الموجات الراديوية هي نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي المعروف باستخدامه في تقنيات الاتصالات ، مثل التلفزيون والهواتف المحمولة وأجهزة الراديو. تستقبل هذه الأجهزة موجات الراديو وتحولها إلى اهتزازات ميكانيكية في السماعة لإنشاء موجات صوتية.
طيف الترددات الراديوية هو جزء صغير نسبيًا من الطيف الكهرومغناطيسي (EM). ينقسم طيف EM بشكل عام إلى سبع مناطق من أجل تقليل الطول الموجي وزيادة الطاقة والتردد ، وفقًا لجامعة روتشستر. التعيينات الشائعة هي الموجات الراديوية والموجات الدقيقة والأشعة تحت الحمراء (IR) والضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية (UV) والأشعة السينية وأشعة غاما.
تمتلك موجات الراديو أطول أطوال موجية في طيف EM ، وفقًا لوكالة ناسا ، والتي تتراوح من حوالي 0.04 بوصة (1 ملليمتر) إلى أكثر من 62 ميلاً (100 كيلومتر). لديهم أيضًا أدنى ترددات ، من حوالي 3000 دورة في الثانية ، أو 3 كيلوهرتز ، حتى حوالي 300 مليار هرتز ، أو 300 جيجا هرتز.
الطيف الراديوي مورد محدود وغالبا ما تتم مقارنته بالأراضي الزراعية. مثلما يجب على المزارعين تنظيم أراضيهم لتحقيق أفضل حصاد فيما يتعلق بالكمية والتنوع ، يجب تقسيم الطيف الراديوي بين المستخدمين بالطريقة الأكثر كفاءة ، وفقًا لهيئة الإذاعة البريطانية (BBC). في الولايات المتحدة ، تدير الإدارة الوطنية للاتصالات والمعلومات داخل وزارة التجارة الأمريكية تخصيصات التردد على طول الطيف الراديوي.
اكتشاف
تنبأ الفيزيائي الاسكتلندي جيمس كلارك ماكسويل ، الذي طور نظرية موحدة للكهرومغناطيسية في سبعينيات القرن التاسع عشر ، بوجود موجات راديو ، وفقًا لمكتبة اسكتلندا الوطنية. في عام 1886 ، قام عالم الفيزياء الألماني هاينريش هيرتز بتطبيق نظريات ماكسويل على إنتاج واستقبال موجات الراديو. استخدم هيرتز أدوات بسيطة محلية الصنع ، بما في ذلك ملف الحث وجرة ليدن (نوع مبكر من المكثف يتكون من وعاء زجاجي مع طبقات رقائق من الداخل والخارج) لإنشاء موجات كهرومغناطيسية. أصبح هيرتز أول شخص يرسل ويستقبل موجات راديو محكومة. وحدة تردد موجة EM - دورة واحدة في الثانية - تسمى هيرتز ، على شرفه ، وفقًا للجمعية الأمريكية لتقدم العلوم.
عصابات موجات الراديو
تقسم الإدارة الوطنية للاتصالات والمعلومات عمومًا الطيف الراديوي إلى تسعة نطاقات:
.tg {border-collapse: collapse؛ border-spacing: 0؛ border-color: #ccc؛} .tg td {font-family: Arial، sans-serif؛ font-size: 14px؛ padding: 10px 5px؛ border- النمط: صلب ؛ عرض الحدود: 0 بكسل ؛ تجاوز السعة: مخفي ؛ فاصل الكلمات: عادي ؛ لون الحد: #ccc ؛ اللون: # 333 ؛ لون الخلفية: #fff ؛} .tg th {font-family: Arial، sans-serif ؛ حجم الخط: 14 بكسل ؛ وزن الخط: عادي ؛ المساحة المتروكة: 10 بكسل 5 بكسل ؛ نمط الحدود: صلب ؛ عرض الحدود: 0 بكسل ؛ تجاوز السعة: مخفي ؛ فاصل كلمات: عادي ؛ لون الحد: #ccc ؛ اللون: # 333 ؛ لون الخلفية: # f0f0f0 ؛} .tg .tg-mcqj {font-weight: bold؛ border-color: # 000000 ؛ محاذاة النص: يسار ؛ محاذاة رأسية: top} .tg .tg- 73oq {لون الحدود: # 000000 ؛ محاذاة النص: يسار ؛ محاذاة رأسية: أعلى}
| فرقة | نطاق الترددات | نطاق الطول الموجي |
|---|---|---|
| التردد المنخفض للغاية (ELF) | <3 كيلوهرتز | > 100 كم |
| تردد منخفض جداً (VLF) | 3 إلى 30 كيلو هرتز | 10 إلى 100 كم |
| التردد المنخفض (LF) | من 30 إلى 300 كيلوهرتز | 1 م إلى 10 كم |
| التردد المتوسط (MF) | 300 كيلو هرتز إلى 3 ميجا هرتز | 100 م إلى 1 كم |
| التردد العالي (HF) | 3 إلى 30 ميجاهرتز | 10 إلى 100 م |
| تردد عال جدا (VHF) | 30 إلى 300 ميجاهرتز | 1 إلى 10 م |
| تردد عال جدا (UHF) | 300 ميجاهرتز إلى 3 جيجاهرتز | 10 سم إلى 1 م |
| التردد العالي (SHF) | 3 إلى 30 جيجا هرتز | 1 إلى 1 سم |
| تردد عال للغاية (EHF) | 30 إلى 300 جيجا هرتز | 1 مم إلى 1 سم |
الترددات المنخفضة والمتوسطة
موجات الراديو ELF ، وهي أدنى ترددات الراديو ، لها مدى طويل وهي مفيدة في اختراق المياه والصخور للتواصل مع الغواصات وداخل المناجم والكهوف. أقوى مصدر طبيعي لموجات ELF / VLF هو البرق ، وفقًا لمجموعة ستانفورد VLF Group. يمكن أن ترتد الموجات الناتجة عن ضربات الصواعق ذهابًا وإيابًا بين الأرض والأيونوسفير (طبقة الغلاف الجوي ذات التركيز العالي من الأيونات والإلكترونات الحرة) ، وفقًا لـ Phys.org. يمكن أن تؤدي اضطرابات البرق هذه إلى تشويه الإشارات اللاسلكية المهمة التي تنتقل إلى الأقمار الصناعية.
تتضمن نطاقات الراديو LF و MF راديو بحري وجوي ، بالإضافة إلى راديو AM (تعديل السعة) التجاري ، وفقًا لصفحة RF. تقع نطاقات تردد الراديو AM بين 535 كيلو هرتز إلى 1.7 ميجا هرتز ، وفقًا لـ How Stuff Works. راديو AM له مدى طويل ، خاصة في الليل عندما يكون الأيونوسفير أفضل في انكسار الموجات إلى الأرض ، لكنه عرضة للتداخل الذي يؤثر على جودة الصوت. عندما يتم حظر الإشارة جزئيًا - على سبيل المثال ، بواسطة مبنى ذي جدران معدنية مثل ناطحة سحاب - يتم تقليل حجم الصوت وفقًا لذلك.
ترددات أعلى
تتضمن نطاقات التردد العالي و VHF و UHF راديو FM والصوت التلفزيوني الإذاعي وراديو الخدمة العامة والهواتف المحمولة ونظام تحديد المواقع العالمي (نظام تحديد المواقع العالمي). تستخدم هذه النطاقات عادةً "تعديل التردد" (FM) لتشفير أو إقناع إشارة صوتية أو بيانات في موجة الموجة الحاملة. في تعديل التردد ، يظل اتساع (الحد الأقصى) للإشارة ثابتًا بينما يتغير التردد أعلى أو أقل بمعدل ومقدار يتوافق مع إشارة الصوت أو البيانات.
ينتج عن FM جودة إشارة أفضل من AM لأن العوامل البيئية لا تؤثر على التردد بالطريقة التي تؤثر بها على السعة ، ويتجاهل جهاز الاستقبال الاختلافات في السعة طالما أن الإشارة لا تزال فوق الحد الأدنى. تقع ترددات راديو FM بين 88 ميغاهيرتز و 108 ميغاهيرتز ، وفقًا لـ How Stuff Works.
راديو الموجة القصيرة
يستخدم راديو الموجات القصيرة ترددات في نطاق الموجات الديكامترية (HF) ، من حوالي 1.7 ميجاهرتز إلى 30 ميجاهرتز ، وفقًا للرابطة الوطنية لمذيعي الموجات القصيرة (NASB). ضمن هذا النطاق ، ينقسم طيف الموجة القصيرة إلى عدة قطاعات ، بعضها مخصص لمحطات البث العادية ، مثل صوت أمريكا ، هيئة الإذاعة البريطانية وصوت روسيا. في جميع أنحاء العالم ، هناك المئات من محطات الموجات القصيرة ، وفقًا لـ NASB. يمكن سماع محطات الموجات القصيرة على بعد آلاف الأميال لأن الإشارات ترتد من الأيونوسفير وترتد على بعد مئات أو آلاف الأميال من نقطة منشأها.
أعلى ترددات
يمثل كل من SHF و EHF أعلى ترددات في النطاق الراديوي ويعتبران أحيانًا جزءًا من نطاق الموجات الدقيقة. تميل الجزيئات الموجودة في الهواء إلى امتصاص هذه الترددات ، مما يحد من نطاقها وتطبيقاتها. ومع ذلك ، تسمح أطوالها الموجية القصيرة بتوجيه الإشارات في حزم ضيقة بواسطة هوائيات طبق مكافئ (هوائيات أطباق الأقمار الصناعية). ويتيح ذلك إجراء اتصالات ذات نطاق ترددي عالٍ قصير المدى بين مواقع ثابتة.
يتم استخدام SHF ، الذي لا يتأثر بالهواء بدرجة أقل من EHF ، للتطبيقات قصيرة المدى مثل Wi-Fi و Bluetooth و USB اللاسلكي (الناقل التسلسلي العالمي). يمكن لـ SHF العمل فقط في مسارات خط الرؤية حيث تميل الموجات إلى ارتداد الأشياء مثل السيارات والقوارب والطائرات ، وفقًا لصفحة RF. ولأن الأمواج ترتد عن الأجسام ، يمكن أيضًا استخدام SHF للرادار.
مصادر فلكية
يعج الفضاء الخارجي بمصادر موجات الراديو: الكواكب والنجوم وغاز الغاز والغبار والغبار والمجرات النابضة وحتى الثقوب السوداء. من خلال دراسة هذه ، يمكن لعلماء الفلك التعرف على الحركة والتكوين الكيميائي لهذه المصادر الكونية وكذلك العمليات التي تسبب هذه الانبعاثات.
يرى التلسكوب الراديوي السماء بشكل مختلف تمامًا عما يظهر في الضوء المرئي. فبدلاً من رؤية النجوم الشبيهة بالنقاط ، يلتقط التلسكوب الراديوي النجوم النابضة البعيدة والمناطق التي تشكل النجوم وبقايا المستعرات الأعظمية. يمكن للتلسكوبات الراديوية أيضًا الكشف عن النجوم الزائفة ، وهي اختصار لمصدر الراديو شبه النجمي. الكوازار هو قلب مجري لامع بشكل لا يصدق مدعوم من ثقب أسود فائق الكتلة. تشع النجوم الزائفة بالطاقة على نطاق واسع عبر طيف EM ، لكن الاسم يأتي من حقيقة أن أول النجوم الزائفة التي يتم تحديدها تنبعث منها في الغالب طاقة لاسلكية. النجوم الزائفة نشطة للغاية. بعضها يصدر 1000 مرة من الطاقة مثل درب التبانة بالكامل.
غالبًا ما يجمع علماء الفلك الراديوي بين العديد من المقاريب الأصغر ، أو استقبال الأطباق ، في مصفوفة من أجل جعل الصورة اللاسلكية أوضح أو عالية الدقة ، وفقًا لجامعة فيينا. على سبيل المثال ، يتكون التلسكوب الراديوي ذي المصفوفة الكبيرة جدًا (VLA) في نيو مكسيكو من 27 هوائيًا مرتبة في نمط "Y" ضخم يبلغ عرضه 22 ميلاً (36 كيلومترًا).
تم تحديث هذه المقالة في 27 فبراير 2019 من قبل المساهم Live Science Traci Pedersen.
