فیزیک رادیو

موجهای رادیو

موجهای رادیویی یک فرمی از اشعه الکترومغناطیس هستند و بوجود می آیند. وقتی یک شارژ الکتریکی موضوع شتاب با یک فرکانس که در فرکانس رادیو قرار دارد و قسمتی از طیف الکترومغناطیسی است. این یک تیررس از مقداری هرتز در برابر مقداری گیگا هرتز. اشعه الکترومغناطیس (تکثیر) حرکت می‌کنند توسط نوسان الکتریکی و زمینه‌های مغناطیسی که از هوا و خلاء فضا بخوبی عبور می‌کند و نیاز به وسیله برای حرکت و جابجایی ندارد.

توسط تفاضل ، دیگر اشعه‌های الکترومغناطیسی با فرکانسهای بیشتر از RF اشعه گاما ، اشعه ایکس و مادون قرمز ، ماورای بنفش و روشنایی قابل دیدن هستند. وقتی موجهای رادیو از یک سیم عبور می‌کنند، نوسان الکتریکی آنها یا زمینه مغناطیسی (بستگی به جنس سیم دارد) که ولتاژ را زیاد می‌کند، که این می‌تواند به صدا یا علامتهای دیگر که حاوی اطلاعات هستند تغییر فرم دهد. با وجود اینکه کلمه رادیو برای توضیح این پدیده بکار می‌رود، وسایل ارتباطی که ما می‌شناسیم تلویزیون ، رادیو ، رادار و موبایل ، همه در زیر مجموعه فرکانسهای رادیو قرار دارند.

رادیو - طیف مغناطیسی
کشف

پایه تئوریک تکثیر موجهای الکترومغناطیس ابتدا در سال 1873م توسط جیمز کلرک ماکسول شرح داده شد، در مقاله‌اش به جامعه اشرافی تئوری حرکتی زمینه الکترومغناطیس که موضوع کار او در بین سالهای 1861م و 1865م بود. هیزیچ رادولف هرتز بین سالهای 1886م و 1888م بود که تئوری ماکسول را نقض کرد و نشان داد که اشعه رادیو تمام جزئیات موجها را دارا می‌باشد (امروزه هرتزین نامیده می‌شود) و کشف کرد که معادله الکترومغناطیس می‌تواند با معادله متفاوتی دوباره فرمول نویسی شود.

کاربردها

استفاده‌های اولیه آن بیشتر در نیروی دریایی بود، برای فرستادن پیامهای که مورس بین کشتی و خشکی بکار می‌رفت. امروزه ، رادیو شکلهای متعددی دارد، شامل سیستم بی‌سیم ، ارتباط همراه در انواع گوناگون ، به خوبی رادیو صدا. قبل از اختراع تلویزیون ، رادیو فقط شامل اخبار و موسیقی نبود، بلکه قصه‌ها ، طنزها ، شوهای مختلف ، و فرم بسیاری از نمایش را دارا بود. رادیو در بین نمایشهای دراماتیک بی‌نظیر بود زیرا فقط از صدا استفاده می‌شد. استفاده‌های متعددی از رادیو وجود دارد:

صوتی

موج رادیو که صحبتها و موزیک را در یک فرکانس متوسط می‌فرستد، رادیوی از دامنه متغیر استفاده می‌کند. در حالی صداهای بلند در میکروفن سبب نوسان بیشتری در قدرت نمایش می‌شود در حالی که فرکانس نمایش بدون تغییر باقی می‌ماند. نمایشها توسط آمار مورد تأثیر قرار می‌گیرند، زیرا روشنایی و منابع دیگر رادیو موجهای رادیویی خود را به یکی از نمایش دهنده‌ها اضافه می‌کند. موج رادیو که صحبت و موزیک می‌فرستد، با توانایی بیشتر نسبت به در تغییر فرکانس ، صداهای بلند در میکروفن باعث می‌شود تا فرکانس نمایشگر نوسان بیشتری داشته باشد و قدرت نمایشگر بی‌تغییر باقی می‌ماند.
در فرکانس بسیار بالا نمایش داده می شود. به فضای فرکانس رادیویی بیشتری نیاز دارد و در فرکانس بالا فرکانسهای بیشتری قابل دسترس می‌باشند، بنابراین جایگاههای زیادی وجود دارد که هر کدام حاوی اطلاعاتی می‌باشند. موضوع دیگر این است که موجهای کوتاه رادیو خیلی بهتر عمل می‌کنند، که در یک خط مستقیم سیر می‌کنند که بازتابی نسبت به زمین ندارند توسط (یونسفر) که در یک تیر رس دریافت کوتاهتری نتیجه می‌شود. دریافت کننده‌های به صورت افکت متمرکز قرار می‌گیرند، که سبب می‌شوند که رادیو فقط سیگنالهای قوی را وقتی سیگنالهای زیادی روی یک فرکانس قرار می‌گیرد، دریافت کنند.
سرویسهای سیگنالهای دوگانه هستند که «روی شانه» را نشان می‌دادند که در مدت طولانی با یک برنامه مهم طول کشید. سرویس دهنده‌های مخصوص نیاز به بکارگیری و بهره برداری از این سرویسها دارند. کانالهای مشابه ممکن است بصورت برنامه‌های متصل باقی بمانند، مثل خواندن سرویسها برای نابینایان ، موزیک پشت صحنه یا سیگنالهای صدای استدیو. در بعضی مناطق شهری بسیار شلوغ ، برنامه‌های این کانال ممکن است بصورت برنامه رادیویی زبان خارجی متناوب باشد برای گروهها و اقشار مختلف.
رادیوی صدای هوانوردی از رادیو استفاده می‌کند، بنابراین ایستگاههای مختلف روی یک کانال را می‌توان دریافت کرد. (این امر باعث می‌شود تا ایستگاههای قویتر مانع از دریافت ایستگاههای ضعیفتر شوند، با توجه به افکت متمرکز بشقاب پرنده اغلب بسیار بالا است که رادیوی آن می‌تواند صدها مایل را بخوبی ببیند، با اینکه آنها از استفاده می کنند. رادیوی نیروی دریایی یا دریانوردها می‌توانند از موج کوتاه و فرکانس بالا استفاده کنند. اسپکتروم رادیو برای هر تیررس رادیو یا رادیو برای تیررسهای خیلی کمتر استفاده می‌شود.
دولتمردان ، پلیس ، سرویسهای صدای آتش یا تجاری از نوار در یک فرکانس مخصوص استفاده می‌کنند. کیفیت عالی برای استفاده از تیررس کمتر از فرکانسهای رادیو قربانی شده است، معمولا پنج کیلو هرتز (پنج هزار دور در هر ثانیه) برای فشار بالا ، بیشتر از 75 که توسط موج تا 25 که تلویزیون از آن استفاده می‌کند. نظامی و غیر نظامی (فرکانس بالا) برای سرویس صدا از موج کوتاه رادیو برای ارتباط کشتیها استفاده می‌کنند. بیشترین از کانال تنها از صدای استفاده می‌کنند. صداهای مثل اردکها در رادیو صدا می‌آورد. سیگنال نشان می‌دهد قدرت را هر جایی را که فرکانسهای صدا به فرکانس اصلی رادیو اضافه می‌شود، این نمایشگر را سه برابر قویتر می‌سازد، زیرا این نیازی به نمایش کانال بی‌استفاده ندارد.
رادیوی بین شهری خشکی یک سیستم تلفن همراه دیجیتالی برای نظام می‌باشد، پلیس و آمبولانسها. سرویسهای تجاری مثل رادیو ماهواره سیریوس رادیو ماهواره دیجیتالی را ساماندهی می‌دهد.

تلفنی

تلفن همراه به رادیوی همراه محلی نمایش می‌دهد، که به برنامه تلفنی سرویس عمومی متصل می‌شود. وقتی تلفن منطقه رادیوی همراه را ترک می‌کند، کامپیوتر مرکزی تلفن را به حالت جدیدی درمی‌آورد. تلفنهای همراه عموما امروزه از کدهای دیجیتال مختلف استفاده می‌کنند. تلفنهای ماهواره‌ای به دو دسته تقسیم می‌شوند: اینمار تست و ایریدیوم تست. هر دو نوع کل جهان را پوشش می‌دهند. اینمارتست از ماهواره‌های هماهنگ زمینی استفاده می‌کند، با هدف آنتنهایی یا قدرت دریافت بالا در وسایل نقلیه. ایریدیوم تلفنهای همراه را فراهم می‌کند، غیر از ماهواره‌هایی که روی مدار قرار دارند.

ویدئو

تلویزیون مثل تصویر می‌فرستد و مثل صدا می‌فرستد، بر روی یک سیگنال رادیویی. تلویزیون دیجیتال سر بیت را کد گذاری می‌کند که برابر هشت قدرت سیگنال می‌باشد. بیتها پیغامها و دستورات را می‌فرستند، برای کمتر کردن صداهای ناهنجار رادیویی. یک تصحیح کننده اشتباه رید - سولومون می‌گذارند تا دریافت کننده اشتباهات را در اطلاعات پیدا و رفع کند. با وجود اینکه بیشتر اطلاعات باید فرستاده شوند، ولی استانداردش استفاده از برای ویدئو می‌باشد و پنج کیفیت سی دی (6601) کانالهای دیجیتالی (مرکز ، چپ ، راست ، چپ عقب ، راست عقب) می‌باشد.

هدایت کشتی

تمام ماهواره‌های هدایت کشتی با این سیستم از ماهواره با زمان دقیق استفاده می‌کنند. ماهواره موقعیت خود را نشان می‌دهد و حتی زمان و ساعت نمایش را اعلام می‌کند. دریافت کننده به چهار ماهواره گوش می‌دهد و می‌تواند موقعیتهای آنان را اعلام کند که بر روی یک خط که باید مماس بر صدف کروی شکل که دور هر ماهواره است باشد و باید از ساعت پرواز سیگنالهای رادیو از ماهواره مطمئن باشد. یک کامپیوتر در دریافت کننده محاسبات ریاضی انجام می‌دهد.
لوران سیستم ساعت پرواز سیگنالهای رادیو را اعلام می‌کند، ولی از ایستگاه رادیوی روی زمین. سیستم (برای سفینه بکار می‌رود) دو نمایشگر دارد. نمایشگر مستقیم جستجو می‌کند یا سیگنالهای این را می‌چرخاند مثل یک خانه روشن بر روی یک اندازه ثابت. وقتی که نمایشگر مستقیم رو به شمال باشد، نمایشگر چند وجهی پالس می‌کند، سفینه می‌تواند از این دو بخواند و موقعیتش را بگوید و بر روی بخشی از این دو پرتو معلوم کند. پیدایشگر مستقیم رادیو قدیمیترین فرم رادیوی هدایت کشتی می‌باشد. قبل از سال1960 هدایت کننده‌ها از دورهای آنتن متحرک برای معلوم کردن محل نزدیک شهر استفاده می‌کردند. در بعضی موارد آنها از هدایتگرهای دریایی استفاده می‌کردند، که یک اندازه از فرکانسهای فقط بالای رادیویی با کارفرماهای آماتور رادیو نشان می‌داد.

رادار

رادار چیزها را در فاصله‌های دور و معلوم کردن موقعیت امواج رادیویی آنها پیدا می‌کند. تأخیر باعث می‌شود که اکو فاصله را اندازه گیری کند. هدایت پرتو هدایت بازتاب را قطبی می‌کند. قطبی شدن و فرکانس برگشت می‌تواند انواع سطح را معلوم کند. رادارهای هدایت یک منطقه وسیع را دو یا چهار بار در دقیقه جستجو می‌کند. آنها از امواج کوتاهی که از زمین و سنگ بازتاب می‌کند استفاده می‌کنند و این هدایتگرها در کشتیهای تجاری یا خصوصی و سفینه‌های خصوصی با فاصله زیاد معمول می‌باشد.
هدف اصلی و عمومی این است که رادارها عموما از فرکانسهای رادار هدایتگر استفاده می‌کنند، ولی پالس را تنظیم و قطبی می‌کنند. بنابراین دریافت کننده از نوع سطح بازتاب کننده مطلع می‌شود. بهترین مورد استفاده که رادارها باران طوفانهای سنگین را تشخیص می‌دهد، بخوبی زمین و وسایل نقلیه ، بعضیها می‌توانند اطلاعات صوتی را روی هم بیاندازند و اطلاعات را از موقعیت بدهند. رادارهای ردیاب یک منطقه وسیع را با موجهای رادیویی کوتاه جستجو می‌کند. آنها معمولا 2 یا 4 بار در دقیقه این جستجو را ادامه می‌دهند. بعضی اوقات رادارهای جستجوگر از افکت دوپلر برای جداکردن وسایل نقلیه از شلوغی و سر و صدا استفاده می‌کنند.
رادارهای هدفدار از یک مدیریت استفاده می‌کنند، به عنوان جستجوی رادار ، ولی مناطق بسیار کوچکتر را جستجو می‌کنند، معمولا چندین بار در ثانیه یا بیشتر این کار را انجام می‌دهند. رادارهای هواشناسی همانند رادارهای جستجوگر کار می‌کنند، ولی از امواج رادیو با قطبیت کروی و یک موج دراز برای بازتاب از آب استفاده می‌کنند. بعضی رادارهای هواشناسی ازپدیده دوپلر برای اندازه گیری سرعت باد استفاده می‌کنند.

سرویسهای ضروری

آژیر نجات دهنده نمایشگر موقعیت ضروری ، نمایشگر محل ضرورت یا آژیر محل شخصی یک نمایشگر رادیوی کوچک هستند که ماهواره‌ها می‌توانند استفاده کنند تا محل شخصی یا ماشینی که به کمک احتیاج دارد را تعیین کنند. هدف آنها کمک کردن به مردم در روز اول می‌باشد، وقتی که جستجو خیلی طول بکشد. انواع مختلفی وجود دارد، با نمایشگر و نمایش زیاد و مختلف ، اطلاعات رادیوی دیجیتال قدیمیترین فرم رادیوی دیجیتال مدل تلگرافی بود که توسط پیشینیان مثل مارکونی استفاده می‌شود. با فشار یک دگمه ، اپراتور می‌توانست پیغام را بفرستد کد مورس.
مبدل چرخشی یک صدایی را دریافت کننده تولید می‌کرد، جایی که سوراخ سوزنی یک صدای هیس را بوجود می‌آورد، فرم قابل مقایسه. سوراخ سوزنی نمایشگر امروزه غیر قانونی به شمار می‌رود، زیرا نمایشگر آنها چند صد مگا هرتز مصرف دارند. این بسیار اصراف هم در فرکانس رادیو و هم در قدرت و نیروی رادیو به شمار می‌رود. پیشرفت بعدی یا گام بعدی امواج متداول تلگرافی بودند، وقتی که فرکانس رادیو ، توسط تیوب خلاء نوسانگر الکترونیکی روشن و خاموش می‌شد با یک کلمه. یک دریافت کننده با یک نوسانگر محلی باید با فرکانس رادیو هیتروداین می‌شدند. کمتر از 100 مصرف داشت، هنوز استفاده می‌شوند، امروزه مقدما با کارفرماهای رادیویی آماتور استفاده می‌شود.
تلتایپ رادیو معمولا روی موج کوتاه عمل می‌کند و نظامیان به آن علاقه زیادی دارند. زیرا آنها اطلاعات نوشته شده را بدون یک اپراتور استاد انجام می‌دهند. آنها یک بیت را در یک یا دو صدا می‌فرستند. گروههای پنج یا هفت بیتی شخصیتی می‌شوند که توسط تلتایپ چاپ می‌شوند. از سالهای 1975 تا1925، از تلتایپ برای فرستادن پیغامهای خصوصی یا تجاری به کشورهای توسعه نیافته استفاده می‌شد، که اینها همچنان توسط نظام یا گروه هواشناسی استفاده می‌شد.
سفینه هوایی از 1200 باود سرویس بر برای فرستادن پیامهایشان استفاده می‌کنند، جایگاه و موقعیت و اطلاعاتی را توسط ارتباط در هوا دریافت می‌کنند. بشقابهای مایکرو ویو در ماهواره‌ها ، مبادله‌های تلفن و ایستگاههای تلویزیون از تنظیم دامنه دو وجهی استفاده می‌کنند. اطلاعاتی را توسط تعویض مرحله و دامنه سیگنالهای رادیو می‌فرستد. معمولا بیتها بصورت «ساختمان (منظم)» فرستاده می‌شوند که تکرار شوند. یک بیت مخصوص برای تعیین محل شروع یک ساختمان بکار می‌رود.

گرمایش

اجاق مایکرو ویو امواج رادیو را بیشتر می‌کند تا غذا را گرم کند. (یادداشت: درک نکردن آن متداول است که امواج رادیو فرکانس مولکولهای آب را تشدید می‌کنند. فرکانس مایکرو ویو در حدود 10 برابر پایینتر از فرکانس شدید می‌باشد.)

نیروی مکانیکی

* پرتوهای تراکتور: امواج رادیو نیروی مغناطیسی و الکتروستاتیکهای کوچک را شدت می‌بخشند. اینها برای نشان دادن نگهداری ایستگاه در مرکز ثقل محیط کافی است.
* نیروی رانش سفینه فضایی: فشار متعدد از تشدید امواج رادیو به عنوان روش نیروی رانش توصیه شده است که برای کاوشگر میان ستاره‌ای که دسته ستاره نامیده می‌شود، بکار رود. از وقتی که امواج طولانی شدند، کاوشگر می‌تواند خیلی سبک باشد و بنابراین شتاب بیشتری را کسب می‌کند اگر به عنوان فضاپیما بود.
دیگر رادیوی آماتور یک سرویس رادیوی عمومی و ضروری می‌باشد که توسط کسی که نیازمندیهایش را خودش ساخت و خریداری کرد. این در مقدار زیاد عمل می‌کند. رادیوهای آماتور از تمام فرمهایی که دهنده استفاده می‌کند، که شامل فرم آزمایشی و جدا می‌باشد. فرمهای زیاد رادیو توسط آماتورهای رادیو پیش قدم شدند و بعدا هم از نظر تجاری بسیار مهم تلقی شدند، که شامل ، باند جدای ، رادیویی جیبی دیجیتال و تکرار کننده ماهواره بود.
* نمایش پرتوان: تعداد زیادی از برنامه‌ها و نقشه‌ها توصیه کردند که نمایش پرتوان از مایکرو ویو استفاده می‌کند. برای مثال ، قدرت خورشیدی.
* کنترل از راه دور برای رادیو: استفاده از امواج رادیو برای نمایش اطلاعات کنترل در یک شی دور که در فرمهای اولیه پرانه هدایت شده بود، کنترلهای اولیه تلویزیون و مدلهای آن ، ماشین کنترل کننده رادیو و هواپیماها بود.
منبع: http://atwis.com
/خ