Která vlna je nejlepší?

Pokud se zeptáte moderního člověka na to, co lze slyšet v rádiu, většina si pravděpodobně vzpomene v nejlepším případě na několik oblíbených FM stanic.

Starší lidé si vzpomenou na Mayak, který funguje na středních a dlouhých vlnách. Ale ve skutečnosti je rádiový vzduch „obsazen“ extrémně hustě, je to celý svět neviditelný „pouhým okem“. Tento článek je věnován tomu, co lze vidět a slyšet ve vzduchu.

Začněme naši cestu éterem zdola nahoru, od delších vln ke kratším.

LW-MW-HF pásma

Ultra dlouhé vlny (vlnová délka více než 10 km).

Rádiové vlny tak dlouhé vlnové délky jsou zajímavé tím, že se dokážou nejen ohýbat kolem překážek, ale také pronikat pod vodu. Stanice pracuje na frekvenci 18,1 KHz a slouží pro komunikaci s ponorkami. Tato stanice byla postavena v Německu během druhé světové války, poté převezena do Ruska, znovu smontována a stále v provozu.

Ultra dlouhý rozsah vlnových délek přirozeně není v domácích přijímačích dostupný. Na této frekvenci však může přijímat signály kdokoli, a to zcela zdarma – běžná počítačová zvuková karta je schopna signály této frekvence zaznamenat. Pokud si na svůj notebook nainstalujete program pro vizualizaci zvuku, připojíte ke konektoru mikrofonu několik metrů dlouhý drát a vzdálíte se od městského a průmyslového hluku, pak je docela možné tyto signály na obrazovce vidět.

Dlouhé a střední vlny (od 100 m do 10 km)

Na 77 kHz lze slyšet časové signály ze stanice DFC77, která se nachází nedaleko Frankfurtu. Pomocí těchto signálů lze hodiny a meteostanice automaticky nastavit na přesný čas. V obchodech můžete snadno najít hodinky, které mají tuto funkci nastavení, ale bohužel většina ruských měst není v oblasti spolehlivého příjmu těchto signálů.

Rádiová stanice Mayak stále funguje na frekvenci 198 kHz. Tato stanice je ve vysílání již od roku 1964, kdo si ji přeje, může ji snadno slyšet na dlouhých a středních vlnách dodnes.

Letištní radiomajáky pracují na frekvencích 400–600 kHz. S pomocí radiokompasu může letadlo dojet přesně na letiště, což je důležité při zhoršené viditelnosti. Například v Petrohradě je na frekvenci 525 KHz i na domácím přijímači slyšet PL signál vysílaný v morseovce, zřejmě týkající se Pulkova.

Frekvence 2130 a 2150 kHz se používají pro komunikaci na železnici, hovory mezi strojvedoucími a dispečery jsou dobře slyšitelné na vzdálenost několika kilometrů od železnice v běžném domácím rádiu. Mnoho lidí pravděpodobně vidělo dlouhý drát s izolátory natažený podél střechy lokomotivy, to je anténa vlakového rozhlasu.

Krátké vlny (10–100 m)

Informace přenášené v oblasti krátkých vln jsou velmi rozmanité. Jedná se o vysílací stanice, zprávy o počasí, mapy počasí atd. Například stanice Hamburg Meteo nepřetržitě vysílá mapy počasí na frekvenci 7880 kHz, které lze přijímat pomocí rádiového přijímače připojeného k počítači prostřednictvím vstupu zvuková karta. Na frekvenci 10100 kHz vysílá stejná stanice zprávy o počasí v dálnopisném režimu, které lze dekódovat opět pomocí počítače a softwaru.

Frekvenci 14 MHz využívají radioamatéři k experimentování s různými druhy komunikací, z docela zajímavých si můžeme všimnout například přenosu obrazu, tento standard se nazývá Slow-scan Television (SSTV).

V horní části KV rozsahu (27-28 MHz) se nachází civilní, tzv. „CB“ (Citizen Band) rozsah. Každý si může zakoupit rádiovou stanici pracující v tomto rozsahu, tyto stanice aktivně využívají řidiči, cestující atd.

Vysílací pásma

Tyto rozsahy pokrývají významnou část rozhlasových vln. Nejnižší frekvence je 1. TV kanál, pracující na frekvenci 50 MHz, frekvence zbývajících kanálů jsou vyšší a mohou pokrýt frekvence až 700 MHz;

V rozhlasovém vysílání je poněkud větší zmatek, protože existuje „sovětské“ pásmo VHF, pokrývající frekvence 66-74 MHz, a „cizí“ pásmo využívající frekvence 88-108 MHz. V různých regionech může být použita jedna nebo druhá frekvence a ne všechny domácí přijímače mohou přijímat obě pásma, takže pokud chcete poslouchat rádio na FM/VHF, je třeba s tím při nákupu počítat.

VHF pásma

Pro leteckou komunikaci je přidělen rozsah 117-137 MHz. Na těchto frekvencích zde dispečeři komunikují s letadly automatickými systémy přenosu počasí (Automatic Terminal Information Service, ATIS) a souřadnicemi (Aircraft Communications Addressing and Reporting System, ACARS). Civilisté samozřejmě nemohou tyto frekvence využívat pro rádiový přenos, ale příjem je docela možný – některé spotřebitelské přijímače, jako je Grundig G6, mají podporu pro letecké pásmo.

Meteorologické družice NOAA vysílají data v pásmu 137 MHz. Pomocí programu pro výpočet dráhy, rádiového přijímače a počítače může kdokoli získat fotografie z vesmíru z těchto satelitů.

Kmitočty 144-170 MHz jsou využívány státními službami – policií, záchrankou, hasiči atd. V některých regionech jsou pro tyto účely využívány i frekvence 450 MHz a vyšší.

Frekvence 150 a 300 MHz se používají pro komunikaci mezi námořními, říčními plavidly a pobřežními stanicemi.

Bezlicenční rádiové stanice standardu LPD (Low Power Device) pracují na frekvenci 433 MHz. Tato zařízení může kdokoli použít pro komunikaci na krátkou vzdálenost, pro sledování dítěte pomocí dětské chůvičky, jako maják pro hledání domácích mazlíčků apod. Na těchto frekvencích mohou fungovat klíčenky autoalarmů, tlačítka otevírání závor apod.

GSM telefony pracují na frekvencích 900 a 950 MHz. Používají se dvě samostatné frekvence, a proto můžete na mobilním telefonu mluvit a poslouchat zároveň.

Rádiové vlny ještě vyšších frekvencí (1 GHz a vyšší) se šíří téměř v linii viditelnosti. Proto se používají buď na krátké vzdálenosti (Bluetooth, Wi-Fi, DECT) nebo s velkými směrovými anténami (satelitní televize, datové linky). Tyto frekvence také přenášejí signály ze satelitů GPS.

Tímto končíme velmi stručný přehled rozhlasového vysílání. Výše uvedený výčet se samozřejmě netváří jako úplný, ale v případě zájmu se této problematiky může chopit každý sám, protože rozhlasové vysílání je dostupné všem bez omezení. Tento seznam navíc nelze dokončit, je příliš brzy na jeho ukončení, protože se neustále objevují nové standardy a technologie. Například Wi-Fi routery pracující na frekvenci 5 GHz jsou již k dispozici před pouhými 10 lety, použití tak vysokých frekvencí „v každodenním životě“ by se zdálo nereálné. Počkejte a uvidíte…

P. S: Na závěr bych rád odpověděl na otázku, kterou asi někteří čtenáři budou mít – kolik stojí rozhlasový přijímač, který dokáže přijímat různé typy signálů? Vlastně ne moc drahé.

Domácí přijímač schopný přijímat rádiové signály v rozsahu 0.1-30, 76-108 a 117-137 MHz stojí asi 5-6 tisíc rublů, to znamená, že je cenově zcela srovnatelný s mobilním telefonem dostupným pro každého. VKV radiostanice schopná vysílat v pásmu LPD a přijímat v rozsahu 1-999 MHz stojí cca 10 tis. Je to drahé nebo ne? Podle autora je to na přání docela přijatelná cena (mnozí utrácejí mnohem více za mnohem zbytečnější věci) a stojí za to šetřit peníze na něčem, co vám pomůže naučit se a objevit něco nového?

Autor doufá, že zájemcům o techniku ​​alespoň trochu otevřel svět rádia. V článku této délky samozřejmě nelze obsáhnout vše a autor je vždy připraven zodpovědět doplňující dotazy v komentářích.

PPS: A ještě jeden bod, na který bych rád upozornil. V poslední době, zejména po uvedení filmu „Radio Wave“, se téma přijímání rádiových signálů z jiného světa stalo módní. Mnoho lidí se snaží naslouchat hluku éteru, listuje v nahrávkách tak a tak a doufá, že uslyší, co chtějí. Některým se dokonce podaří něco ulovit a s patřičnou fantazií rozluštit.

Bohužel musím zklamat každého, kdo chce založit spiritualistickou rádiovou relaci – všechny rádiové signály dostupné ve vzduchu jsou zcela „pozemské“ povahy. A různé zvuky, které lze zachytit, jsou buď rušení, nebo rušení na této frekvenci od silnějších sousedních stanic, nebo fragmenty dálkového vysílání přicházející z jiných kontinentů na hranici slyšitelnosti, nebo konverzace čerpacích stanic používajících typ modulace. který není podporován používaným přijímačem.

Od příchodu prvního rádia ušlo lidstvo dlouhou cestu. Studium rádiových vln jako fenoménu nestálo a neutichá způsoby, jak zprostředkovat potřebné informace člověku na druhé straně, neustále se vyvíjejí.

Zejména jedním z nejdůležitějších objevů v této oblasti bylo zjištění, že rádiová vlna se chová odlišně v závislosti na své délce.

Z kurzu fyziky víme, že délka rádiové vlny je veličina nepřímo úměrná frekvenci rozhlasového vysílání.

Jaký je rozdíl v „chování“ rádiových vln různých rozsahů? Obvykle jsou hlavní rozdíly:

1. Různé rychlosti přenosu informací. Vyšší frekvence mají vyšší přenosové rychlosti než nižší frekvence;

2. Rozdílný rozsah a charakter šíření rádiových vln různých rozsahů;

3. Různé délky antén nezbytné pro vysílání rádiových vln jednoho nebo druhého rozsahu.

Dnes se podíváme na rádiové vlny s ultra dlouhým dosahem (VLR).

Následující vlastnosti jsou charakteristické pro rádiové vlny VLF:

1. Extrémně nízká rychlost přenosu informací;

2. Schopnost vysílat přímo do celé zeměkoule;

3. Nutnost instalovat několik kilometrů dlouhou anténu.

Proč se informace na těchto frekvencích přenášejí pomalu? Vše je o tzv. informační rychlosti, která pro velké zjednodušení do značné míry závisí na přenosové frekvenci, tzn. čím nižší frekvence, tím nižší rychlost a nyní uvažujeme o nejnižším frekvenčním rozsahu.

Zde stojí za to udělat odbočku a objasnit: informace v naprosté většině případů nejsou přenášeny na konkrétní konkrétní frekvenci. Přenos probíhá ve vyhrazeném frekvenčním pásmu. Existuje přímá analogie s lidskou řečí. Pokud nakreslíme analogii mezi rádiovou vlnou a zvukovou vlnou. Když vyslovíme hlásku „a“, vytvoříme vlnu určité délky, a když vyslovíme hlásku „i“, vytvoříme vlnovou délku jinou. Čím více symbolů chceme při přenosu použít, tím více frekvencí musíme použít. Binární přenos se provádí v rádiových vlnách, tzn. přenos nul a jedniček, pro zvýšení rychlosti však můžeme vysílat jejich kombinace, například 00, 01, 10, 11 – čtyři frekvence (existují samozřejmě i další mechanismy pro zvýšení přenosové rychlosti: použití různých typů modulace, kódování, různé signálové standardy a další, ale zjednodušíme). Tito. Zvýšení šířky pásma obsazeného signálem exponenciálně zvyšuje přenosovou rychlost.

Zde nebudeme uvažovat o takových mechanismech, jako je multiplexování, turbo kódování a další děsivá slova, která vám také umožňují zvýšit přenosovou rychlost. Snažím se zprostředkovat informace lidem, kteří jsou v tomto ohledu naprosto neznalí. Pro gurua elektrodynamiky je tato informace zřejmá a možná dokonce působí jako nesmysl, ale snažím se uvádět banální příklady, takříkajíc vysvětluji na prstech.

Vraťme se k podnikání. Samozřejmě existují mechanismy pro vysílání na jedné konkrétní frekvenci, například signály s tzv. amplitudovou modulací. Jsou přenášeny pomocí různých kapacit. Například: větší vysílací výkon znamená, že se vysílá „1“, signál zeslábne – vysílá se „0“.

Ale vraťme se k našim ovečkám. Pro přenos hlasové zprávy musíte použít frekvenční pásmo široké alespoň 300 kHz. Nejlepší kvality řeči je dosaženo při šířce 3400 kHz.

V tomto případě zabírá rozsah VLF pouze pásmo od 3 do 30 kHz. O přenosu řeči v tomto rozsahu přirozeně nemůže být řeč.

Pásmo VHF je a bylo využíváno výhradně pro oficiální komunikaci. To je pochopitelné, ne každý radioamatér si může na svůj dvůr nainstalovat několik kilometrů dlouhou (horizontálně) anténu, aby mohl vysílat svou vůli do celého světa.

V současné době je rozsah VHF používán ruskou a americkou armádou ke komunikaci s ponorkami. Rozsah VLF je jediný vlnový rozsah schopný proniknout pod vodní sloupec a to do hloubky až 20 m. Spojené státy pro tyto účely používají letouny E-6 Mercury, které ve vzduchu nasazují VLF -pásmová anténa z ocasní části (letoun je vybaven dvěma anténami – hlavní je dlouhá téměř 8 km a náhradní něco přes 1 km.

Letoun Boeing E-6 Mercury. Na spodní fotografii je vidět červený hrot. hlavní anténa letounu E-6B, která umožňuje anténu „vysunout“ a být v poloze blízké vodorovné poloze, když je letoun ve vzduchu.

Přenos jednoho písmene může trvat několik minut, takže komunikační relace s lodí může trvat několik hodin a probíhá pouze v jednom směru. Ponorky nereagují, protože nemají vysílací antény, skrývání vlastní polohy může být také výhodou. A protože tento systém slouží pouze ke komunikaci se strategickými jadernými silami, je pochopitelné, jak důležité je skrýt umístění jaderných střel na moři.

Před příchodem satelitů byl rozsah VLF používán ozbrojenými silami USA k vytvoření globálního navigačního systému Omega. Američané nainstalovali 8 vysílacích stanic po celém světě, přijímač instalovaný na palubě letadla nebo lodi od nich přijímal signály, určoval směr ke zdroji každé z nich a tím určoval její vlastní polohu. Chyba byla pouze 4 míle, což je pro vlny této délky docela dobrý ukazatel.

Rádiová vlna VLF je schopna obíhat celou zeměkouli tolikrát, kolikrát její výkon stačí. Vzhledem k tomu je nutné přijmout opatření na ochranu před rušením, ke kterému dochází, když se zdá, že rádiová vlna „dohoní“ nově vytvořenou a „nové“ i „staré“ vlny dorazí k přijímači na stejnou dobu.

Jak se ale vlna ohýbá kolem zemského povrchu? Abychom to pochopili, budeme muset představit dva pojmy. Zemská vlna – vlna šířící se po zemském povrchu. nebeská vlna – vlna, která se šíří opakovaným odrazem od zemského povrchu a ionosféry.

Vlny v rozsahu VLF se vyznačují přítomností obou typů vln.

Když vezmeme v úvahu přízemní vlnu SDV, mluvíme o jevu difrakce, tj. schopnost vlny ohýbat se kolem překážek v cestě. A protože překážkou je v tomto případě zakřivení samotného zemského povrchu, dostáváme se k tomu, že vlna se jakoby ohýbá kolem země a sleduje zemskou kůru, dokud její energie nedojde.

Když mluvíme o ionosférických vlnách, musíme si představit paprsek světla dopadajícího mezi dvě zrcadla. Takže vlna VLF se v tomto případě nejprve odráží od ionosféry, poté se pohybuje směrem k zemskému povrchu, odráží se od něj, pohybuje se opět nahoru, znovu se odráží od ionosféry atd.

Není těžké pochopit, že vlna šířící se přízemní vlnou dorazí k recipientu rychleji než vlna šířící se ionosférickou vlnou. Pokud jsme tedy příjemcem, pak nejprve přijmeme zemskou vlnu, pak po nějakou dobu budeme přijímat jakousi „ozvěnu“ z ionoforové vlny, poté „ozvěnu“ zemské vlny, která již obíhala Země a znovu k nám přišla a pak také „ozvěna“ ionosférické vlny, která také obíhala Zemi. A není pravda, že se to stane jednou a ne dvakrát nebo třikrát nebo dokonce vícekrát. K vyřešení tohoto problému a odstranění „ozvěny“ se používá speciální zařízení, ale nebudeme o tom mluvit.

O přísných požadavcích na délku vysílací antény již bylo řečeno mnoho, ale co přijímací? Všechno je mnohem šetrnější: pokud máte dobré zesilovače, rozměry antény nesmí přesáhnout několik desítek centimetrů, což vám umožní instalovat přijímací zařízení VSD na různá vozidla, včetně. – letadla.

To je za mě vše – elektrodynamickí guruové mohou tyto informace doplnit nebo upozornit na nepřesnosti v komentářích, ale jak jsem již řekl, snažil jsem se pro lidi, kteří mají k rádiu obecně co nejdál.

Udělejte si hezký víkend a prozkoumejte svět kolem sebe, má vás čím překvapit.