Ontdek wat radiogolven zijn en hun rol in communicatie

Er is een duidelijk onderscheid tussen wat radiogolven zijn in het aspect van communicatie,zoals we allemaal weten, is de basisbouwsteen van radiocommunicatie een radiogolf.

Als golven op een vijver, een radiogolf is een reeks zich herhalende pieken en dalen.

Het hele patroon van een golf, voordat het zich herhaalt, heet een cyclus. De golflengte is de afstand die een golf aflegt om één cyclus te voltooien.

Het aantal cycli, of keren dat een golf zich in een seconde herhaalt, heet frequentie. De frequentie wordt gemeten in de eenheid Hertz (Hz), verwijst naar een aantal cycli per seconde. Duizend hertz wordt een kilohertz genoemd (KHz), 1 miljoen hertz als megahertz (MHz), en 1 miljard hertz als gigahertz (GHz). Er wordt rekening gehouden met het bereik van het radiospectrum 3 kilohertz tot 300 gigahertz.

Wat radiogolven zijn en wat ze kunnen doen

Radio golven zijn een soort elektromagnetische straling met golflengten in het elektromagnetische spectrum die langer zijn dan infrarood licht.

Radiogolven hebben frequenties zo hoog als 300 gigahertz (GHz) tot zo laag als 30 hertz (Hz).Bij 300 GHz, de overeenkomstige golflengte is 1 mm, en bij 30 Hz is 10,000 km.

Net als alle andere elektromagnetische golven, radiogolven reizen met de snelheid van het licht in vacuüm. Ze worden gegenereerd door elektrische ladingen die een versnelling ondergaan, zoals in de tijd variërende elektrische stromen.

Natuurlijk voorkomende radiogolven worden uitgezonden door bliksem en astronomische objecten.

Radiogolven worden kunstmatig gegenereerd door zenders en ontvangen door radio-ontvangers, met behulp van antennes.

Radiogolven worden op grote schaal gebruikt in de moderne technologie voor vaste en mobiele radiocommunicatie, uitzending, radar- en radionavigatiesystemen, communicatie satellieten, draadloze computernetwerken en vele andere toepassingen.

Verschillende frequenties van radiogolven hebben verschillende voortplantingskenmerken in de atmosfeer van de aarde; lange golven kunnen rond obstakels zoals bergen buigen en de contouren van de aarde volgen (grond golven), kortere golven kunnen door de ionosfeer reflecteren en achter de horizon naar de aarde terugkeren (hemelgolven), terwijl veel kortere golflengten heel weinig buigen of buigen en zich op een gezichtslijn voortbewegen, dus hun voortplantingsafstanden zijn beperkt tot de visuele horizon.

Om interferentie tussen verschillende gebruikers te voorkomen, de kunstmatige opwekking en het gebruik van radiogolven zijn strikt bij wet geregeld, gecoördineerd door een internationaal orgaan genaamd de International Telecommunications Union (DAT), die radiogolven definieert als “elektromagnetische golven met frequenties die willekeurig lager zijn dan 3 000 GHz, zich in de ruimte voortgeplant zonder kunstmatige gids”.

Het radiospectrum is op basis van frequentie verdeeld in een aantal radiobanden, toegewezen aan verschillende gebruiksdoeleinden.

Wat kunnen radiogolven doen

Radiogolven worden op grotere schaal gebruikt voor communicatie dan andere elektromagnetische golven, vooral vanwege hun gewenste voortplantingseigenschappen, die voortkomen uit hun grote golflengte.

Radiogolven hebben het vermogen om door de atmosfeer te gaan, gebladerte, en de meeste bouwmaterialen, en kan door diffractie rond obstakels buigen, en in tegenstelling tot andere elektromagnetische golven worden ze eerder verstrooid dan geabsorbeerd door objecten die groter zijn dan hun golflengte.

De studie van radiovoortplanting, hoe radiogolven zich in de vrije ruimte en over het aardoppervlak bewegen, is van cruciaal belang bij het ontwerp van praktische radiosystemen.

Radiogolven die door verschillende omgevingen gaan, ervaren reflectie, breking, polarisatie, diffractie, en absorptie.

Verschillende frequenties ervaren verschillende combinaties van deze verschijnselen in de atmosfeer van de aarde, waardoor bepaalde radiobanden bruikbaarder zijn voor specifieke doeleinden dan andere.

Praktische radiosystemen gebruiken hoofdzakelijk drie verschillende technieken voor radiovoortplanting om te communiceren:

• Gezichtsveld: Dit verwijst naar radiogolven die zich in een rechte lijn voortbewegen van de zendantenne naar de ontvangende antenne. Het vereist niet noodzakelijkerwijs een vrij zichtpad; bij lagere frequenties kunnen radiogolven door gebouwen heen gaan, gebladerte en andere obstakels. Dit is de enige voortplantingsmethode die mogelijk is bij frequenties hierboven 30 MHz. Op het aardoppervlak, voortplanting van de gezichtslijn wordt beperkt door de visuele horizon tot ongeveer 64 km (40 mijn). Dit is de methode die door mobiele telefoons wordt gebruikt, FM, televisie-uitzendingen en radar. Door schotelantennes te gebruiken om microgolfstralen uit te zenden, point-to-point microgolfrelaisverbindingen zenden telefoon- en televisiesignalen over lange afstanden uit tot aan de visuele horizon. Grondstations kunnen communiceren met satellieten en ruimtevaartuigen die miljarden kilometers van de aarde verwijderd zijn.
  • Indirecte voortplanting: Radiogolven kunnen punten bereiken die buiten de gezichtslijn liggen diffractie en reflectie.Door diffractie kan een radiogolf rond obstakels zoals de rand van een gebouw buigen, een voertuig, of een draai in een hal. Radiogolven reflecteren ook gedeeltelijk op oppervlakken zoals muren, vloeren, plafonds, voertuigen en de grond. Deze voortplantingsmethoden komen voor in radiocommunicatiesystemen op korte afstand, zoals mobiele telefoons, draadloze telefoons, portofoons, en draadloze netwerken. Een nadeel van deze modus is voortplanting via meerdere paden, waarbij radiogolven via meerdere paden van de zendende naar de ontvangende antenne reizen. De golven interfereren, Dit veroorzaakt vaak vervaging en andere ontvangstproblemen.
• Grondgolven: Bij lagere frequenties hieronder 2 MHz, in de middengolf- en langegolfbanden, door diffractie kunnen verticaal gepolariseerde radiogolven over heuvels en bergen buigen, en verspreiden zich voorbij de horizon, reizen als oppervlaktegolven die de contouren van de aarde volgen. Hierdoor kunnen middengolf- en langegolfzenders dekkingsgebieden hebben die voorbij de horizon liggen, tot honderden kilometers. Naarmate de frequentie daalt, de verliezen nemen af ​​en het haalbare bereik neemt toe. Militair zeer lage frequentie (VLF) en extreem lage frequentie (ELF) communicatiesystemen kunnen over het grootste deel van de aarde communiceren, en met onderzeeërs honderden meters onder water.
• Hemelgolven: Op middengolf- en kortegolfgolflengten, radiogolven reflecteren door geleidende lagen geladen deeltjes (ionen) in een deel van de atmosfeer dat de ionosfeer wordt genoemd. Radiogolven die onder een hoek de lucht in worden gericht, kunnen dus achter de horizon naar de aarde terugkeren; dit heet “overslaan” of “hemelgolf” voortplanting. Door gebruik te maken van meerdere skips kan communicatie op intercontinentale afstanden worden bereikt. De voortplanting van Skywave is variabel en afhankelijk van atmosferische omstandigheden; het is het meest betrouwbaar 's nachts en in de winter. Op grote schaal gebruikt in de eerste helft van de 20e eeuw, vanwege de onbetrouwbaarheid is skywave-communicatie grotendeels verlaten. De resterende toepassingen vinden plaats door militairen over de horizon (OTH) radarsystemen, door sommige geautomatiseerde systemen, door radioamateurs, en door kortegolfzenders om uit te zenden naar andere landen.

Radio communicatie

In radiocommunicatiesystemen, Informatie wordt door de ruimte getransporteerd met behulp van radiogolven.

Aan het verzendeinde, de te verzenden informatie, in de vorm van een tijdsvariërend elektrisch signaal, wordt toegepast op een radiozender.

Het informatiesignaal kan een audiosignaal zijn dat geluid uit een microfoon representeert, een videosignaal dat bewegende beelden van een videocamera vertegenwoordigt, of een digitaal signaal dat gegevens van een computer vertegenwoordigt.

In de zender, een elektronische oscillator genereert een wisselstroom die oscilleert op een radiofrequentie, genaamd de draaggolf omdat het daartoe dient “dragen” de informatie via de lucht.

Het informatiesignaal wordt gebruikt om de draaggolf te moduleren, een bepaald aspect ervan veranderen, “meeliften” de informatie over de vervoerder.

De gemoduleerde draaggolf wordt versterkt en toegepast op een antenne.

De oscillerende stroom duwt de elektronen in de antenne heen en weer, het creëren van oscillerende elektrische en magnetische velden, die de energie als radiogolven van de antenne afstralen.

De radiogolven dragen de informatie naar de locatie van de ontvanger.

Bij de ontvanger, de oscillerende elektrische en magnetische velden van de binnenkomende radiogolf duwen de elektronen in de ontvangende antenne heen en weer, waardoor een kleine oscillerende spanning ontstaat die een zwakkere replica is van de stroom in de zendantenne.

Deze spanning wordt op de radio-ontvanger aangelegd, die het informatiesignaal extraheert.

De ontvanger gebruikt eerst een banddoorlaatfilter om het radiosignaal van het gewenste radiostation te scheiden van alle andere radiosignalen die door de antenne worden opgevangen, versterkt vervolgens het signaal zodat het sterker is, extraheert vervolgens uiteindelijk het informatiedragende modulatiesignaal in een demodulator.

Het teruggevonden signaal wordt naar een luidspreker of oortelefoon gestuurd om geluid te produceren, of een televisiescherm om een ​​zichtbaar beeld te produceren, of andere apparaten.

Een digitaal datasignaal wordt toegevoerd aan een computer of microprocessor, die interageert met een menselijke gebruiker.

De radiogolven van veel zenders gaan tegelijkertijd door de lucht zonder elkaar te storen.

Ze kunnen in de ontvanger worden gescheiden omdat de radiogolven van elke zender met een andere snelheid oscilleren, met andere woorden, elke zender heeft een andere frequentie, gemeten in kilohertz (kHz), megahertz (MHz) of gigahertz (GHz).

Het banddoorlaatfilter in de ontvanger bestaat uit een afgestemd circuit dat werkt als een resonator, vergelijkbaar met een stemvork.Het heeft een natuurlijke resonantiefrequentie waarop het oscilleert.

De resonantiefrequentie wordt gelijkgesteld aan de frequentie van het gewenste radiostation.

Het oscillerende radiosignaal van de gewenste zender zorgt ervoor dat de afgestemde kring sympathiseert, en geeft het signaal door aan de rest van de ontvanger.

Radiosignalen op andere frequenties worden door de afgestemde kring geblokkeerd en niet doorgegeven.

Samenvatting;

• Radiogolven zijn een soort elektromagnetische straling die vooral bekend staat om hun gebruik in communicatietechnologieën zoals televisie, mobieltjes, en radio's. Deze apparaten ontvangen radiogolven en zetten deze om in mechanische trillingen in de dynamiek om geluidsgolven te creëren.
• Het radiofrequentiespectrum is een relatief klein deel van het elektromagnetische spectrum (EM) spectrum. Het em-spectrum is gewoonlijk verdeeld in zeven gebieden in afnemende volgorde van golflengte en toenemende energie en frequentie
• Radiogolven hebben de langste golflengten in het EM-spectrum, volgens Nasa, variërend van ongeveer 0.04 inches (1 millimeter) tot meer dan 62 mijlen (100 kilometer). Ze hebben ook de laagste frequenties, van ongeveer 3,000 cycli per seconde, of 3 kilohertz, tot ongeveer 300 miljard hertz, of 300 gigahertz.

Credit:

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

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