Unde electromagnetice si unde radio

Unde electromagnetice si unde radio

1. Unde electromagnetice

Daca printr-un conductor circula un curent alternativ de radio frecventa, in jurul conductorului apar campuri alternative, unul electric si altul magnetic, care alcatuiesc impreuna un camp electromagnetic. Acest camp se propaga in toate directiile, cu viteza de aproximativ 300.000 km/s.

Interdependenta dintre campul electric variabil si in campul magnetic variabil explica propagarea campului electromagnetic in spatiu. Variatiile campului electric produc in spatiul inconjurator un camp magnetic, care nu ramane constant ci se schimba, deoarece se schimba si campul electric care l-a produs. Dar variatiile campului magnetic produc la randul lor, un nou camp electric, care de asemenea variaza, producand din nou un camp magnetic etc. Astfel, campul electromagnetic este un proces oscilatoriu mobil care cuprinde tot mereu noi portiuni de spatiu.

Deci campurile magnetice si electrice variabile sunt inseparabile si se propaga in spatiu cu viteza finita.

In spatiul campul electromagnetic genereaza unde electromagnetice.

Unda electromagnetica este unda caracterizata prin marimi de stare ale campului electromagnetic (intensitatea campului electric, intensitatea campului magnetic etc.), sau prin marimi electromagnetice integrale (tensiunea electrica, intensitatea curentului electric de conductie), exprimabile in functie de marimile de stare ale campului.

Unda electromagnetica se propaga in spatiu cu viteze finite dependente de mediu.

Campul electromagnetic poate pierde legatura cu conductorul in vecinatatea caruia a fost produs intial, insa unda electromagnetica isi continua miscarea in spatiu.

Unda electromagnetica se poate produce chiar si in camp constant, atunci cand variaza in timp, fie permitivitatea mediului, fie permeabilitatea, fie amandoua.

Una electromagnetica poarte in sine energia primita de la curentul din conductor. Cu alte cuvinte, un conductor parcurs de un curent alternativ radiaza energia electromagnetica in spatiu.

Undele electromagnetice se propaga radial, in toate directiile, ca si razele de lumina, care sunt si ele tot unde electromagnetice. Cu cat puterea curentului alternativ din circuit este mai mare, cu atat va fi mai mare si energia radiata.

Intr-o masura mai mare, radiatia depinde de frecventa. Daca frecventa creste de 2, 3, 4 ori etc., energia undelor electromagnetice radiate in unitatea de timp, creste respectiv de 4, 9, 16 ori etc.

De aici rezulta ca, curentii de audio frecventa radiaza o cantitate neglijabila de energie, in comparatie cu curentii de radio frecventa.

Pentru a obtine o radiatie de energie de mare putere si pentru a face posibila transmiterea undelor electromagnetice la distante mari, este necesar sa se utilizeze curenti de radio frecventa de ordinul sutelor de mii si milioanelor de herti, (hertul este frecventa unei oscilatii cu o perioada de o secunda).

Undele electromagnetice se propaga liber si in vid. Undele electromagnetice se refracta ca si undele elastice, iar indicele de refractie are valoarea raportului vitezelor de propagare, in doua medii vecine. Ele pot fi reflectate, iar suprapunerea undei directe peste cea reflectata da nastere la unde stationare. Ca si la undele elastice, o caracteristica a propagarii o constituie lungimea de unda, care se defineste prin relatia:

λ = V T

in care,

V este viteza de propagare a undelor electromagnetice

T - perioada.

Verificarea experimentala a existentei si structurii undelor electromagnetice prevazute de Maxwell, a fost facuta, pentru prima oara, de Hertz, intr-o serie de cercetari fundamentale (1888). De aceea undele electromagnetice se mai numesc si unde hertiene.

Lumina constituie un caz particular al undelor electromagnetice, care se propaga in vid cu viteza de 3.10¹⁰ cm/s. In virtutea acestei teorii, corpurile emit lumina (energie radianta), care se propaga sub forma unor unde electromagnetice.

Deoarece viteza de propagare in vid a luminii are aceeasi valoare, independent de lungimea de unda a radiatiei, rezulta ca diferitele radiatii pot fi caracterizate din punct de vedere calitativ prin lungimea lor de unda λ.

Ansamblul radiatiilor luminoase aranjate in ordinea lungimilor de unda se numeste spectrul luminii. Spectrul radiatiilor vizibile se intinde in intervalul de lungimi de unda cuprins aproximativ intre λ = 4.10^-5 cm si λ = 8.10^-5 cm.

Radiatiile luminoase se deosebesc intre ele din punct de vedere calitativ prin lungimea de unda,fiecarei lungimi de unda corespunzandu-i o anumita senzatie de culoare.

2. Unde radio

Undele radio sunt produse cu ajutorul curentilor alternativi de radio frecventa. De aceea, undele radio se pot caracteriza prin frecventa lor care se exprima in kiloherti (k Hz), megaherti (M Hz)¹⁾ etc.

Undele radio se pot caracteriza si prin lungimea de unda.

Lungimea de una este distanta pe care unda o parcurge intr-o perioada, adica in decursul unei oscilatii complete.

Cunoscand frecventa undelor si viteza lor de propagare, se poate determina lungimea de unda.

Lungimea de unda si frecventa sunt marimi invers proportionale. De aceea, lungimea unei unde electromagnetice se poate intotdeauna calcula impartind viteza de propagare (300.000 km/s) la frecventa.

λ = 300 000 000 [m].

f (Hz)

Gama undelor radio. Intregul spectru de unde radio se imparte intr-o serie de benzi diferite, in ce priveste propagarea si metodele de producere si de receptionare.

In conformitate cu conventia internationala in vigoare se deosebesc urmatoarele game de unde:

- undele lungi: lungimea lor de una este cuprinsa intre 30000 m si 3000 m, iar frecventele respective intre 10 k Hz si 100 kHz. In prezent aceasta gama de unde este foarte putin intrebuintata. Acum 40 - 50 de ani toate radiocomunicatiile erau executate exclusiv pe aceasta lungime de unda. Pentru realizarea unei comunicatii la mari distante cu acest gen de unde este nevoie de emitatoare puternice. In fara de aceasta, in gama undelor lungi este imposibila functionarea simultana a unui numar mare de statii, deoarece ele s-ar suprapune. Singurul avantaj al undelor largi este faptul ca bataia si audibilitatea lor raman neschimbate atat ziua cat si noaptea.

k Hz = 1000 herti.

1 M Hz = 1 000 000.

- undele medii: ocupa gama 3000 - 200 m sau 100 - 1500 kHz. Dintre acestea, undele cuprinse intre 2000 si 200 m sunt destinate radiodifuziunii. Gama 2000 - 200 m este denumita gama de radiodifuziune. In afara statiilor de radiodifuziune, in gama 200 - 2000 m lucreaza un numar destul de mare de statii radiotelegrafice navale, militare si altele.

- undele intermediare si scurte: prin unde intermediare se inteleg lungimile de unda cuprinse intre 200 - 100 m, care corespund frecventelor de 1500 - 300 kHz, iar prin unde scurte, lungimile de unda cuprinse in gama de 100 - 10 m, corespunzatoare frecventelor de 3000 - 30000 kHz.

In practica insa, intreaga gama de unde de la 200 la 10 m este denumita deseori gama de "unde scurte"

In prezent, in toate tarile lumii functioneaza pe unde scurte un mare numar de statii radio (radiodifuziune, radiotelegrafice si amatori). Aceasta gama reprezinta portiunea cea mai incarcata.

- undele ultrascurte (metrice, decimetrice, centimetrice, milimetrice).

Ele se impart in:

- unde metrice, 10 - 1 m sau 30 - 300 MHz.

- unde decimetrice, 100 - 10 cm sau 300 - 3000 MHz;

- unde centimetrice, 10 - 1 cm sau 3000 - 30000 MHz;

- unde milimetrice, 10 - 1 mm sau 30000 - 300000 MHz.

Undele ultrascurte (UUS) cu frecvente ultrainalte sau foarte inalte, sunt indicate pentru comunicatii pe distante reduse relativ mici, pana la 100 - 200 km.

Gama UUS permite functionarea unui numar foarte mare de statii, fara perturbari reciproce.