Радиоволны представляют собой электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света — 300 000 км/сек.
Главные свойства радиоволн заключаются в том, что они способны переносить через пространство энергию, излучаемую генератором электромагнитных колебаний.
Колебания же возникают при изменении электрического поля.
Свойства радиоволн позволяют им свободно проходить сквозь воздух или вакуум.
Но если на пути волны встречается металлический провод, антенна или любое другое проводящее тело, то они отдают ему свою энергию, вызывая тем самым в этом проводнике переменный электрический ток.
Но не вся энергия волны поглощается проводником, часть ее отражается от поверхности. На этом свойстве основано применение электромагнитных волн в радиолокации.
Можно выделить:
1. Радиоволнам свойственна интерференция волн, т.е. взаимное увеличение или уменьшение результирующей амплитуды двух или нескольких когерентных волн при их наложении друг на друга;
2. Если радиоволна распространяется в среде отличной от воздуха, то этот процесс сопровождается поглощением энергии;
3. Радиоволны обладают свойством отражения от любых объектов, которые встречаются на пути их распространения;
4. Радиоволны обладают способностью прохождения через некоторые неметаллические материалы, при минимальном их отражении.
5. Радиоволны распространяются со скоростью света в любое время суток, в простых и сложных метеорологических условиях;
6. Радиоволны распространяются прямолинейно в однородной среде, что и позволяет использовать их для определения угловых координат и расстояния до целей.
7. Радиоволнам свойственна дифракция, то есть огибание препятствий встречающихся на пути. Дифракция наиболее сильно проявляется в том случае, когда размеры препятствия сравнимы с длиной волны.
Свойства радиоволн огибать тела на своём пути реализуются в случае, когда размеры данного тела имеют меньший показатель, чем длина радиоволны, или сравнимы с ней. Если тело больше, чем длина волны, оно может отразить ее.
Скорость распространения в свободном пространстве одинакова для всех типов электромагнитных волн от гамма-лучей до волн низкочастотного диапазона.
Но число колебаний в единицу времени меняется в очень широких пределах: от нескольких колебаний в секунду для электромагнитных волн низкочастотного диапазона до 1020 колебаний в секунду в случае рентгеновского и гамма-излучений.
Поскольку длина радиоволны (т.е. расстояние между соседними горбами волны; рис. 1) дается выражением λ = с/f, она тоже изменяется в широких пределах – от нескольких тысяч километров для низкочастотных колебаний до 10–14 м для рентгеновского и гамма-излучений.
Именно поэтому взаимодействие электромагнитных волн с веществом столь различно в разных частях их спектра.
И все же все эти волны родственны между собой, как родственны водяная рябь, волны на поверхности пруда и штормовые океанские волны, тоже по-разному воздействующие на объекты, встречающиеся на их пути.
Электромагнитные волны существенно отличаются от волн на воде и от звука тем, что их можно передать от источника к приемнику через вакуум или межзвездное пространство.
Например, рентгеновские лучи, возникающие в вакуумной трубке, воздействуют на фотопленку, расположенную вдали от нее, тогда как звук колокольчика, находящегося под колпаком, услышать невозможно, если откачать воздух из-под колпака.
Глаз воспринимает идущие от Солнца лучи видимого света, а расположенная на Земле антенна – радиосигналы удаленного на миллионы километров космического аппарата.
Таким образом, никакой материальной среды, вроде воды или воздуха, для распространения электромагнитных волн не требуется.
Далее рассмотрим основные постоянные свойства радиоволн – частота и длина.
Частота электромагнитного излучения (радиоволны)
Электромагнитное излучение характеризуется частотой, длиной волны и мощностью переносимой энергии.
Частота электромагнитного излучения показывает, сколько раз в секунду изменяется в излучателе направление электрического тока и, следовательно, сколько раз в секунду изменяется в каждой точке пространства величина электрического и магнитного полей.
Измеряется частота электромагнитного излучения в герцах (Гц) – единицах названных именем великого немецкого ученого Генриха Рудольфа Герца. 1 Гц – это одно колебание в секунду, 1 мегагерц (МГц) – миллион колебаний в секунду.
Это основная единица измерения для данного явления, (аналогично, например, децибелу — единице уровней, затуханий и усилений).
Электромагнитные волны, частота электромагнитного излучения которых условно ограничены 3000 ГГц, распространяются в пространстве без искусственного волновода.
Нижняя граница радиоволн – 3 кГц – условная, установлена международными соглашениями.
По длине волны диапазон радиоволн подразделяют на: мириаметровые (3—30 кГц), километровые (30—300 кГц), гектометровые (300—3000 кГц), декаметровые (3—30 МГц) и метровые (30—300 МГц), дециметровые (300—3000 МГц), сантиметровые (3—30 ГГц), миллиметровые (30—300 ГГц), децимиллиметровые (300—3000 ГГц).
Длина радиоволны
Длина радиоволны – это расстояние между двумя соседними максимально высокими или максимально низкими точками, расстояние, которое проходит волна за один период – за время одного колебания.
Таким образом, длина радиоволны представляет собой расстояние между двумя соседними «возвышениями» или «впадинами» волны. Частота и длина радиоволны обратно пропорциональны друг другу.
Поэтому, зная частоту и скорость распространения радиоволн, можно определить искомую величину.
Длина радиоволны равна скорости распространения, поделенной на частоту.
Как уже было описано, с увеличением частоты длина радиоволны уменьшается, с уменьшением – увеличивается.
Знание длины волны очень важно при выборе антенны для радиосистемы, так как от нее напрямую зависит длина антенны.
Энергия, которую несут радиоволны, зависит от мощности генератора (излучателя) и расстояния до него.
Поток энергии, приходящийся на единицу площади, прямо пропорционален мощности излучения и обратно пропорционален квадрату расстояния до излучателя.
Это значит, что дальность связи зависит от мощности передатчика, но в гораздо большей степени от расстояния до него.