Radiogolven zijn een soort elektromagnetische straling die vooral bekend is vanwege hun gebruik in communicatietechnologieën, zoals televisie, mobiele telefoons en radio's. Deze apparaten ontvangen radiogolven en zetten deze om in mechanische trillingen in de luidspreker om geluidsgolven te creëren.
Het radiofrequentiespectrum is een relatief klein deel van het elektromagnetische (EM) spectrum. Het EM-spectrum is over het algemeen verdeeld in zeven regio's in volgorde van afnemende golflengte en toenemende energie en frequentie, volgens de University of Rochester. De gebruikelijke benamingen zijn radiogolven, magnetrons, infrarood (IR), zichtbaar licht, ultraviolet (UV), röntgenstralen en gammastraling.
Radiogolven hebben volgens NASA de langste golflengten in het EM-spectrum, variërend van ongeveer 0,04 inch (1 millimeter) tot meer dan 62 mijl (100 kilometer). Ze hebben ook de laagste frequenties, van ongeveer 3.000 cycli per seconde, of 3 kilohertz, tot ongeveer 300 miljard hertz of 300 gigahertz.
Het radiospectrum is een beperkte hulpbron en wordt vaak vergeleken met landbouwgrond. Net zoals boeren hun land moeten organiseren om de beste oogst te bereiken wat betreft hoeveelheid en variëteit, moet het radiospectrum op de meest efficiënte manier worden verdeeld onder gebruikers, aldus de British Broadcasting Corp. (BBC). In de Verenigde Staten beheert de National Telecommunications and Information Administration binnen het Amerikaanse Ministerie van Handel de frequentietoewijzingen langs het radiospectrum.
Ontdekking
De Schotse natuurkundige James Clerk Maxwell, die in de jaren 1870 een uniforme theorie van het elektromagnetisme ontwikkelde, voorspelde het bestaan van radiogolven, volgens de National Library of Scotland. In 1886 paste Heinrich Hertz, een Duitse natuurkundige, de theorieën van Maxwell toe op de productie en ontvangst van radiogolven. Hertz gebruikte eenvoudige zelfgemaakte gereedschappen, waaronder een inductiespoel en een Leidse pot (een vroeg type condensator bestaande uit een glazen pot met folielagen zowel binnen als buiten) om elektromagnetische golven te creëren. Hertz werd de eerste persoon die gecontroleerde radiogolven uitzond en ontving. De frequentie-eenheid van een EM-golf - één cyclus per seconde - wordt ter ere van hem een hertz genoemd, volgens de American Association for the Advancement of Science.
Bands van radiogolven
De National Telecommunications and Information Administration verdeelt het radiospectrum over het algemeen in negen banden:
.tg {border-collapse: collapse; border-spacing: 0; border-color: #ccc;} .tg td {font-family: Arial, sans-serif; font-size: 14px; padding: 10px 5px; border- style: solid; border-width: 0px; overflow: hidden; word-break: normal; border-color: #ccc; color: # 333; background-color: #fff;} .tg th {font-family: Arial, sans-serif; font-size: 14px; font-weight: normal; padding: 10px 5px; border-style: solid; border-width: 0px; overflow: hidden; word-break: normal; border-color: #ccc; kleur: # 333; achtergrondkleur: # f0f0f0;} .tg .tg-mcqj {font-weight: bold; border-color: # 000000; text-align: left; vertical-align: top} .tg .tg- 73oq {border-color: # 000000; text-align: left; vertical-align: top}
| Band | Frequentiebereik | Golflengtebereik |
|---|---|---|
| Extreem lage frequentie (ELF) | <3 kHz | > 100 km |
| Zeer lage frequentie (VLF) | 3 tot 30 kHz | 10 tot 100 km |
| Lage frequentie (LF) | 30 tot 300 kHz | 1 m tot 10 km |
| Gemiddelde frequentie (MF) | 300 kHz tot 3 MHz | 100 m tot 1 km |
| Hoge frequentie (HF) | 3 tot 30 MHz | 10 tot 100 m |
| Zeer hoge frequentie (VHF) | 30 tot 300 MHz | 1 tot 10 m |
| Ultrahoge frequentie (UHF) | 300 MHz tot 3 GHz | 10 cm tot 1 m |
| Superhoge frequentie (SHF) | 3 tot 30 GHz | 1 tot 1 cm |
| Extreem hoge frequentie (EHF) | 30 tot 300 GHz | 1 mm tot 1 cm |
Lage tot gemiddelde frequenties
ELF-radiogolven, de laagste van alle radiofrequenties, hebben een groot bereik en zijn nuttig bij het binnendringen van water en gesteente voor communicatie met onderzeeërs en in mijnen en grotten. De krachtigste natuurlijke bron van ELF / VLF-golven is bliksem, volgens de Stanford VLF Group. Golven veroorzaakt door blikseminslagen kunnen heen en weer stuiteren tussen de aarde en de ionosfeer (de atmosfeerlaag met een hoge concentratie aan ionen en vrije elektronen), aldus Phys.org. Deze bliksemstoringen kunnen belangrijke radiosignalen die naar satellieten reizen, vervormen.
LF- en MF-radiobanden omvatten scheeps- en luchtvaartradio, evenals commerciële AM (amplitudemodulatie) radio, volgens RF Page. AM-radiofrequentiebanden vallen tussen 535 kilohertz en 1,7 megahertz, volgens How Stuff Works. AM-radio heeft een groot bereik, vooral 's nachts wanneer de ionosfeer de golven beter naar de aarde terug kan breken, maar is onderhevig aan interferentie die de geluidskwaliteit beïnvloedt. Wanneer een signaal gedeeltelijk wordt geblokkeerd - bijvoorbeeld door een gebouw met metalen muren zoals een wolkenkrabber - wordt het volume van het geluid dienovereenkomstig verlaagd.
Hogere frequenties
HF-, VHF- en UHF-banden zijn onder meer FM-radio, uitgezonden televisiegeluid, openbare radio, mobiele telefoons en GPS (global positioning system). Deze banden gebruiken typisch "frequentiemodulatie" (FM) om een audio- of datasignaal op de draaggolf te coderen of indruk te maken. Bij frequentiemodulatie blijft de amplitude (maximale omvang) van het signaal constant terwijl de frequentie hoger of lager wordt gevarieerd met een snelheid en magnitude die overeenkomt met het audio- of datasignaal.
FM resulteert in een betere signaalkwaliteit dan AM omdat omgevingsfactoren de frequentie niet beïnvloeden zoals ze de amplitude beïnvloeden, en de ontvanger negeert variaties in amplitude zolang het signaal boven een minimumdrempel blijft. FM-radiofrequenties vallen tussen 88 megahertz en 108 megahertz, volgens How Stuff Works.
Kortegolf radio
Kortegolfradio gebruikt frequenties in de HF-band, van ongeveer 1,7 megahertz tot 30 megahertz, volgens de National Association of Shortwave Broadcasters (NASB). Binnen dat bereik is het kortegolfspectrum onderverdeeld in verschillende segmenten, waarvan sommige gewijd zijn aan reguliere omroepen, zoals de Voice of America, de British Broadcasting Corp. en de Voice of Russia. Over de hele wereld zijn er volgens de NASB honderden kortegolfstations. Kortegolfstations zijn duizenden kilometers te horen omdat de signalen tegen de ionosfeer stuiteren en honderden of duizenden mijlen terugveren vanaf hun beginpunt.
Hoogste frequenties
SHF en EHF vertegenwoordigen de hoogste frequenties in de radioband en worden soms beschouwd als onderdeel van de microgolfband. Moleculen in de lucht absorberen deze frequenties, wat hun bereik en toepassingen beperkt. Door hun korte golflengte kunnen signalen echter in smalle bundels worden gericht door parabolische schotelantennes (satellietschotelantennes). Dit maakt communicatie over korte afstand met hoge bandbreedte tussen vaste locaties mogelijk.
SHF, dat minder door de lucht wordt beïnvloed dan EHF, wordt gebruikt voor toepassingen op korte afstand zoals Wi-Fi, Bluetooth en draadloze USB (universele seriële bus). SHF kan alleen werken op zichtlijnen omdat de golven de neiging hebben om tegen objecten zoals auto's, boten en vliegtuigen te stuiteren, volgens de RF-pagina. En omdat de golven tegen objecten stuiteren, kan SHF ook worden gebruikt voor radar.
Astronomische bronnen
De ruimte wemelt van de bronnen van radiogolven: planeten, sterren, gas- en stofwolken, sterrenstelsels, pulsars en zelfs zwarte gaten. Door deze te bestuderen, kunnen astronomen meer te weten komen over de beweging en chemische samenstelling van deze kosmische bronnen en over de processen die deze emissies veroorzaken.
Een radiotelescoop 'ziet' de lucht heel anders dan hij in zichtbaar licht verschijnt. In plaats van puntvormige sterren te zien, pikt een radiotelescoop verre pulsars, stervormingsgebieden en supernovaresten op. Radiotelescopen kunnen ook quasars detecteren, wat een afkorting is voor een quasi-stellaire radiobron. Een quasar is een ongelooflijk heldere galactische kern die wordt aangedreven door een superzwaar zwart gat. Quasars stralen energie uit over het hele EM-spectrum, maar de naam komt van het feit dat de eerste te identificeren quasars voornamelijk radio-energie uitstralen. Quasars zijn erg energiek; sommigen stoten 1000 keer zoveel energie uit als de hele Melkweg.
Radioastronomen combineren vaak meerdere kleinere telescopen of ontvangende schotels tot een array om een duidelijker of hoger resolutie radiobeeld te maken, aldus de Universiteit van Wenen. De Very Large Array (VLA) -radiotelescoop in New Mexico bestaat bijvoorbeeld uit 27 antennes die zijn gerangschikt in een enorm "Y" -patroon dat 36 kilometer breed is.
Dit artikel is op 27 februari 2019 bijgewerkt door Traci Pedersen, een medewerker van WordsSideKick.com.
