الأحد، 3 أبريل 2016

Radio wave



Radio wave

Radio waves are a type of electromagnetic radiation with wavelengths in the electromagnetic spectrum longer than infrared light. Radio waves have frequencies from 3 THz to as low as 3 kHz, and corresponding wavelengths ranging from 100 micrometers (0.0039 in) to 100 kilometers (62 mi). Like all other electromagnetic waves, they travel at the speed of light. Naturally occurring radio waves are made by lightning, or by astronomical objects. Artificially generated radio waves are used for fixed and mobile radio communicationbroadcastingradar and other navigation systems, communications satellites, computer networks and innumerable other applications. Radio waves are generated by radio transmitters and received by radio receivers. Different frequencies of radio waves have different propagation characteristics in the Earth's atmosphere; long waves can diffract around obstacles like mountains and follow the contour of the earth (ground waves), shorter waves can reflect off the ionosphere and return to earth beyond the horizon (skywaves), while much shorter wavelengths bend or diffract very little and travel on a line of sight, so their propagation distances are limited to the visual horizon.
To prevent interference between different users, the artificial generation and use of radio waves is strictly regulated by law, coordinated by an international body called the International Telecommunications Union(ITU), which defines radio waves as "electromagnetic waves of frequencies arbitrarily lower than 3 000 GHz, propagated in space without artificial guide".[1] The radio spectrum is divided into a number of radio bands on the basis of frequency, allocated to different uses.
Diagram of the electric fields (E) and magnetic fields (H) of radio waves emitted by a monopole radio transmitting antenna (small dark vertical line in the center). The E and H fields are perpendicular as implied by the phase diagram in the lower right.

Discovery and utilization[edit]

Main article: History of radio
Rough plot of Earth's atmospheric transmittance (or opacity) to various wavelengths of electromagnetic radiation, including radio waves.
Radio waves were first predicted by mathematical work done in 1867 by Scottish mathematical physicist James Clerk Maxwell.[2] Maxwell noticed wavelike properties of light and similarities in electrical and magnetic observations. His mathematical theory, now called Maxwell's equations, described light waves and radio waves as waves of electromagnetism that travel in space, radiated by a charged particle as it undergoes acceleration. In 1887, Heinrich Hertz demonstrated the reality of Maxwell's electromagnetic waves by experimentally generating radio waves in his laboratory,[3] showing that they exhibited the same wave properties as light: standing wavesrefractiondiffraction, and polarization. Radio waves were first used for communication in the mid 1890s by Guglielmo Marconi, who developed the first practical radiotransmitters and receivers.

Propagation[edit]

Main article: Radio propagation
The study of electromagnetic phenomena such as reflectionrefractionpolarizationdiffraction, and absorption is of critical importance in the study of how radio waves move in free space and over the surface of the Earth. Different frequencies experience different combinations of these phenomena in the Earth's atmosphere, making certain radio bands more useful for specific purposes than others.

Speed, wavelength, and frequency[edit]

Radio waves travel at the speed of light.[4][5] When passing through an object, they are slowed according to that object's permeability and permittivity.
The wavelength is the distance from one peak of the wave's electric field (wave's peak/crest) to the next, and is inversely proportional to the frequency of the wave. The distance a radio wave travels in one second, in a vacuum, is 299,792,458 meters (983,571,056 ft) which is the wavelength of a 1 hertz radio signal. A 1 megahertz radio signal has a wavelength of 299.8 meters (984 ft).

Radio communication

Main article: Radio communication
In order to receive radio signals, for instance from AM/FM radio stations, a radio antenna must be used. However, since the antenna will pick up thousands of radio signals at a time, a radio tuner is necessary totune in a particular signal.[6] This is typically done via a resonator (in its simplest form, a circuit with a capacitorinductor, or crystal oscillator, but many modern radios use Phase Locked Loop systems). The resonator is configured to resonate at a particular frequency, allowing the tuner to amplify sine waves at that radio frequency and ignore other sine waves. Usually, either the inductor or the capacitor of the resonator is adjustable, allowing the user to change the frequency at which it resonates.[7]

See also[edit]

Notes[edit]

  1. Jump up
    ^ ITU Radio Regulations, Chapter I, Section I, General terms – Article 1.5, definition: radio waves or hertzian waves
  2. Jump up
    ^ Harman, Peter Michael (1998). The natural philosophy of James Clerk Maxwell. Cambridge, England: Cambridge University Press. p. 6. ISBN 0-521-00585-X.
  3. Jump up
    ^ "Heinrich Hertz: The Discovery of Radio Waves". Juliantrubin.com. Retrieved 2011-11-08.
  4. Jump up
  5. Jump up
  6. Jump up
    ^ Brain, Marshall (2000-12-07). "How Radio Works". HowStuffWorks.com. Retrieved 2009-09-11.
  7. Jump up
    ^ Brain, Marshall (2000-12-08). "How Oscillators Work". HowStuffWorks.com. Retrieved 2009-09-11.

References[edit]

موجات راديوية أو موجات الراديو (بالإنجليزية: Radio waves)،



موجات راديوية أو موجات الراديو (بالإنجليزية: Radio waves)،
موجات راديوية أو موجات الراديو (بالإنجليزية: Radio waves)، هي جزء من طيف الموجات الكهرومغناطيسية بطول موجي أعلى من تحت الحمراء. تنتج تلك الموجات بالطبيعة عن طريق البرق أو الأجسام الفلكية. أما استخدامه الصناعي فيكون في البث الإذاعي الثابت والمتحرك، مثل الراديو والتلفزة واتصالات الخلوي والملاحة، ويتم بها أيضا الاتصال برواد الفضاء، وبواسطتها يجرى التحكم في صواريخ الفضاء، والتحكم في كل الأجهزة التي يرسلها الإنسان إلى الكواكب وعالم الفضاء، وأيضا شبكات الكمبيوتر وتطبيقات أخرى لا تعد ولا تحصى. ويبلغ الطول الموجي لموجات الراديو بين عدة سنتيمترات إلي مئات الأمتار، فاختلاف الترددات لتلك الموجات يعطي خصائص مختلفة للانتشار فيالغلاف الجوي; فالموجات الطويلة تغطي جزء من الكوكب بشكل دائم، والموجات الأقصر فإنها تنعكس من طبقة الأيونوسفير مما يتيح لها السفر حول الكرة الأرضية. أما الموجات القصيرة فإنها تنحني أو تنعكس بشكل بسيط جدا ويكون مسارها هو خط الأفق وسرعتها هي نفس سرعة الضوء، أي 300000 (ثلاثمائة ألف) كيلومتر في الثانية.
محطة أستقبال الموجات الراديوية من الفضاء الخارجي

الاكتشاف والفوائد[عدل]

خريطة تقريبية لغلاف الأرض يظهر فيها النفاذية أو التعتيمللطول الموجي للموجات الكهرومغناطيسية بما فيها موجات الراديو.
كان جيمس ماكسويل أول من انتبه وتنبئ بموجات الراديو، وذلك عن طريق تجربة رياضية سنة 1865. فقد لاحظ بخصائص موجية تشابه الضوء وقريبة من الصفات الكهربائية والمغناطيسية. فاقترح معادلات وصف فيها موجات الضوء وموجات الراديو كموجات كهرومغناطيسية تسبح في الفضاء المحيط. وفي عام 1887 أظهر العالم الألماني هيرتز صحة موجات ماكسويل الكهرومغناطيسية بواسطة تجربة إنتاج موجات راديوية في المختبر.[1] ثم أتتت بعدها العديد من الاختراعات تظهر مدى الجدوى العملية في استخدام موجات الراديو في نقل المعلومات عبر الفضاء.
يرجع الفضل إلى نيكولا تيسلا وغولييلمو ماركوني باكتشافهم أنظمة تسمح باستخدام موجات الراديو في الاتصالات[2][3].

الراديو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي[عدل]

قسمت موجات الراديو إلى عدة أحزمة حسب الترددات (وطول الموجة) كما يرى في الجدول التالي للطيف الترددي الراديوي:-
اسم الحزمةاختصارحزمة ITUالتردد
و
طول الموجة في الهواء
أمثلة باستخدامه
subHertzsubHz0<3 Hz
> 100,000 كيلومتر
موجات كهرومغناطيسية طبيعية أو صنع بشري ميليهرتزميكروهرتزنانوهرتز أرضي،
الغلاف الجوي، شمس، الكواكب، الخ
تردد فائق الانخفاض
Extremely low frequency
ELF13–30 هرتز
100,000 كم – 10,000 كم
الاتصالات مع الغواصات
تردد ما تحت المنخض
Super low frequency
SLF230–300 هرتز
10,000 كم – 1000 كم
الاتصالات مع الغواصات
تردد تحت المنخفض
Ultra low frequency
ULF3300–3000 هرتز
1000 كم – 100 كم
الاتصالات داخل المناجم
تردد جد منخفض
Very low frequency
VLF43–30 كيلوهرتز
100 كم – 10 كم
وسائل الاتصال في الغواصات, ارشاد الانهيارات الثلجية,علم فيزياء الأرض،
رصد معدل ضربات القلب اللاسلكي,
تردد منخفض
Low frequency
LF530–300 كيلو هرتز
10 كم – 1 كم
اتصالات الملاحة البحرية، إشارة الوقت، اذاعة البرامج AM لموجة طويلة،
تردد متوسط
Medium frequency
MF6300–3000 كيلوهرتز
1 كم – 100 متر
البث الإذاعي باستخدام تضمين مطالي لموجة متوسطة،
تردد عالي
High frequency
HF73–30 ميجاهرتز
100 م – 10 م
البث بموجة قصيرة، هواية اللاسلكي والاتصالات الملاحية لما وراء الأفق.
تردد جد عالي
Very high frequency
VHF830–300 ميجاهرتز
10 م – 1 م
T إذاعة إف إم، الإرسال الإذاعي للهواة, البث التلفزيوني، اتصالات الملاحة الجوية،
الاتصالات الأرضية والبحرية الثابتة والمتنقلة.
تردد فوق العالي
Ultra high frequency
UHF9300–3000 ميجاهرتز
1 م – 100 ملم
البث التلفزيوني، فرن ميكروويف، هواتف محمولة، شبكات لاسلكية,بلوتوث،
نظام تحديد المواقع العالمي والاتصالات ثنائية الإتجاه مثل المحمول الأرضي، أنظمة راديو FRS و GMRS.
تردد ما فوق العالي
Super high frequency
SHF103–30 جيجاهرتز GHz
100 ملم – 10 ملم
أجهزة الميكروويف، شبكات لاسلكية، معظم الرادارات الحديثة
تردد فائق العلو
Extremely high frequency
EHF1130–300 جيجاهرتز
10 ملم – 1 ملم
علم الفلك الراديوي, high-frequency microwave radio relay
أشعة تيراهيرتزTHz12300–30,000 جيجاهرتز
1 ملم – 90 ميكرومتر
تصوير بالأشعة، إمكانية الاستغناء عن أشعة إكس في التشخيص الطبي، فيزياء الجوامد
دراسة تذبذب الجزيئات، مطيافية التيراهرتز، حاسوب بسرعة تيراهرتز - الاتصالات.

ملاحظات[عدل]

  • نظريا، قد يستخدم أي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي لحمل المعلومات، لذا فلا يوجد حد أعلى أو أدنى لترددات الإرسال الراديوي.
  • يزداد امتصاص الغلاف الجوي للأرض للإشعاع الكهرومغناطيسي لما فوق 300 جيجاهرتز، لذا فهو يمنع وبشكل فعال الترددات العليا من الإشعاع الكهرومغناطيسي، ولكنه يصبح نافذا للموجات تحت الحمراء ونطاقات الترددات المرئية.
  • تتداخل الأحزمة التالية: ELF ،SLF ،ULF، و VLF مع طيف (التردد السمعي AF) والتي يكون نطاقها من 20–20,000 Hz. ولكن إرسال الصوت يكون بواسطة التمدد والانضغاط الجوي وليس من خلال الطاقة الكهرومغناطيسية.
  • لا يعتد أحيانا بكل من الأحزمة: SHF و EHF بأن تكون جزءا من الحزمة الراديوية، حيث أنها تشكل طيف موجات صغرى خاص بها.

تسمية نطاقات التردد[عدل]

العام[عدل]

ترددات البث الإذاعي:
  • موجة راديو طويلة أم = 148.5 - 283.5 كيلوهرتز (LF)
  • موجة راديو متوسطة أم = 530 كيلوهرتز - 1710 كيلوهرتز (MF)
  • موجة راديو قصيرة أم = 3 ميجاهرتز - 30 ميجاهرتز (HF)
  • حزمة تلفزيونية I (القنوات 2 - 6) = 54 ميجاهرتز - 88 ميجاهرتز (VHF)
  • حزمة راديو أف أم II = 88 ميجاهرتز - 108 ميجاهرتز (VHF)
  • حزمة تلفزيونية III (القنوات 7 - 13) = 174 ميجاهرتز - 216 ميجاهرتز (VHF)
  • حزمة تلفزيونية IV و V (القنوات 14 - 69) = 470 ميجاهرتز - 806 ميجاهرتز (UHF)راجع[4][5]

تقنية موجات الراديو المنزلية[عدل]

أطلقت تقنية موجات الراديو المنزلية عام 1998 من طرف مجموعة عمل التردد الراديوي المنزلي (بالإنجليزية: home radio frequency working group) التي أسسها صانعو الشركات compaq / hp/ intel/ siemens / motorola / microsoft. اقترحت سرعة إرسال نظرية تصل إلى 10 ميغابايت في الثانية لمسافة تصل من 50 إلى 100 متر بدون مضخم.