Informationssignal wird verwendet, um den Träger zu modulieren, einen Aspekt davon ändern, “Huckepack” die Informationen auf dem Träger.

Der modulierte Träger wird verstärkt und an eine Antenne angelegt.

Der oszillierende Strom drückt die Elektronen in der Antenne hin und her, Erzeugung oszillierender elektrischer und magnetischer Felder, die die Energie als Funkwellen von der Antenne wegstrahlen.

Die Funkwellen übertragen die Informationen zum Empfängerort.

Am Empfänger, Die oszillierenden elektrischen und magnetischen Felder der einfallenden Funkwelle drücken die Elektronen in der Empfangsantenne hin und her, Erzeugen einer winzigen Schwingspannung, die eine schwächere Nachbildung des Stroms in der Sendeantenne darstellt.

Diese Spannung wird an den Funkempfänger angelegt, welches das Informationssignal extrahiert.

Der Empfänger verwendet zunächst ein Bandpassfilter, um das Funksignal des gewünschten Radiosenders von allen anderen von der Antenne empfangenen Funksignalen zu trennen, verstärkt dann das Signal, so dass es stärker ist, extrahiert dann schließlich das informationstragende Modulationssignal in einem Demodulator.

Das wiederhergestellte Signal wird an einen Lautsprecher oder Kopfhörer gesendet, um Ton zu erzeugen, oder ein Fernsehbildschirm, um ein sichtbares Bild zu erzeugen, oder andere Geräte.

Ein digitales Datensignal wird an einen Computer oder Mikroprozessor angelegt, die mit einem menschlichen Benutzer interagiert.

Die Funkwellen vieler Sender gehen gleichzeitig durch die Luft, ohne sich gegenseitig zu stören.

Sie können im Empfänger getrennt werden, da die Funkwellen jedes Senders unterschiedlich schnell schwingen, Mit anderen Worten, jeder Sender hat eine andere Frequenz, gemessen in Kilohertz (kHz), Megahertz (MHz) oder Gigahertz (GHz).

Das Bandpassfilter im Empfänger besteht aus einem abgestimmten Schaltkreis, der wie ein Resonator wirkt, ähnlich einer Stimmgabel.Es hat eine Eigenresonanzfrequenz, bei der es schwingt.

Die Resonanzfrequenz wird gleich der Frequenz des gewünschten Radiosenders eingestellt.

Das oszillierende Funksignal von der gewünschten Station bewirkt, dass der abgestimmte Schaltkreis sympathisch schwingt, und es leitet das Signal an den Rest des Empfängers weiter.

Funksignale mit anderen Frequenzen werden vom abgestimmten Schaltkreis blockiert und nicht weitergeleitet.

Zusammenfassung;

  • Radiowellen sind eine Art elektromagnetischer Strahlung, die am besten für ihre Verwendung in Kommunikationstechnologien wie dem Fernsehen bekannt ist, Mobiltelefone, und Radios. Diese Geräte empfangen Funkwellen und wandeln sie in der Dynamik in mechanische Schwingungen um, um Schallwellen zu erzeugen.
  • Das Hochfrequenzspektrum ist ein relativ kleiner Teil des elektromagnetischen (IM) Spektrum. Das em-Spektrum ist normalerweise in absteigender Reihenfolge der Wellenlänge und zunehmender Energie und Frequenz in sieben Bereiche unterteilt
  • Radiowellen haben die längsten Wellenlängen im EM-Spektrum, gemäß NASA, im Bereich von etwa 0.04 Zoll (1 Millimeter) zu mehr als 62 Meilen (100 Kilometer). Sie haben auch die niedrigsten Frequenzen, Ab ca 3,000 Zyklen pro Sekunde, oder 3 Kilohertz, bis zu etwa 300 Milliarden Hertz, oder 300 Gigahertz.

Kredit:

https://en.wikipedia.org/wiki/Radio_wave

https://www.livescience.com/50399-radio-waves.html

 

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