Какие есть радиоволны. Какие бывают радиоволны: основы радиолокации и их применение

В диапазоне 27 МГц радиоволна огибает холм 5-6 метров, а в диапазоне 433 МГц дерево с диаметром ствола 35 см — уже серьёзное препятствие…

Дешёвые рации диапазона 433 МГц работают в лесу не дальше 1-1,5 км (в плотном лесу дальность связи дешёвых раций и того меньше).

Более мощные и дорогие профессиональные рации в ударопрочных корпусах работают в плотном лесу от 1,5 до 3 км, тогда как на открытом пространстве – в чистом ровном поле – легко берут все 10 км и больше.

Импортные портативные рации диапазона

Реально импортные портативные рации диапазона 27 МГц работают не намного дальше дешёвых «мыльниц» диапазона 433 МГц, а потому не выдержали конкуренции, практически все сняты с серийного производства, встретить их в продаже затруднительно.

Портативные рации серий Штурман, Беркут, Егерь диапазона 27 МГц, используя оригинальные схемные решения отечественных разработчиков и лучшую импортную элементную базу, обеспечивают максимально возможную в настоящее время дальность связи в условиях леса и пересечённой местности.

Приведём видео отчёты о проведённых тестах работы раций диапазонов 27 МГц, 136-174 МГц и 400-520 МГц в условиях плотного леса и перепадов высот:

 Тест работы раций 27 МГц и 145 МГц в условиях плотного леса и перепадов высот:

Тест работы раций 27 МГц, 145 МГц и 433 МГц в условиях плотного леса и перепадов высот:

 Серия тестов работы раций диапазонов 27 МГц, 145 МГц и 433 МГц в условиях плотного леса и перепадов высот:

Тест работы в лесу раций диапазона 27 МГц — импортных Alan 42 DS и Stabo xh9006e и отечественных раций серии Штурман:

Экономичность (время автономной работы) радиостанций:

Импортные рации в режиме 90/5/5 ожидание/ приём/ передача работают — как правило — от 6 до 10 часов. Рации производства КБ Беркут гораздо более экономичны.

Например, рация Штурман-882М (в настоящее время из серийно выпускаемых в мире мощных портативных радиостанций имеет самое большое время автономной работы) в режиме 90/5/5 от аккумуляторов 2700 мАч работает около 60 часов.

Надёжность радиостанции в работе:

Дешёвые китайские рации особенной надёжностью не отличаются (бесплатный сыр только в мышеловке).

Наибольшей механической прочностью и надёжностью из импортных раций отличаются профессиональные радиостанции в ударопрочных корпусах на основе алюминиевого шасси (при этом рынок радиосвязи наводнён дешёвыми китайским подделками под известные бренды типа кенвуд, внешне почти не отличающимися от оригиналов, но редко работающих долго и хорошо).

Отечественные рации производства КБ Беркут имеют 3-летнюю расширенную (в случае выхода из строя возможен обмен на новую рацию) гарантию и обладают статистикой наработки на отказ с лучшими показателями, чем у импортных профессиональных раций ведущих производителей.

Работа в морозы: импортные рации на работу в сильные морозы, как правило, не рассчитаны.

Рации производства КБ Беркут проектировались с учётом наших морозов, минимальные рабочие температуры ограничены используемыми элементами питания (батарейки и аккумуляторы в морозы работают хуже, быстрее разряжаются. Но есть варианты комплектации с аккумуляторами «Robiton Siberia», с которыми рации

Удобство радиостанции в работе:

Дешёвые рации диапазона 433 МГц по размерам и весу ненамного превосходят современные сотовые телефоны и достаточно удобны в работе. Все сервисные функции управляются с клавиатуры, в наличии информативный дисплей.

Наиболее популярные модели профессиональных радиостанций по весу около 250 грамм и размерами ненамного превосходят пачку сигарет. Им свойственна максимальная простота в использовании и минимум органов управления. Дисплея у большинства моделей нет, переключение каналов пакетным 16-канальным переключателем.

Радиостанции КБ Беркут — чрезвычайно просты в использовании, вес с аккумуляторами и штатными антеннами от 290 до 525г в зависимости от модели.

Сравнение рации «Штурман-180» с «обычной» импортной портативной рацией диапазона 27 МГц (этот диапазон частот обеспечивает наибольшую дальность связи в условиях леса, пересечённой местности, гор, рек, озёр) и с рациями других диапазонов частот:

	Рация Штурман-180 (27 МГц, AM/FM)	Профессиональная ударопрочная импортная рация диапазона 433/446 МГц
Избирательность по побочным каналам	100 дБ	60 дБ
Универсальность использования (связь с дальнобойщиками на трассе в АМ (в режиме амплитудной модуляции), возможность работы в более помехозащищённом режиме частотной модуляции FM)	есть (подойдёт для связи с дальнобойщиками, хорошо работает в лесу)	нет (хорошо работает в городе и в условиях открытого пространства, не подойдёт для связи с дальнобойщиками и для связи в лесу)
Сигнал, открывающий порог шумоподавления (численное значение чем меньше , тем лучше)	0,05-0,07 мкВ	0,2 мкВ
Выходная мощность передатчика	4 Вт	2-10 Вт
Время работы от аккумуляторов в режиме 90/5/5 ожидание/ приём/ передача	20ч	6-10ч
Работа в любую погоду, в любые морозы	да (в любую погоду, в морозы до 40 градусов при использовании низкотемпературных аккумуляторов Robiton Siberia	в любую погоду — да; в морозы сильнее 20 градусов — редко
Обычная дальность связи в условиях леса (зависит от плотности леса, насыщенности почвы влагой, рельефа местности. ..) (*)	3-8 км со штатной антенной (с дополнительной антенной суперфлекс new — 5-15 км)	1-3 км
Реальное гарантийное и постгарантийное обслуживание	да	как повезёт
Страна производства	Россия	Как правило — Китай

Отличительные черты радиостанций производства ООО «КБ Беркут»:

• по всем влияющим на дальность радиосвязи электрическим параметрам (реальной чувствительности приёмника радиостанции, эффективности шумоподавителя, выходной мощности, эффективности штатных антенн и т.п.) рации КБ Беркут существенно превосходят лучшие модели носимых и стационарных cb (27 МГц) раций зарубежного производства
• современная элементная база лучших мировых производителей и схемные решения отечественных разработчиков, применяемые в радиостанциях производства ООО «КБ Беркут«, обеспечивают рекордно высокую дальность радиосвязи и надёжность в работе при невысокой цене
• прочный брызгозащищённый корпус — рации КБ Беркут разработаны для использования в тяжёлых условиях эксплуатации: морозы, жара, дождь (импортные cb рации на российские морозы не рассчитаны)
• уникально высокая экономичность: радиостанции производства КБ Беркут потребляют в режиме ожидания в разных моделях от 7 до 20мА; КПД передатчика 70-80% (в импортных портативных cb радиостанциях ток в режиме ожидания в зависимости от модели от 37 до 140 мА; КПД передатчика при работе на компактную антенну не превосходит 25%)
• эффективный спектральный пороговый шумоподавитель раций КБ Беркут обладает уникальной чувствительностью срабатывания 0,05-0,07 мкВ, что позволяет этим рациям работать с сигналом в несколько раз более слабым, чем необходим для работы лучших моделей импортных cb радиостанций

Тест работы раций разных диапазонов частот в условиях леса:

 Большой весенний тест разных моделей портативных радиостанций (разных частот, разных производителей, с разными антеннами) в условиях леса с перепадами высот:

какие мелодии рождают планеты, пульсары и кометы

Олег Сабитов Новостной редактор

В космосе никто не услышит, как вы кричите. Дело в том, что на Земле звук распространяется в виде волн в воздухе. Но в бесконечном пространстве разреженного газа и пыли его просто нет. Однако существуют еще электромагнитные и радиоволны, рентгеновское и гамма-излучение: их принимают антенной и транспонируют в слышимый человеческим ухом диапазон. «Хайтек» рассказывает, как звучат объекты в космосе — от комет, газовых гигантов и экзопланет до красных карликов в последние минуты жизни.

Читайте «Хайтек» в

Человек воспринимает звук в результате интерпретации мозгом сигнала из окружающего мира звуковыми сенсорами — ушами. Барабанная перепонка в ухе улавливает высокочастотные изменения давления воздуха, а мозг обрабатывает полученный сигнал. У звука, который слышит человек, существует диапазон — от 16 до 20 кГц. Все, что выше и ниже этих значений, недоступно для человеческого уха.

Звуковые волны — механические колебания, которые рождаются в среде в результате давления на ее частицы. Благодаря наличию кислорода среда на Земле упругая, а череда ее сжатий и растяжений позволяет звуковой волне распространяться в ней. В космосе ситуация иная: отсутствие кислорода делает невозможным распространение звука в привычном понимании.

Как звучит пульсар

В январе 2018 года радиотелескоп «Аресибо» уловил излучение пульсара PSR B1957 + 20 из созвездия Стрелы в момент супервспышки. Поток энергии уничтожил часть поверхности красного карлика, компаньона пульсара по двоичной системе «Черная вдова».

Пульсар — космический источник радио-, оптического, рентгеновского или гамма-излучений, приходящих на Землю в виде периодических всплесков, импульсов. Пульсары представляют собой вращающиеся нейтронные звезды с магнитным полем, которое наклонено к оси вращения, что вызывает модуляцию приходящего на Землю излучения.

Астрофизики из Университета Торонто конвертировали гамма-излучение пульсара в звук, который способен услышать человек, — и получили красивую мелодию, в которой красный карлик будто просит о помощи.

Музыкальное творчество астрофизиков

Чтобы люди услышали излучение небесных тел, ученым приходится транспортировать электромагнитные волны в звуковые. Результатом таких преобразований является творчество астрономов и физиков, а не хаотичный набор звуков, как в случае с записью падения камня, проезжающего поезда или шума моря.

Электромагнитные волны и другие излучения преобразуют в звук по правилам, которые придумывают сами астрофизики. В них мощность излучения или длина волны соответствуют звуку на определенной частоте или высоте. Этот процесс похож на создание светомузыки — когда тому или иному звуку соответствуют вспышка света или затухание.

Впервые астрофизики преобразовали излучение космических тел в звук в 1996 году. Тогда зонд «Галилео» передал на Землю запись электромагнитных волн, излучаемых крупнейшей планетой в Солнечной системе — Юпитером. Спустя десять лет ученые предположили, что в действительности источником волн стали заряженные частицы на спутнике газового гиганта — Ганимеде.

В январе космический аппарат «Юнона» отправил на Землю запись, которая рассказала о планете куда больше, чем запись излучения, исходящего из окрестностей газового гиганта 12-летней давности.

«Галилео» — автоматический космический аппарат НАСА, созданный для исследования Юпитера и его спутников. Аппарат был запущен в 1989 году. В 1995 году он вышел на орбиту Юпитера и проработал до 2003 года. Это был первый аппарат, вышедший на орбиту Юпитера, изучавший планету длительное время и сбросивший в ее атмосферу спускаемый зонд. Станция передала свыше 30 Гб информации, включая 14 тыс. изображений планеты и спутников, а также уникальную информацию об атмосфере Юпитера. Название станции связано с тем, что именно Галилео Галилей открыл четыре спутника Юпитера в 1610 году.

«Юнона», от англ. Juno, Jupiter Polar Orbiter — автоматическая межпланетная станция НАСА, запущенная 5 августа 2011 года для исследования Юпитера. Это второй проект в рамках программы «Новые рубежи». Выход аппарата на полярную орбиту газового гиганта произошел 5 июля 2016 года. Целью миссии является изучение гравитационного и магнитного полей планеты, а также проверка гипотезы о наличии у Юпитера твердого ядра. Кроме того, аппарат должен заняться исследованием атмосферы планеты — определением содержания в ней воды и аммиака, а также построением карты ветров, которые могут достигать скорости в 618 км/час. «Юнона» продолжит изучение районов южного и северного полюсов Юпитера, начатое АМС «Пионер-11» в 1974 году и АМС «Кассини» в 2000 году.

Зонд записал звук, который рождается в точке соприкосновения магнитных полей Юпитера и Солнца. Это область в пространстве, где заряженные частицы подлетают к Юпитеру на огромных скоростях и начинают замедляться, образуя зону повышенной плотности. Исследовательский аппарат записал звук перехода, который длился около двух часов.

Другим звуком сопровождалось прохождение гелиево-водородной плазмы или солнечного ветра через магнитное поле планеты, при котором частота и высота звука зависели от плотности плазмы.

Звук второй по размерам планеты в Солнечной системе, Сатурна, в 1977 году записал зонд «Кассини», находясь в 377 млн км от газового гиганта. Источником радиоволн ученые назвали области полярного сияния на полюсах планеты, пик которого приходится на период перед рассветом и за несколько минут до полуночи. Энерговыделения при этом варьируются от 7 до 124 ГВт, а полярное сияние длится от нескольких минут до часа. Для сравнения, энерговыделение четырех атомных блоков Чернобыльской АЭС составляло 4 ГВт.

Исходящее от Сатурна излучение отличается от радиоволн Юпитера сложной структурой — большим количеством высоких и низких тонов, а также частым изменением частоты звучания.

Звук пролетающей кометы

14 февраля 2011 года космический аппарат НАСА Stardust записал звук пролетающей кометы Tempel 1. Прибор, установленный на спутнике, записал звук ударов о корпус частиц пыли и небольших камней, в потоке которых летела комета. На аудиозаписи слышны 5 тыс. ударов, зафиксированных за 11 минут — столько времени аппарат и комета находились максимально близко друг к другу.

Спустя 3,5 года года аппарат «Филы» с зонда «Розетта» высадился на поверхность кометы Чурюмова — Герасименко и с помощью прибора Rosetta Plasma Consortium (RPC) записал колебания электромагнитных волн в магнитном поле кометы. Комета звучит на частоте 40–50 мГц, а человеческое ухо не способно его воспринять. Чтобы сделать излучение слышимым, исследователи с помощью магнитометра транспонировали эти данные в звук, увеличив их частоту в 10 тыс. раз.  В результате получилось странное чириканье и щелчки.

Спустя год астрофизикам удалось понять, почему комета издает такой звук: дело в потоке заряженных частиц (плазмы), которые бомбардируют комету и вызывают необычные вибрации при прохождении через ее магнитное поле.

Возможно, самый жуткий звук из всех, что можно услышать в космосе, — шум черной дыры. Его воссоздал профессор Массачусетского технического университета Эдвард Морган на основе рентгеновского излучения, исходящего от самой большой черной дыры в Млечном пути — GRS 1915+105 в созвездии Орла.

При транспонировании излучения этого микроквазара в звук получается нота си-бемоль, но находится она на 57 октав ниже обычного звучания и на 47 октав ниже уровня, который может воспринимать человек.

В космосе множество загадок, и многие из них связаны с излучением. Например, астрофизики до сих пор не могут понять природу радиовспышек — ярких импульсов радиоизлучения длительностью в несколько миллисекунд.

Они были зафиксированы впервые в 2007 году группой Дункана Лоримера на австралийском телескопе Паркс. При этом наука не могла точно ответить на вопрос, откуда эти сигналы поступают и что является их источником. Ученые выдвигали множество теорий происхождения этого явления — от излучения сильно намагниченными нейтронными звездами в результате взрыва в сверхмассивных черных дырах до сигналов далеких цивилизаций. Однако до сих пор доподлинно известно лишь то, что они не с Земли.

Вероятно, перевод излучения в звук поможет ответить на некоторые вопросы о происхождении этого и многих других явлений, а мы услышим еще более странные и таинственные звуки Вселенной.

«Радиолокация для всех»: просто о сложном

В начале июня в свет вышла научно-популярная книга «Радиолокация для всех». Коллектив авторов под руководством генконструктора концерна «Вега», члена-корреспондента РАН, Владимира Вербы успешно справился с нелегкой задачей – рассказать просто о сложном.

Радиолокация с момента своего возникновения, в первую очередь, была нацелена на решение военных задач, но сегодня без ее помощи человек не может обходиться и в своей повседневной жизни – это мобильная связь, авиаперелеты, медицинская диагностика и многое другое. Данное издание может заинтересовать даже тех, кто совсем далек от радиотехники. Пролистаем книгу вместе и расскажем вкратце об основных понятиях, физических основах радиолокации и структуре РЛС.

Первые эксперименты: радиоволны в открытом море

Термин «радиолокация» происходит от двух латинских слов: «radiare», которое означает «излучать», и «locatio» – «размещение, расположение». Сложение этих двух слов позволяет трактовать, что радиолокация занимается определением местоположения различных объектов по излученным от них сигналам.

Это самое общее толкование слова «радиолокация». Более точной формулировкой будет следующая. Под радиолокацией понимают область радиоэлектроники, которая занимается разработкой методов и технических устройств (систем), предназначенных для обнаружения и определения координат и параметров движения различных объектов с помощью радиоволн.

С помощью радиолокации обеспечивается решение широкого круга задач, связанных с обнаружением воздушных и наземных объектов (целей), навигацией (обеспечением вождения) различных судов (воздушных и морских), с управлением воздушным и морским движением, управлением средствами ПВО, с обеспечением безопасности движения транспортных средств, с предсказанием возникновения погодных явлений, а также с поражением наземных (морских) и воздушных объектов в любое время суток и в любых метеоусловиях. Помимо этого, основываясь на принципах радиолокации, решаются задачи, связанные с диагностикой организма человека. Как видите, спектр задач, решаемых радиолокацией, достаточно широк несмотря на то, что радиолокация сравнительно молодое научное направление.

Первые упоминания о возможности использования радиоволн для обнаружения различных объектов относятся ко второй половине 90-х годов XIX столетия. В частности, годом рождения радиолокации в России считается 1897-й, когда изобретатель радио Александр Степанович Попов, проводя свои эксперименты в открытом море по установлению связи с помощью беспроводного телеграфа, обнаружил эффект отражения радиоволн. Было это так. Летом 1897 года под руководством А.С. Попова в Финском заливе проводились испытания радиоаппаратуры, изобретенного им беспроволочного телеграфа. В испытаниях принимали участие два морских судна – транспорт «Европа» и крейсер «Азия». На данных судах были установлены приемная и передающая аппаратура, и между ними поддерживалась непрерывная радиосвязь.

Неожиданно между кораблями прошел линейный крейсер «Лейтенант Ильин». Связь между кораблями прервалась. Через некоторое время, когда «Лейтенант Ильин» прошел линию, соединяющую корабли, связь возобновилась. Это «затенение» было замечено испытателями, и в отчете А.С. Попова по результатам экспериментов было отмечено, что появление каких-либо препятствий между передающей и приемной позициями может быть обнаружено как ночью, так и в тумане. Так родилась радиолокация.

Физика процесса: эффект Доплера, или «умное эхо»

Как и любое направление развития науки и техники, радиолокация базируется на некоторых физических основах, позволяющих обеспечивать решение стоящих перед ней задач, а именно: обнаруживать различного рода объекты и определять координаты и параметры их движения с помощью радиоволн.

Использование радиоволн, или, другими словами, электромагнитных колебаний (ЭМК), частотный диапазон которых сосредоточен в пределах от 3 кГц до 300 ГГц, определяет основные преимущества радиолокационных систем (РЛС) перед другими системами локации (оптическими, инфракрасными, ультразвуковыми). В первую очередь, это обусловлено тем, что закономерности распространения радиоволн в однородной среде достаточно стабильны как в любое время суток, так и в любое время года и, следовательно, изменение условий оптической видимости, обусловленных появлением дождя, снега, тумана или изменением времени суток, не нарушает работоспособность РЛС.

Основными закономерностями распространения радиоволн, которые позволяют обнаруживать объекты и измерять координаты и параметры их движения, являются следующие:

– постоянство скорости и прямолинейность распространения радиоволн в однородной среде (при проведении инженерных расчетов скорость распространения радиоволн принимают равной 3·10^–8 м/с;

– способность радиоволн отражаться от различных областей пространства, электрические или магнитные параметры которых отличаются от аналогичных параметров среды распространения;

– изменение частоты принимаемого сигнала по отношению к частоте излученного сигнала при относительном движении источника излучения и приемника радиолокационного сигнала.

Последнее свойство радиоволн в радиолокации называют эффектом Доплера по имени австрийского ученого Кристиана Андреаса Доплера, который в 1842 году теоретически обосновал зависимость частоты колебаний, воспринимаемых наблюдателем, от скорости и направления движения источника волны и наблюдателя относительно друг друга.

В 1848 году эффект Доплера был уточнен французским физиком Арманом Физо, а в 1900 году – экспериментально проверен русским ученым Аристархом Белопольским на лабораторной установке. В этой связи в научно-технической литературе наименование данного эффекта можно встретить под названием «эффект Доплера – Белопольского».

Для проведения процедуры измерения расстояния до цели РЛС излучает в ее направлении зондирующий сигнал. Данный сигнал доходит до объекта, отражается от него и возвращается обратно к РЛС. Поскольку, как отмечалось ранее, скорость распространения радиосигнала в однородной среде постоянная, то для определения дальности до объекта необходимо зафиксировать момент излучения зондирующего сигнала t₀ и момент приема отраженного сигнала от цели t₁. В результате разность (t₁ – t₀) позволяет определить время, в течение которого радиоволна проходит путь от РЛС к цели и обратно, которое равно 2Д, где Д – дальность до объекта (расстояние между РЛС и целью). Разность времен (t₁ – t₀) в радиолокации называют временем запаздывания и обозначают как t_д. В результате при известной величине t_д можно составить равенство 2Д = Сt_д, из которого следует, что дальность до объекта (цели) равна Д = Сt_д/2.

Таким образом, подводя итог процедуре измерения дальности до цели, можно констатировать, что для измерения с помощью РЛС расстояния до цели необходимо определить время запаздывания t_д, которое при известной скорости распространения радиоволн позволяет определить дальность до нее.

Большой процент объектов радиолокационного наблюдения составляют подвижные или движущиеся цели. К таким целям, например, относятся самолеты, вертолеты, автомобили, люди и т. д. Основным отличительным признаком таких объектов является скорость их движения. Выявить эффект движения цели, как отмечалось ранее, можно, опираясь на эффект Доплера, который позволяет определить радиальную скорость движения цели. То есть частота принимаемых РЛС колебаний от цели, двигающейся ей навстречу, возрастает по сравнению со случаем неподвижной цели и уменьшается при удалении цели от РЛС. Данное изменение частоты принимаемого сигнала называют доплеровским смещением частоты. Величина данного смещения зависит от скорости взаимного движения носителя РЛС и цели. Необходимо заметить, что рассмотренные свойства радиоволн будут проявляться вне зависимости от условий оптической видимости в зоне радиолокационного наблюдения.

Основные классы РЛС

Выполнение частной задачи радиолокационного наблюдения, например обнаружения цели или измерения дальности до нее, осуществляется с помощью одноименных радиолокационных устройств – радиолокационного обнаружителя или радиолокационного измерителя дальности соответственно. Совокупность радиолокационных устройств, предназначенных для решения какой-либо общей задачи, например обеспечения перехвата воздушной цели либо поражения наземной цели и т. п., называется радиолокационной системой (РЛС), или радиолокатором. Техническая реализация такой системы обычно именуется радиолокационной станцией, а в англоязычной литературе – радаром.

Источником информации о цели в радиолокации служит радиолокационный сигнал. В зависимости от способов формирования радиолокационного сигнала различают следующие типы РЛС, или методы радиолокации.

1. Активные РЛС, или активный метод радиолокационного наблюдения. При данном методе с помощью РЛС формируется радиосигнал, который излучается в направлении на цель (зондирующий сигнал). В результате взаимодействия зондирующего сигнала с целью образуется отраженный сигнал, который поступает на вход приемника РЛС и затем обрабатывается в данном устройстве в целях извлечения информации о наблюдаемой цели. Данный метод радиолокационного наблюдения получил наибольшее распространение в современных РЛС. Необходимо заметить, что при использовании активного метода устройство формирования радиосигнала (передатчик) и приемник РЛС находятся в одной точке пространства.

2. Активные РЛС с активным ответом. Как и в предыдущем случае, с помощью РЛС формируется радиосигнал, который излучается в направлении на цель (зондирующий сигнал). Однако радиолокационный сигнал формируется не в результате отражения излучаемых электромагнитных колебаний целью, а за счет переизлучения их с помощью специального устройства, именуемого ответчиком-ретранслятором. Данный метод широко используется в системах определения государственной принадлежности наблюдаемых объектов, управления воздушным движением, а также в радионавигационных системах.

3. Полуактивный метод радиолокации, или полуактивные РЛС. При использовании данного метода радиолокационный сигнал формируется, как при активном методе путем отражения зондирующих электромагнитных колебаний от цели. Но передающее устройство (передатчик РЛС) и устройство, принимающее отраженные сигналы (приемник РЛС), разнесены в пространстве. Данный метод, например, широко используется при наведении управляемых ракет класса «воздух – воздух» на поражаемые воздушные цели.

4. Пассивная радиолокация, или пассивный метод радиолокационного наблюдения, основан на приеме собственного радиоизлучения целей. Отличительной особенностью таких систем является наличие в их составе только приемного устройства. Отсутствие необходимости формирования зондирующего колебания делает такие системы высокопомехозащищенными. Данные РЛС широко применяются при пеленгации радиоизлучающих систем противника, например РЛС, входящих в систему управления ПВО противоборствующей стороны.

Таким образом, радиолокационные системы могут быть активными, полуактивными, активными с активным ответом и пассивными. Кроме того, все существующие РЛС можно разделить на следующие основные группы.  

В первую группу входят РЛС класса «воздух – воздух», основной задачей которых является обнаружение, измерение координат и параметров движения воздушных целей. К данным РЛС относятся, например, радиолокационные станции перехвата и прицеливания, устанавливаемые на самолетах-истребителях, либо авиационные РЛС дальнего радиолокационного обнаружения воздушных целей.

Вторую группу составляют РЛС класса «воздух – поверхность». Данные РЛС служат для получения радиолокационного изображения земной поверхности либо информации о координатах и параметрах движения наземных целей. К данным системам относятся, например, РЛС обзора Земли, которые обеспечивают получение радиолокационного изображения поверхности Земли и информации о координатах и параметрах движения наземных целей. В эту группу входят также и РЛС, обеспечивающие радиолокационную разведку наземных объектов и наблюдение малоразмерных наземных целей.

В третью группу входят РЛС класса «поверхность – воздух», основной задачей которых, как и радиолокаторов первой группы, является обнаружение, измерение координат и параметров движения воздушных целей. Однако местом установки таких систем являются либо поверхность Земли, либо объекты наземной и морской техники (подвижные или стационарные). Типичным представителем таких систем являются РЛС обнаружения, входящие в системы управления воздушным движением или противовоздушной обороны страны, а также РЛС, призванные для наблюдения за метеорологической обстановкой.

Четвертую группу составляют РЛС класса «поверхность – поверхность», основной задачей которых является обнаружение, измерение координат и параметров движения наземных целей либо воздушных объектов при перемещении последних по поверхности Земли. Типичным представителем таких систем являются, например, РЛС обзора летного поля, которые входят в системы управления движением самолетов при рулении их по летному полю.

Из приведенных примеров РЛС заявленных классов следует, что на первом месте в названии класса стоит слово, обозначающее место установки радиолокатора, а на втором – слово, определяющее объект, по которому работает РЛС. В частности, например, если речь идет о классе РЛС «поверхность – воздух», то это значит, что РЛС находится на земной поверхности, а объектами ее наблюдения являются воздушные цели.

Кроме отмеченных, существует еще одна группа РЛС, которые строятся по многофункциональному принципу и объединяют в себе решение задач, например, возлагаемых как на радиолокационные системы класса «воздух – воздух», так и на системы класса «воздух – поверхность». Другими словами, данные РЛС объединяют в себе функции радиолокаторов различных классов. Такими, например, являются бортовые РЛС, устанавливаемые на современные истребители.

В то же время необходимо отметить, что, несмотря на проведенное выше разделение РЛС на классы, существуют специальные РЛС, которые строятся под решение специфических задач и под данное разделение на классы не подпадают. Например, РЛС, решающие задачи диагностики состояния организма человека либо наблюдения объектов, скрытых за преградами, либо наблюдения космических объектов и т.п. Но в целом приведенная классификация позволяет разделить все существующие РЛС по функциональному предназначению.

Таким образом, радиолокационные системы делятся на пять больших классов: РЛС класса «воздух – воздух», РЛС класса «воздух – поверхность», РЛС класса «поверхность – воздух», РЛС класса «поверхность – поверхность» и многофункциональные РЛС.

Как «искусственный интеллект» ищет цель

Состав элементов радиолокационной системы, конечно же, зависит от назначения системы и задач, решение которых возлагается на нее. Тем не менее можно рассмотреть некоторую обобщенную структуру РЛС и рассказать о предназначении элементов такого радиолокатора.

Представим структурную схему гипотетической РЛС, в основу работы которой положен активный метод радиолокации при импульсном режиме излучения, то есть с использованием импульсных зондирующих сигналов в виде чередующихся во времени отрезков колебаний.

На данной структурной схеме можно представить шесть основных элементов типовой РЛС, которые будут иметь место вне зависимости от принципов ее построения, – передатчик (ПРД), приемник (ПРМ), антенная система (АНТ), антенный переключатель (АП), система управления и синхронизации, система обработки.

Передатчик, или передающий тракт РЛС, обеспечивает формирование зондирующего радиосигнала, усиление его до требуемого уровня мощности и передачу в антенную систему. Антенна в импульсном радиолокаторе работает как на передачу, так и на прием. Переключение антенны из режима излучения в режим приема обеспечивается с помощью антенного переключателя, который управляется сигналами системы управления и синхронизации.

Приемник РЛС обеспечивает предварительное преобразование принятого сигнала. Во-первых, осуществляет доведение уровня принятого сигнала до необходимого значения для успешной работы последующих узлов радиолокатора. Во-вторых, осуществляет преобразование (чаще уменьшение) несущей частоты принимаемого сигнала для снижения требований к элементам системы обработки. В-третьих, обеспечивает предварительную селекцию полезного сигнала (сигнала, отраженного от цели) из сигналов помех, которые действуют одновременно с полезным сигналом.

После предварительного преобразования в приемнике сигнал поступает в систему обработки, в которой решаются задачи по выделению из принятого сигнала информации о цели. Система обработки в современных РЛС представляет собой цифровую вычислительную систему, подобную обычному компьютеру или совокупности компьютеров. Поэтому данный элемент РЛС часто еще называют цифровой системой обработки.

Необходимо заметить, совокупность алгоритмов, закладываемых в систему обработки, определяет возможности РЛС и качество решения задач радиолокационного приема радиолокатором. Часто говорят, что система обработки определяет «интеллект» РЛС. Хотя термин «интеллект», конечно же, применим только к человеку. Однако современные технологии позволяют создавать технические системы, например, роботы, обладающие искусственным интеллектом. Современный уровень разработки алгоритмов в РЛС таков, что термин «искусственный интеллект» вполне применим и к современным радиолокаторам.

Подробнее о радиолокационных системах, их применении и перспективах читайте в книге «Радиолокация для всех» (В.С. Верба, К.Ю. Гаврилов, А.Р. Ильчук, Б.Г. Татарский, А.А. Филатов / под редакцией члена-корреспондента РАН В.С. Вербы).

Коровы, фонари и «умные» ворота — 8 применений RFID-меток в бизнесе

Каждый день мы сталкиваемся с несколькими десятками RFID-меток. Эксперты рассказали, какие задачи решает радиочастотная идентификация — от урбанистики до животноводства

Об экспертах:

• Алексей Елин, руководитель филиала БИТ.Wi-Fi+AutoID компании «Первый Бит».
• Николай Исаков, независимый эксперт по внедрению инноваций и RFID-технологий.
• Дмитрий Филонов, руководитель лаборатории радиофотоники Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.

Что такое RFID

RFID-метка на неодимовых магнитах — можно использовать многократно или зафиксировать метизами базовую модель без магнитов. (Фото: Силтэк)

RFID — это радиочастотная идентификация, технология, при помощи которой можно идентифицировать любые объекты на расстоянии от пары сантиметров до 300 метров. Метки RFID практически невозможно подделать, поэтому они отлично подходят для отслеживания и контроля подлинности материальных активов.

В основе технологии лежат радиоволны различных частот — от 125 КГц (LF) до 960 МГц (UHF). Обычно метке не нужен аккумулятор — она активируется при получении сигнала со считывателя, но существуют и активные метки, которые сами периодически излучают волны благодаря подведенному к ним питанию. Подвидом активных меток являются чипы NFC, позволяющие смартфонам считывать и эмулировать пластиковые карты.

Дмитрий Филонов, руководитель лаборатории радиофотоники Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ:

«Традиционные методы идентификации подразумевают наличие визуального контакта между объектом и считывателем, например, камера вашего телефона и QR-код, или сканер в магазине и код EAN13 на товаре или Datamatrix при маркировке. При этом сканируется в большинстве случаев всего один код.

Иногда требуется идентификация без прямой видимости, причем сразу нескольких объектов. С этой задачей помогают справиться технологии радиочастотной идентификации, они же RFID. Здесь используются метки, которые глобально делятся на два типа. Активные (с источником питания внутри для увеличения дальности считывания) и пассивные, работающие от энергии, полученной от считывателя.

При считывании метка может не находиться в прямой видимости относительно считывателя. Радиосигнал может проходить через разные материалы и объекты, например картон, стекло, пластик, кожа.

Сферы применения систем радиочастотной идентификации обширны и среди всего прочего используются для защиты лекарственных препаратов и ценных товаров от подделок с хранением серийного номера, для контроля доступа, оплаты, чипирования животных, на умных складах и широко используется в ритейле одежды».

В правильных руках RFID становится мощным инструментом для решения самых разных задач. Однако, любое внедрение RFID — это уникальный проект, адаптированный под конкретные бизнес-процессы, и его успех целиком зависит от их продуманности и отточенности.

С чем поможет эта технология

Быстрый поиск секторов на уличных складах

Фото: Первый Бит

На открытых производственных площадках RFID позволяет ориентироваться, вне зависимости от условий видимости. RFID-метки, расположенные на столбах, помогут находить сектора с нужным товаром даже под снегом или в непогоду, не тратя время на поиск визуальных ориентиров.

В таком сценарии каждая метка является аналогом таблички с адресом дома, с той разницей, что найти ее можно, ориентируясь на карту и свойства сигнала. При этом сведения о местоположении необходимого сектора должны храниться в складской системе.

Маркировка секторов под открытым небом — история динамическая: в любой момент можно расширить площадь, переделать схему проходов, перевезти все в другое место и расставить там заново.

Простая и точная инвентаризация

Миниатюрная RFID-метка, интегрированная в пластиковую пломбу. (Фото: Первый Бит)

Все компании регулярно проходят инвентаризацию, в том числе и материальных средств. Идентификация с помощью радиометок может кардинально ускорить этот процесс и сократить трудозатраты инвентаризационной комиссии. Если обычная инвентаризация без какой-либо маркировки занимает в компании несколько недель, то со RFID-инструментами даже один сотрудник может провести ее за сутки — в отличие от обычной маркировки с помощью штрихкода, для чтения радиометки не требуется визуальный контакт.

Так, агропромышленная компания «Истоки» использует RFID-пломбы для оперативного учета средств защиты растений. Это позволяет им контролировать перемещения и расход канистр, не боясь непогоды, неэффективного расхода и махинаций кладовщиков.

Умная городская среда и ее обслуживание

RFID-метка специальной формы под углом для считывания на высоте. (Фото: Первый Бит)

Если пройтись по московским дворам, можно заметить пластиковые прямоугольники на фонарных столбах, расположенные на высоте в 3–5 метров. Это RFID-метки, считывая которые, коммунальщики узнают всю историю этого конкретного столба — когда его поставили, когда в последний раз меняли лампочку и прочее.

Помимо наружного размещения RFID-метки можно заливать прямо в бетон, помечая таким образом любые малые архитектурные формы. Это решает сразу несколько задач: защищает от некачественных подделок, отслеживает состояние объектов и регулярность ухода за ними. При этом в самой метке должен храниться только уникальный серийный номер, а для детальной информации есть внешние базы данных.

Контроль качества на производстве

Стальная огнеустойчивая RFID-метка для маркировки крупных металлических объектов, работающих в экстремальных условиях. (Фото: Силтэк)

Для отслеживания товаров во время обработки и производства RFID подходит только в исключительных случаях. Дело в том, что тепловому, химическому или интенсивному физическому воздействию можно подвергать только дорогие метки, специально приспособленные к экстремальным условиям.

Бюджетная RFID-метка с простой фиксацией на одном метизе. (Фото: Первый Бит)

Однако, технология отлично подходит для маркировки средств производства — станков, инструментов, оборачиваемой тары. Если вживлять метки прямо на заводе-производителе, работники завода-эксплуататора даже через десятки лет смогут узнать, кто и когда сделал конкретное изделие и сколько оно уже успело отработать.

В Приморском крае таким образом промаркировали мусорные контейнеры. Операторы мусоровозов и проверяющие считывают RFID-метки мобильными сканерами и видят всю информацию о конкретном контейнере — собственник, объем, плановые и фактические графики вывоза мусора. Цифровизация вывоза мусора помогает властям региона решать проблемы с переполнением полигонов.

Техническое обслуживание и ремонт

RFID удобны для организации и планирования технического обслуживания и ремонта (ТОиР). Отсканировав метку, инспекторы сразу увидят историю обслуживания и ремонтов конкретного объекта, даже если его местоположение изменилось. Также можно узнавать и имя сотрудника, ответственного за последний ремонт или проверку — чтобы понять, кто именно не заметил какую-либо неисправность.

Еще это действенный способ контроля за плановыми обходами. В отличие от QR-кодов, метку нельзя скопировать — а значит, «зачесть» связанный с ней этап процесса ТОиР не получится, если не активировать ее считывателем.

Подобную систему внедрил ПАО «Северсталь», это заметно улучшило качество техобслуживания на их предприятиях. Простои из-за некачественного обслуживания сократились в несколько раз, а дефекты в продукции сотрудники находят на более ранних стадиях.

Животноводство

Ушная RFID-бирка для животных. (Фото: Первый Бит)

На фермерских хозяйствах RFID удобно использовать для учета поголовья. Раньше для этих целей применяли технологию LF, но сейчас наиболее эффективно использовать метки UHF. Чипы можно размещать на ушных бирках или в специальных ошейниках, которые животные сами снять не в состоянии.

Радиоизлучение никак не влияет на здоровье и самочувствие животных, а польза от использования RFID огромная — больше не нужно пересчитывать все стадо вручную, при каждом заходе в вольер система автоматически считает все чипы и сообщит, все ли на месте.

RFID используют на многих сельскохозяйственных предприятиях. Например, на ферме М2 в подмосковной деревне Чертаново UHF-чипами заменили ненадежные ушные бирки с номерами. Теперь работники могут узнавать всю информацию о животных, даже не подходя к ним вплотную — метки считываются с расстояния в 2,5–3 метра без всяких помех.

Уникальность меток позволяет точно учитывать информацию о прививках и возрасте скота, и даже следить за тем, кто сколько съедает корма и дает молока. Так можно вовремя заметить нетипичное поведение животного и обратить на это внимание ветеринаров.

Аренда

Основными плюсами RFID для маркировки выдаваемых в аренду предметов являются скорость считывания и невозможность обмана. Арендодатель точно будет знать, что ему принесли ту же вещь, которую забирали, и почти не потратит время на регистрацию возвратов.

Но есть и минусы — необходимость получения лицензии на использование радиоволн в конкретном помещении, особенности работы RFID в присутствии металлов, жидкостей и других специфических материалов, вроде карбона.

Контроль доступа

Использование RFID-меток позволяет внедрять автоматизированные системы контроля и управления доступом для автотранспорта. Они сканируют пространство перед воротами, замечают расположенную под лобовом стеклом подъезжающей машины метку и посылают автоматическим воротам сигнал к открытию. В итоге снижаются среднее время проезда машин и нагрузка на охрану.

Такая технология используется на платных дорогах, например, для проезда по трассе М11 «Москва — Санкт-Петербург». Водитель может купить или арендовать транспондер для оплаты проезда. Это бортовое электронное устройство позволяет безостановочно проезжать пункты взимания платы по выделенным полосам и производить оплату в автоматическом режиме.

Другие применения

Также RFID — отличный способ контроля прав сотрудников или клиентов. К оснащенной радиометкой карте невозможно сделать дубликат. История знает немало случаев, когда «скидочные» штрихкоды копировались и редактировались, что приносило магазинам огромные убытки. С радиочастотной идентификацией такие ситуации невозможны.

RFID-ридеры, расположенные на железнодорожных путях. (Фото: Первый Бит)

Дмитрий Филонов:
Для повсеместного использования технологии RFID разработчикам нужно понять, как уменьшить цену меток и при этом увеличить дальность считывания. Необходимо конструировать метки так, чтобы, не увеличивая мощность излучателя, увеличивать дальность считывания. Это важно для проезда по платной дороге или поиска предметов на улице на расстоянии, или же при считывании с воздуха. Нужно также улучшать защиту, чтобы информацию с метки нельзя было перехватить или украсть.

Компоненты решения на основе RFID-технологии составляют ридеры, метки и программное обеспечение. Большая часть ридеров и меток в мире китайского производства. В России также есть производители, есть потенциал для импортозамещения.

На протяжении последних пяти лет мы, ученые из МФТИ, совместно с Университетом ИТМО и Тель-Авивским университетом, разрабатываем подходы, как можно решить различные задачи с помощью этой технологии и предлагаем концептуально новые решения — например, современные подходы, аддитивные технологии, работа с метаматериалами и керамикой, все это может менять конфигурацию и возможности RFID, что делает перспективы этой технологии неограниченными.

RFID — это гибкая технология, а не коробочное решение. Поэтому с ее помощью можно реализовывать самые разнообразные проекты, но при этом их успешность напрямую зависит от состояния дел в компании, понимания собственных процессов, приоритетов и задач.

RFID приспосабливали для навигации тепловозов, автоматической проверки содержимого складов, комплементарных антикражных систем и многого другого. Однако, это все — уникальные проекты, работающие только в конкретной компании, с отлаженными бизнес-процессами в рамках определенных условий и бюджетов. Как нет двух одинаковых снежинок, так не может быть и двух одинаковых внедрений RFID.

Китайский марсоход провёл подземную геологическую съёмку и обнаружил следы древнего потопа

Марсоход Zhurong во время движения по марсианской Равнине Утопия провёл глубинную радарную и радиоволновую съёмку марсианских недр на глубину до 100 метров. Он обнаружил как минимум два геологических пласта, относящихся к разным эпохам. Вероятно, пласты сформировались примерно три и полтора миллиарда лет назад в результате действия «марсианских потопов» — потоков воды, способных переносить крупные булыжники.

Китайский аппарат Zhurong высадился на Марс в мае 2021 года. С тех пор он проделал путь около 1100 метров по бассейну Долины Утопия (Utopia Planum) почти на экваторе — древнему ударному кратеру, который предположительно мог быть океаном некогда в отдалённом геологическом прошлом. Марсоход оснащён глубинным радаром, включённым постоянно во время движения робота. Радар может «просвечивать» грунт на глубину до десяти метров, как и аналогичный инструмент Perseverance. Также на марсоходе есть передатчик и приёмник низкочастотных радиоволн. Такие волны могут проникать в грунт на глубину до 100 метров, но разрешающая способность такого прибора намного ниже, чем у георадара.

Волны радиодиапазона и радарное излучение обеспечивает комбинированное радарное устройство марсохода — RoPeR (Rover Penetrating Radar), в котором есть два частотных канала. Высокочастотный канал работает в диапазоне 450—2150 МГц, а  низкочастотный использует интервал 15—95 МГц. Пространственное разрешение устройства, использующего электромагнитные волны, определяется длиной волны: прибор может «увидеть» только структуры, сопоставимые по размеру или большие, чем характерные длины волн. Соответственно низкочастотный и длинноволновой канал будет иметь меньшее разрешение, но зато излучение может проникнуть в землю глубже. Напомним, что длина λ и частота электромагнитной волны ν в вакууме связаны соотношением обратной пропорциональности: λ = c/ν, где c — скорость света (3 •10⁸ м/с), поэтому, например, радиочастота 50 МГц отвечает длине волны 6 метров, а «радарная» частота 1000 МГц — 30 сантиметров. В веществе длина волны может немного изменяться, но для нас пока важен только порядок величины. «Классическая» радарная съёмка отвечает высокочастотному каналу с более короткими длинами волн (десятки сантиметров). Такого же плана прибор на марсоходе Perseverance недавно помог провести первую глубинную съёмку Марса, просветив геологические структуры вниз на глубину около 15 метров — см. про это отдельную недавнюю статью. Его аналог на китайском марсоходе имеет сопоставимые глубины проникновения 3—10 метров в зависимости от состава пород. Соответственно новый результат Zhurong — геологическая съёмка низкочастотным устройством, с худшим разрешением, но зато на глубинах около 80 метров. Статья о результатах исследования недр Марса на Равнине Утопия в сентябре 2022 года вышла в Nature.

Радарная и радиосъёмка выявила по меньшей мере два геологических слоя на глубинах, до которых достают инструменты. Подошва («дно» на языке геологов) первого слоя находится на глубине от 10 до 30 метров, а второй уходит на глубины от 30 до 80 метров. Ни один из этих слоёв не похож на водосодержащий — иначе наблюдалось бы резкое ослабление сигнала при прохождении сквозь него.

Ни радарное излучение, ни радиоволны пока не могут уверенно указать, идёт ли речь о горной породе, слое льда или лаве. Поэтому реконструкция глубинного строения на пути марсохода опирается ещё и на теоретические модели (и разумеется, на земные аналогии). По мнению геологов, структура более глубокого слоя сформировалась при наводнении примерно три миллиарда лет назад, и она отражает характерное строение таких пород, знакомое на Земле: снизу породу составляет конгломерат (сцементированная масса) из крупных камней, а на них осаждался мелкий обломочный материал и камешки вроде щебня и гальки. В геологии такая структура называется градационной слоистостью (с уменьшением зернистости вверх по разрезу), или fining up sequence, и её образование достаточно интуитивно: первым на дно водоёма оседает более крупный материал типа булыжников, а уже поверх него — частицы помельче, вплоть до глинистых частиц. Но отметим, что это не единственный механизм, по которому на Земле может образоваться именно такая структура. Вывод о размерах камней и их изменении с глубиной по данным радарной съёмки, разумеется, тоже косвенный. К такому заключению можно прийти, измеряя вариации различных параметров на определённой глубине — в частности, степени отражения радарного сигнала. Чем больше разброс, тем более разнородный материал находится на этой глубине. Сильный разброс может означать, что мы имеем дело с конгломератом — отдельные камни утоплены в цементный материал, а по величине вариаций можно сделать вывод и о статистическом распределении камней по размерам.

Для образования такой геологической структуры энергия потока воды должна быть достаточно высокой, чтобы он мог переносить крупные булыжники. Предполагается, что верхний слой образовался в результате действия похожего механизма, но намного позже — примерно 1,6 миллиарда лет назад. Исследования показывают, что эти периоды характеризуются интенсивной гляциальной активностью, то есть образованием и перемещением ледников и сопутствующими процессами. Об исследовании перемещения ледников на древнем Марсе мы уже писали ранее. В принципе нельзя исключать и другое объяснение образования обеих структур — интенсивный вулканизм с перемещением потоков лавы и образованием базальтовых плато. Но особых вулканических катаклизмов, которые в принципе могли бы сформировать похожие геологические структуры, по мнению планетологов, в периоды формирования обоих слоёв на месте работы марсохода не наблюдалось. Гипотеза о марсианских потопах, таким образом, выглядит привлекательной, тем более она подтверждается данными орбитальных аппаратов, исследующих древние русла рек. В этом случае марсоход Zhurong мог обнаружить такие погребённые структуры, то есть следы геологических процессов, скрытые более поздними пластами.

Подробнее о посадке марсохода Zhurong и китайской программе исследования Марса см. статью по ссылке.

Космос

РАДИО ENERGY 104.2 FM — слушай бесплатное радио онлайн

в студииDJ Дима Климов

18+

Слушать эфир

• TRIPLO MAX
  I Wanna Love You

• BOMBA ESTEREO & MANU CHAO
  Me Duele

• Olivia ADDAMS & Dylan FUENTES
  Telepathy

• Gabry PONTE & Conor MAYNARD & JAYOVER
  Another Night

• MINELLI
  Confused

• Ava Max
  Million Dollar Baby

• KEYLASH
  Tonight

• SLIDER & MAGNIT
  Stacked

• КDDK
  Heartbreaker

• SWANKY TUNES & JEDDAK
  Angels (Love Is the Answer)

• Elton JOHN & Britney SPEARS
  Hold Me Closer

• David GUETTA & Bebe REXHA
  I Am Good (Blue)

• MEDUZA & James CARTER & Elley DUHE & FAST BOY
  Bad Memories

• Olivia ADDAMS
  Alexa, Skip To Friday

• DJ QUBA & SANDRA K
  Eins Zwei Polizei

• ONE REPUBLIC
  I Ain’t Worried

• TWOCOLORS
  Heavy Metal Love

• Robert CRISTIAN & Alis SHUKA
  In The End

• BRAAHEIM
  Mr. Vain

• Tove LO
  2 Die 4

• BLACKBEAR
  At My Worst

• MINELLI & R3HAB
  Deep Sea

• Olivia ADDAMS
  Fool Me Once

• EVEN THE FOE
  9 Summers (Rompasso rmx)

• Andres NEWMAN & ABIGAIL
  Now We Are Free

• Mario JOY
  Tranquila

• MOTI & DES3ETT
  La Salinas

• DJ KATCH & Emy PEREZ & DAYVI
  Rumba

• NEJ
  Paro

• TIESTO & CHARLI XCX
  Hot In It

Найти
в эфире

дата

время

• RAYE
  Natalie Dont

• Travis SCOTT & HVME
  Goosebumps (rmx)

• MINELLI
  Confused

• IMAGINE DRAGONS
  Bones

• SHAKIRA & Rauw ALEJANDRO
  Te Felicito

• SOUND OF LEGEND
  Sweet Dreams (Are Made Of This)

• GLASS ANIMALS
  Heat Waves

• Olivia ADDAMS
  Fool Me Once

• EMINEM ft. RIHANNA
  Love The Way You Lie

• David GUETTA & Bebe REXHA
  I Am Good (Blue)

• ATB & TOPIC & A7S
  Your Love (9 PM)

• DOJA CAT
  Say So

• Robin SCHULZ & David GUETTA
  On Repeat

• The BLACK EYED PEAS & SHAKIRA & David GUETTA
  Don’t You Worry

• FILATOV & KARAS & BUSY REMO
  Au Revoir

• HURTS
  Wonderful Life (Freemasons rmx)

• Tove LO
  2 Die 4

• Alis SHUKA
  Not About Us (Byjoelmichael rmx)

• MEDUZA & James CARTER & Elley DUHE & FAST BOY
  Bad Memories

• Keanu SILVA & Don DIABLO
  King Of My Castle

• ONE REPUBLIC
  I Ain’t Worried

• Olivia ADDAMS & Dylan FUENTES
  Telepathy

• MINELLI & R3HAB
  Deep Sea

• ALOK & Ilkay SENCAN & Tove LO
  Dont Say Goodbye

• GLOBAL DEEJAYS
  The Sound Of San Francisco (clubhouse rmx)

• INNA
  Flashbacks

• TWOCOLORS
  Heavy Metal Love

• MARUV & BOOSIN
  I Want You

• MANESKIN
  Supermodel

• Alan WALKER & ISAK
  Sorry (Albert Vishi rmx)

• BLACKBEAR
  At My Worst

• MINELLI & R3HAB
  Deep Sea

• HOLY MOLLY
  Watch Me

• Gabry PONTE & DADDY DJ
  We Could Be Together

• Alan WALKER
  The Drum

• YOUNOTUS
  I Swear

• Nessa BARRETT
  Dying On The Inside

• PURPLE DISCO MACHINE & SOPHIE AND THE GIANTS
  In The Dark

• MINELLI
  MMM

• CKAY
  Emiliana

• 30

  Tom GREGORY
  Footprints

• 29

  Tove LO
  How Long

• 28

  Jaymes YOUNG
  Infinity (Pretty Young rmx)

• 27

  Nathan Dawe & Ella HENDERSON
  21 Reasons

• 26

  The BLACK EYED PEAS & SHAKIRA & David GUETTA
  Don’t You Worry

• 25

  David GUETTA & Bebe REXHA
  I Am Good (Blue)

• 24

  IMAGINE DRAGONS
  Sharks

• 23

  James HYPE & Miggy DELA ROSA
  Ferrari

• 22

  ONE REPUBLIC
  I Ain’t Worried

• 21

  Elton JOHN & Britney SPEARS
  Hold Me Closer

• 20

  MEDUZA & James CARTER & Elley DUHE & FAST BOY
  Bad Memories

• 19

  TWOCOLORS & Pascal LETOUBLON
  Break Up

• 18

  Rompasso & BANDANA
  Insanity

• 17

  BARTON
  Running Up That Hill

• 16

  IMANBEK
  Belly Dancer

• 15

  Robin SCHULZ & David GUETTA
  On Repeat

• 14

  RAFFA FL
  Ritmo

• 13

  IMAGINE DRAGONS
  Bones

• 12

  KLANGKARUSSELL
  Home

• 11

  TWOCOLORS
  Heavy Metal Love

• 10

  Robert CRISTIAN & Alis SHUKA
  In The End

• 9

  DJ QUBA & SANDRA K
  Eins Zwei Polizei

• 8

  MINELLI & R3HAB
  Deep Sea

• 7

  Nessa BARRETT
  Dying On The Inside

• 6

  PURPLE DISCO MACHINE & SOPHIE AND THE GIANTS
  In The Dark

• 5

  Jason DERULO & DE LA GHETTO & Sofia REYES
  1, 2, 3

• 4

  MANESKIN
  Supermodel

• 3

  Olivia ADDAMS
  Fool Me Once

• 2

  SHAKIRA & Rauw ALEJANDRO
  Te Felicito

• 1

  Tove LO
  2 Die 4

• Mari FERRARI

• SIA

• 21 SAVAGE

• IMAGINE DRAGONS

• OFENBACH

• ZAYN

• Charlie PUTH

• LP

• HURTS

• Axwell Λ Ingrosso

• Robin SCHULZ

• The Weeknd

• Эд Ширан проводит время в компании покемонов в клипе “Celestial”

• Маргарет Куолли появилась в новом трейлере фильма «Звёзды в полдень»

• Теннисист Рафаэль Надаль впервые станет отцом

• Вышел трейлер хоррора «Целиком и полностью» с Тимоте Шаламе и Тейлор Расселл

• Вышел дебютный трейлер фильма о Джонни Деппе и Эмбер Хёрд

• Радио ENERGY отмечает 16 лет

• Хью Джекман снимется в «Дедпуле-3»

• Новый альбом Blackpink возглавил чарт Billboard 200

• HBO показал главных персонажей в трейлере сериала “The Last of Us”

• Галь Гадот сыграла главную роль в триллере «Каменное сердце»

• Kid Cudi анонсировал новую пластинку “Entergalactic”

• Рианна даст первый концерт за пять лет

• ENERGY WEEKEND: как затусить со звёздами? Мари Краймбрери, Mary Gu, Ваня Дмитриенко на пляже!

• NRJ Weekend 2022

• Energy In The Mountain 2022: Gayazovs Brothers, Звонкий, Galibri & Mavik, Саймон Шоу и Джойстики

• Galibri & Mavik: Карнавал, Федерико Феллини на Energy In The Mountain 2022

• Радио ENERGY — 15 правил успеха. Учись у лучших!

• Little Big, Джиган, Gayazovs Brothers, Артур Пирожков, Pokrov, The Hatters — NRJ 15 лет в России!

• NILETTO, BITTUEV — Быть Собой ( Live @ Радио ENERGY )

• GAYAZOV$ BROTHER$ — Малиновая лада (Live @ Радио ENERGY)

• Люся Чеботина — Солнце Монако (Live @ Радио ENERGY)

• Джарахов — Бегу По Кругу (Live @ Радио ENERGY)

• MARUV — Rich B*tch (Live @ Радио ENERGY)

• MARUV & The Hatters — Bullet (Live @ Радио ENERGY)

• COLDPLAY: про космическую музыку, 10-минутном треке «Coloratura » и про коллабу с BTS

• MIA BOYKA, Konfuz — Капкан (Live @ Радио ENERGY)

• GAVRILINA — Всё Равно (Live @ Радио ENERGY)

• ZAPRAVKA — Как Джиган (Live @ Радио ENERGY)

• Andro feat. Andy Panda — Подруга (Live @ Радио ENERGY)

• Dabro — Услышит весь район (Live @ Радио ENERGY)

• escape, Даня Милохин — so low (Live @ Радио ENERGY)

• ELMAN — Атлантида (Live @ Радио ENERGY)

электромагнитное излучение | Спектр, примеры и типы

фотосинтез

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Джеймс Клерк Максвелл Христиан Гюйгенс Томас Янг Хендрик Антон Лоренц Франсуа Араго

Похожие темы:

легкий свечение рентгеновский снимок фотоэлектрический эффект гамма-луч

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

электромагнитное излучение , в классической физике поток энергии с универсальной скоростью света через свободное пространство или через материальную среду в виде электрических и магнитных полей, образующих электромагнитные волны, такие как радиоволны, видимый свет , и гамма-излучение. В такой волне переменные во времени электрическое и магнитное поля взаимно связаны друг с другом под прямым углом и перпендикулярно направлению движения. Электромагнитная волна характеризуется своей интенсивностью и частотой ν изменения во времени электрического и магнитного полей.

С точки зрения современной квантовой теории электромагнитное излучение представляет собой поток фотонов (также называемых световыми квантами) в пространстве. Фотоны — это сгустки энергии ч ν, которые всегда движутся со всемирной скоростью света. Символ ч — это постоянная Планка, а значение ν такое же, как у частоты электромагнитной волны классической теории. Фотоны с одинаковой энергией ч ν все одинаковы, и их числовая плотность соответствует интенсивности излучения. Электромагнитное излучение демонстрирует множество явлений, поскольку оно взаимодействует с заряженными частицами в атомах, молекулах и более крупных объектах материи. Эти явления, а также способы создания и наблюдения электромагнитного излучения, способ его возникновения в природе и его технологическое использование зависят от его частоты ν. Спектр частот электромагнитного излучения простирается от очень низких значений в диапазоне радиоволн, телевизионных волн и микроволн до видимого света и далее до значительно более высоких значений ультрафиолетового света, рентгеновских лучей и гамма-лучей.

В этой статье обсуждаются основные свойства и поведение электромагнитного излучения, а также его различные формы, включая их источники, отличительные характеристики и практические применения. В статье также прослеживается развитие как классической, так и квантовой теории излучения.

Общие соображения

Возникновение и значение

Около 0,01 процента массы/энергии всей вселенной проявляется в виде электромагнитного излучения. В нее погружена вся жизнь человека, а современные технологии связи и медицинские услуги особенно зависят от той или иной ее формы. Фактически все живые существа на Земле зависят от электромагнитного излучения, получаемого от Солнца, и от преобразования солнечной энергии путем фотосинтеза в растительную жизнь или путем биосинтеза в зоопланктон, что является основным этапом пищевой цепи в океанах. Глаза многих животных, в том числе и человека, приспособлены к тому, чтобы быть чувствительными и, следовательно, видеть наиболее обильную часть электромагнитного излучения Солнца, а именно свет, который составляет видимую часть его широкого диапазона частот. Зеленые растения также обладают высокой чувствительностью к максимальной интенсивности солнечного электромагнитного излучения, которое поглощается веществом, называемым хлорофиллом, которое необходимо для роста растений посредством фотосинтеза.

Britannica Quiz

Matter and More Quiz

Физика, согласно Britannica, фокусируется на «структуре материи и взаимодействиях между фундаментальными составляющими наблюдаемой Вселенной». Проверьте, как много вы знаете о материи и многом другом, с помощью этой викторины.

Практически все виды топлива, которые использует современное общество — газ, нефть и уголь — представляют собой накопленные формы энергии, полученные от Солнца в виде электромагнитного излучения миллионы лет назад. Только энергия ядерных реакторов не исходит от Солнца.

Повседневная жизнь пронизана искусственно созданным электромагнитным излучением: пища нагревается в микроволновых печах, самолеты управляются радиолокационными волнами, телевизоры принимают электромагнитные волны, передаваемые радиовещательными станциями, а инфракрасные волны обогревателей обеспечивают тепло. Инфракрасные волны также излучаются и принимаются камерами с автоматической самофокусировкой, которые в электронном виде измеряют и устанавливают правильное расстояние до объекта, который нужно сфотографировать. Как только солнце садится, включаются лампы накаливания или люминесцентные лампы для искусственного освещения, и города ярко светятся разноцветными люминесцентными и неоновыми лампами рекламных вывесок. Знакомо также ультрафиолетовое излучение, которое глаза не видят, но действие которого ощущается как боль от солнечного ожога. Ультрафиолетовый свет представляет собой разновидность электромагнитного излучения, которое может быть опасным для жизни. То же самое относится и к рентгеновским лучам, которые важны в медицине, поскольку позволяют врачам наблюдать за внутренними частями тела, но воздействие которых должно быть сведено к минимуму. Менее известны гамма-лучи, возникающие в результате ядерных реакций и радиоактивного распада и являющиеся частью вредного высокоэнергетического излучения радиоактивных материалов и ядерного оружия.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Что радиоволны говорят нам о Вселенной? · Frontiers for Young Minds

Abstract

Радиоастрономия началась в 1933 году, когда инженер по имени Карл Янски случайно обнаружил, что радиоволны исходят не только от изобретений, которые мы создаем, но и от природных материалов в космосе. С тех пор астрономы строили все более совершенные телескопы, чтобы находить эти космические радиоволны и узнавать больше о том, откуда они исходят и что они могут рассказать нам о Вселенной. В то время как ученые могут многое узнать из видимого света, который они обнаруживают с помощью обычных телескопов, они могут обнаруживать различные объекты и события, такие как черные дыры, формирующиеся звезды, планеты в процессе рождения, умирающие звезды и многое другое, используя радиотелескопы. Вместе телескопы, которые могут видеть различные виды волн — от радиоволн до волн видимого света и гамма-лучей — дают более полную картину Вселенной, чем любой тип телескопа сам по себе.

Когда вы смотрите на ночное небо, вы видите яркие огни звезд. Если вы живете в темном месте вдали от городов, вы можете увидеть их тысячи. Но отдельные точки, которые вы видите, — это все рядом с звездами. Еще около 100 миллиардов звезд существуют только в нашей галактике, которую называют Млечный Путь. По мнению астрономов, помимо Млечного Пути существует еще около 100 миллиардов галактик (каждая со своими 100 миллиардами звезд). Почти все эти звезды невидимы для вашего глаза, который не может видеть тусклый свет далеких звезд. Ваши глаза пропускают и другие вещи. Видимый свет, который могут видеть ваши глаза, — это лишь крошечная часть того, что астрономы называют « электромагнитный спектр », весь спектр различных световых волн, которые существуют. Электромагнитный спектр также включает гамма-лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовое излучение, инфракрасное излучение, микроволны и радиоволны. Поскольку человеческий глаз может видеть только видимый свет, нам приходится строить специальные телескопы, чтобы улавливать остальную часть этого «спектра», а затем превращать их в изображения и графики, которые мы можем видеть.

Что такое радиоволна?

Свет состоит из мельчайших частиц, называемых « фотонов ». Фотоны в видимом свете имеют среднее количество энергии. Когда у фотонов немного больше энергии, они становятся ультрафиолетовым излучением, которое вы не можете видеть, но которое может дать вам солнечный ожог. С большей энергией фотоны становятся рентгеновскими лучами, которые проходят сквозь вас. Если фотоны обладают еще на больше энергии, они становятся гамма-лучами, исходящими из звезд при их взрывах.

Но когда фотоны имеют немного меньшую энергию, чем фотоны видимого света, они известны как инфракрасное излучение. Вы можете почувствовать их как тепло. Наконец, мы называем фотоны с наименьшей энергией «радиоволнами». Радиоволны исходят из странных мест в космосе — самых холодных и старых мест и звезд с наибольшим количеством материала, набитого в маленьком пространстве. Радиоволны сообщают нам о частях Вселенной, о существовании которых мы даже не знали бы, если бы использовали только наши глаза или телескопы, которые видят видимые фотоны.

Длина волны и частота

Радиоастрономы используют эти радиофотоны для изучения невидимой Вселенной. Фотоны движутся волнами, как будто они катаются на американских горках, которые снова и снова используют одни и те же два участка пути [1]. Размер волны фотона — его длина волны — говорит вам о его энергии. На рис. 1 показаны волны с двумя разными длинами волн. Если волна длинная, у нее не так много энергии; если он короткий, в нем много энергии. Радиоволны не обладают большой энергией, а это значит, что они распространяются большими волнами с большой длиной волны. Радиоволны могут иметь ширину в сотни футов или всего несколько сантиметров.

• Рис. 1. Фотоны распространяются волнами. Длина каждой волны называется длиной волны.

Астрономы также говорят о том, сколько из этих волн каждую секунду проходит через точку — « частота » радиоволны. Вы можете думать о частоте, представляя пруд с водой. Если бросить камень в воду, по пруду пойдет рябь. Если вы стоите в воде, волны бьют вам по щиколотку. Количество волн, которые врезаются в вас за одну секунду, говорит вам о частоте этих волн. Одна волна в секунду называется 1 Герц . Миллион волн в секунду равен 1 МГц. Если волны длинные, меньшее их количество поражает вас каждую секунду, поэтому у длинных волн меньшая частота. Радиоволны имеют большую длину волны и малую частоту.

Пионеры радио

Первый радиоастроном не собирался быть первым радиоастрономом. В 1933 году человек по имени Карл Янски работал над проектом для Bell Laboratories, лаборатории в Нью-Джерси, названной в честь Александра Грэма Белла, изобретшего телефон. Там инженеры разрабатывали первую телефонную систему, которая работала через Атлантический океан. Когда люди впервые пытались звонить по этой системе, они слышали шипение на заднем фоне в определенное время дня. Лаборатории Белла считали, что шум вреден для бизнеса, поэтому послали Карла Янски выяснить, что его вызывает. Вскоре он заметил, что шипение началось, когда середина нашей галактики поднялась в небе, и закончилось, когда она зашла (все в небе восходит и заходит точно так же, как Солнце и Луна). Он выяснил, что радиоволны, исходящие из центра галактики, нарушали телефонную связь и вызывали шипение. Он и телефон зафиксировали радиоволны из космоса [1]. Янский открыл новую, невидимую вселенную. Вы можете увидеть изображение антенны, которую Карл Янски использовал для обнаружения радиоволн из космоса, на рис. 2.

• Рис. 2. Основоположник радиоастрономии Карл Янский стоит рядом с построенной им антенной, которая обнаружила первые радиоволны, идентифицированные как исходящие из космоса. Источник: НРАО.

Вдохновленный исследованиями Дженкси, человек по имени Гроте Ребер построил радиотелескоп на своем заднем дворе в Иллинойсе. Он закончил телескоп диаметром 31 фут в 1937 году и использовал его, чтобы осмотреть все небо и увидеть, откуда исходят радиоволны. Затем по данным, собранным им со своего радиотелескопа, он составил первую карту «радионеба» [2].

Radio Telescope Talk

Вы можете видеть видимый свет, потому что фотоны видимого света распространяются небольшими волнами, а ваш глаз мал. Но поскольку радиоволны большие, ваш глаз должен быть большим, чтобы их обнаружить. Таким образом, в то время как обычные телескопы имеют диаметр в несколько дюймов или футов, радиотелескопы намного больше. Телескоп Грин-Бэнк в Западной Вирджинии имеет ширину более 300 футов, и его можно увидеть на рисунке 3. Телескоп Аресибо в джунглях Пуэрто-Рико имеет ширину почти 1000 футов. Они выглядят как гигантские версии тарелок спутникового телевидения, но работают как обычные телескопы.

• Рис. 3. Хотя такие инструменты, как показанный здесь телескоп Грин-Бэнк, могут не выглядеть как традиционные телескопы, они работают почти так же, но обнаруживают радиоволны вместо видимого света. Затем они превращают эти радиоволны, невидимые человеческому глазу, в изображения и графики, которые могут интерпретировать ученые. Источник: НРАО.

Чтобы использовать обычный телескоп, вы наводите его на объект в космосе. Затем свет от этого объекта попадает на зеркало или линзу, которая отражает этот свет на другое зеркало или линзу, которая затем снова отражает свет и направляет его в ваш глаз или камеру.

Когда астроном наводит радиотелескоп на что-то в космосе, радиоволны из космоса достигают поверхности телескопа. Поверхность, которая может быть металлической с отверстиями, называемой сеткой, или сплошным металлом, например алюминием, действует как зеркало для радиоволн. Он направляет их на второе «радиозеркало», которое затем направляет их в то, что астрономы называют «приемником ». Приемник делает то же, что и камера: он превращает радиоволны в картинку. На этой картинке показано, насколько сильны радиоволны и откуда они исходят в небе.

Radio Vision

Когда астрономы ищут радиоволны, они видят объекты и события, отличные от тех, которые они видят, когда ищут видимый свет. Места, которые кажутся темными для наших глаз или для обычных телескопов, ярко светятся в радиоволнах. Места, где формируются звезды, например, полны пыли. Эта пыль не пропускает к нам свет, поэтому вся область выглядит как черная клякса. Но когда астроном направляет на это место радиотелескопы, они видят прямо сквозь пыль: они видят, как рождается звезда.

Звезды рождаются в гигантских облаках газа в космосе. Во-первых, этот газ слипается. Затем из-за гравитации к комку притягивается все больше и больше газа. Сгусток становится все больше и больше и горячее и горячее. Когда он становится достаточно большим и горячим, он начинает сталкивать атомы водорода, мельчайшие существующие атомы, друг с другом. Когда атомы водорода сталкиваются друг с другом, образуется гелий, атом немного большего размера. Затем этот сгусток газа становится официальной звездой. Радиотелескопы делают снимки этих молодых звезд [3].

Радиотелескопы тоже раскрывают секреты ближайшей звезды. Свет, который мы видим от Солнца, исходит от поверхности, что составляет около 9000°F. Но над поверхностью температура достигает 100 000°F. Радиотелескопы помогают нам узнать больше об этих горячих частях, которые излучают радиоволны.

На планетах нашей Солнечной системы тоже есть радиолюбители. Радиотелескопы показывают нам газы, вращающиеся вокруг Урана и Нептуна, и то, как они движутся. Северный и южный полюса Юпитера освещаются радиоволнами. Если мы пошлем радиоволны в направлении Меркурия, а затем поймать радиоволны, которые отражаются с помощью радиотелескопа, мы можем сделать карту почти так же хорошо, как Google Earth [4].

Когда они смотрят намного дальше, радиотелескопы показывают нам одни из самых странных объектов во Вселенной. Большинство галактик имеют в центре сверхмассивные черные дыры. Черные дыры — это объекты, у которых большая масса сжата в крошечном пространстве. Эта масса придает им такое сильное притяжение, что ничто, даже свет, не может ускользнуть от их притяжения. Эти черные дыры поглощают звезды, газ и все, что подходит слишком близко. Когда эта несчастная штука чувствует гравитацию черной дыры, она сначала вращается вокруг черной дыры. По мере приближения он движется все быстрее и быстрее. Огромные струи или столбы электромагнитного излучения и материи, которые не проникают в черную дыру (иногда выше, чем ширина целой галактики), формируются над и под черной дырой. Радиотелескопы показывают эти струи в действии (рис. 4).

• Рис. 4. Галактики со сверхмассивными черными дырами в центре могут выбрасывать струи вещества и излучения, подобные тем, что показаны здесь, высота которых превышает ширину галактики. Источник: НРАО.

Массивные объекты, подобные этим черным дырам, деформируют ткань пространства, называемую пространством-временем. Представьте, что шар для боулинга, который очень весит, устанавливается на батуте. Батут провисает. Тяжелые вещи в космосе заставляют пространство-время прогибаться, как батут. Когда радиоволны, исходящие от далеких галактик, проходят через этот прогиб, чтобы добраться до Земли, форма действует точно так же, как форма увеличительного стекла на Земле: телескопы видят более крупную и яркую картину далекой галактики.

Радиотелескопы также помогают решить одну из самых больших загадок Вселенной: что такое темная энергия ? Вселенная становится больше каждую секунду. И с каждой секундой она становится все быстрее и быстрее, потому что «темная энергия» — это противоположность гравитации: вместо того, чтобы притягивать все вместе, она все больше раздвигает. Но насколько сильна темная энергия? Радиотелескопы могут помочь ученым ответить на этот вопрос, посмотрев на « мегамазеров », которые естественным образом встречаются в некоторых частях космоса. Мегамазер чем-то похож на лазер на Земле, но он излучает радиоволны вместо красного или зеленого света что мы можем видеть. Ученые могут использовать мегамазеры для уточнения деталей темной энергии [5]. Если ученые смогут выяснить, как далеко находятся эти мегамазеры, они смогут сказать, насколько далеко находятся разные галактики, а затем они смогут выяснить, насколько быстро эти галактики удаляются от нас.

Полный набор инструментов

Если бы у нас были только телескопы, улавливающие видимый свет, мы бы упустили большую часть событий во Вселенной. Представьте, если бы у врачей был только стетоскоп в качестве инструмента. Они могли многое узнать о сердцебиении пациента. Но они могли бы узнать гораздо больше, если бы у них также был рентгеновский аппарат, сонограмма, аппарат МРТ и компьютерный томограф. С помощью этих инструментов они могли получить более полную картину того, что происходило внутри тела пациента. Астрономы используют радиотелескопы вместе с ультрафиолетовыми, инфракрасными, оптическими, рентгеновскими и гамма-телескопами по той же причине: чтобы получить полную картину того, что происходит во Вселенной.

Глоссарий

Электромагнитный спектр : ↑ Видимый свет, который мы можем видеть, является лишь крошечной частью «электромагнитного спектра». Видимый свет состоит из фотонов со средней энергией. Фотоны с большей энергией — это ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и гамма-лучи (гамма-лучи обладают наибольшей энергией). Фотоны с меньшей энергией — это инфракрасные и радиоволны (радиоволны имеют наименьшую энергию).

Фотон : ↑ Свет состоит из частиц, называемых фотонами, которые распространяются волнами.

Длина волны : ↑ Размер волны, в которой распространяется фотон.

Частота : ↑ Количество световых волн, проходящих мимо точки за одну секунду.

Герц : ↑ 1 Гц означает, что одна волна проходит мимо точки за одну секунду. Один мегагерц означает, что каждую секунду проходит миллион волн.

Приемник : ↑ Часть радиотелескопа, которая принимает радиоволны и преобразует их в изображение.

Темная энергия : ↑ Темная энергия действует как противоположность гравитации и отталкивает все во Вселенной дальше друг от друга.

Megamaser : ↑ Естественный космический лазер, излучающий радиоволны вместо красного или зеленого света, как у лазерной указки.

Ссылки

[1] ↑ Янский, К.Г. 1993. Радиоволны из-за пределов Солнечной системы. Природа 32, 66. doi: 10.1038/132066a0

[2] ↑ Ребер, Г. 1944. Космическая статика. Астрофиз. J. 100, 297. doi: 10.1086/144668

[3] ↑ Макки, К.Ф., и Острикер, Э. 2007. Теория звездообразования. Анну. Преподобный Астрон. Астрофиз. 45, 565–687. doi: 10.1146/annurev.astro.45.051806.110602

[4] ↑ Ostro, SJ 1993. Планетарная радиолокационная астрономия. Преподобный Мод. физ. 65, 1235–1279. doi: 10.1103/RevModPhys.65.1235

[5] ↑ Henkel, C., Braatz, J.A., Reid, M.J., Condon, J.J., Lo, K.Y., Impellizzeri, C.M.V., et al. 2012. Космология и постоянная Хаббла: о космологическом проекте мегамазера (MCP). Симп. МАС. 287, 301. doi: 10.1017/S1743921312007223

Радиочастотное (РЧ) излучение

Излучение – это излучение (рассылка) энергии из любого источника. Рентгеновские лучи являются примером радиации, но таковы же свет, исходящий от солнца, и тепло, которое постоянно исходит от наших тел.

Говоря о радиации и раке, многие люди думают об определенных видах радиации, таких как рентгеновские лучи или излучение ядерных реакторов. Но есть и другие виды излучения, которые действуют иначе.

Излучение существует в спектре от очень низкоэнергетического (низкочастотного) излучения до очень высокоэнергетического (высокочастотного) излучения. Это иногда называют электромагнитным спектром .

На приведенном ниже рисунке электромагнитного спектра показаны все возможные частоты электромагнитной энергии. Он варьируется от очень низких частот (например, от линий электропередач) до чрезвычайно высоких частот (рентгеновские лучи и гамма-лучи) и включает как неионизирующее, так и ионизирующее излучение.

Примеры высокоэнергетического излучения включают рентгеновское и гамма-излучение. Эти лучи, а также некоторое УФ-излучение с более высокой энергией являются формами ионизирующего излучения , что означает, что они обладают достаточной энергией, чтобы удалить электрон из (ионизировать) атом. Это может повредить ДНК (гены) внутри клеток, что иногда может привести к раку.

Изображение предоставлено: Национальный институт рака

Что такое радиочастотное (РЧ) излучение?

Радиочастотное (РЧ) излучение, которое включает радиоволны и микроволны, находится в низкоэнергетической части электромагнитного спектра. это типа неионизирующее излучение . Неионизирующее излучение не имеет достаточно энергии, чтобы удалить электроны из атома. Видимый свет — это еще один тип неионизирующего излучения. Радиочастотное излучение имеет меньшую энергию, чем некоторые другие типы неионизирующего излучения, такие как видимый свет и инфракрасное излучение, но оно имеет более высокую энергию, чем излучение крайне низкой частоты (ELF).

Если радиочастотное излучение поглощается телом в достаточно больших количествах, оно может выделять тепло. Это может привести к ожогам и повреждению тканей тела. Хотя считается, что РЧ-излучение не вызывает рак, повреждая ДНК в клетках, как ионизирующее излучение, существуют опасения, что в некоторых обстоятельствах некоторые формы неионизирующего излучения могут по-прежнему оказывать другие эффекты на клетки, которые каким-то образом могут привести к раку. .

Как люди подвергаются воздействию радиочастотного излучения?

Люди могут подвергаться радиочастотному излучению как от естественных, так и от искусственных источников.

К природным источникам относятся:

• Космос и солнце
• Небо – включая удары молнии
• Сама земля — большая часть излучения Земли является инфракрасным, но крошечная часть — радиочастотным
.

Техногенные источники РЧ-излучения включают:

• Радио- и телевизионные сигналы
• Передача сигналов от беспроводных телефонов, сотовых телефонов и вышек сотовой связи, спутниковых телефонов и раций
• Радар
• Устройства Wi-Fi, Bluetooth ^® и интеллектуальные счетчики
• Нагревание тканей тела для их разрушения при медицинских процедурах
• «Сварка» деталей из поливинилхлорида (ПВХ) на определенных машинах
• Сканеры миллиметрового диапазона (тип сканера всего тела, используемый для проверки безопасности)

Некоторые люди могут подвергаться значительному радиочастотному облучению на работе. Сюда входят люди, которые обслуживают антенные вышки, передающие сигналы связи, и люди, которые используют или обслуживают радиолокационное оборудование.

Большинство людей ежедневно подвергается гораздо более низким уровням искусственного радиочастотного излучения из-за присутствия радиочастотных сигналов вокруг нас. Они исходят от радио- и телевизионных передач, устройств Wi-Fi и Bluetooth, мобильных телефонов (и вышек сотовой связи) и других источников.

Некоторые распространенные применения РЧ-излучения

Микроволновые печи

Микроволновые печи работают за счет использования очень высоких уровней РЧ-излучения определенной частоты (в микроволновом спектре) для нагревания пищи. Когда пища поглощает микроволны, это заставляет молекулы воды в пище вибрировать, что приводит к выделению тепла. Микроволны не используют рентгеновские или гамма-лучи и не делают пищу радиоактивной.

Микроволновые печи сконструированы таким образом, что микроволны находятся внутри самой печи. Духовка излучает микроволны только тогда, когда дверца закрыта, а духовка включена. Когда микроволновые печи используются в соответствии с инструкциями, нет никаких доказательств того, что они представляют опасность для здоровья людей. В США федеральные стандарты ограничивают количество радиочастотного излучения, которое может просачиваться из микроволновой печи, до уровня, намного ниже того, который может причинить вред людям. Однако печи, которые повреждены или модифицированы, могут привести к утечке микроволн и, таким образом, могут представлять опасность для находящихся поблизости людей, потенциально вызывая ожоги.

Сканеры всего тела

Во многих аэропортах США Управление транспортной безопасности (TSA) использует сканеры всего тела для досмотра пассажиров. Сканеры, используемые в настоящее время TSA, используют изображения миллиметровых волн . Эти сканеры посылают небольшое количество излучения миллиметрового диапазона (разновидность радиочастотного излучения) в сторону человека, находящегося в сканере. Радиочастотное излучение проходит через одежду и отражается от кожи человека, а также любых предметов под одеждой. Приемники воспринимают излучение и создают изображение контура человека.

Сканеры миллиметрового диапазона не используют рентгеновские лучи (или любой другой вид высокоэнергетического излучения), а количество используемого радиочастотного излучения очень мало. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), эти сканеры не имеют известных последствий для здоровья. Тем не менее, TSA часто позволяет проводить досмотр людей другим способом, если они возражают против досмотра с помощью этих сканеров.

Сотовые телефоны и вышки сотовой связи

Сотовые телефоны и вышки сотовой связи (базовые станции) используют радиочастотное излучение для передачи и приема сигналов. Были высказаны некоторые опасения, что эти сигналы могут увеличить риск развития рака, и исследования в этой области продолжаются. Для получения дополнительной информации см. Сотовые телефоны и вышки сотовой связи.

Вызывает ли РЧ-излучение рак?

Исследователи используют 2 основных типа исследований, чтобы попытаться определить, может ли что-то вызвать рак:

• Исследования, проведенные в лаборатории
• Исследования групп людей

Часто ни один из типов исследований не дает достаточно доказательств сам по себе, поэтому исследователи обычно рассматривают как лабораторные, так и человеческие исследования, пытаясь выяснить, вызывает ли что-то рак.

Ниже приводится краткий обзор некоторых крупных исследований, посвященных этому вопросу на сегодняшний день. Однако это не исчерпывающий обзор всех проведенных исследований.

Исследования, проведенные в лаборатории

Радиочастотные волны не обладают достаточной энергией, чтобы напрямую повредить ДНК. Из-за этого неясно, как радиочастотное излучение может вызывать рак. В некоторых исследованиях было обнаружено возможное увеличение частоты определенных типов опухолей у лабораторных животных, подвергшихся воздействию радиочастотного излучения, но в целом результаты этих типов исследований до сих пор не дали четких ответов.

В нескольких исследованиях сообщалось о биологических эффектах, которые могут быть связаны с раком, но это все еще область исследований.

В крупных исследованиях, опубликованных в 2018 г. Национальной токсикологической программой США (NTP) и Институтом Рамаззини в Италии, исследователи подвергали группы лабораторных крыс (а также мышей в случае исследования NTP) радиочастотным волнам по всему телу в течение многих часов в день, начиная с рождения и продолжая, по крайней мере, большую часть их естественной жизни. Оба исследования выявили повышенный риск возникновения необычных опухолей сердца, называемых злокачественными шванномами, у самцов крыс, но не у самок (ни у самцов, ни у самок мышей в исследовании NTP). В исследовании NTP также сообщалось о возможном повышенном риске некоторых видов опухолей головного мозга и надпочечников.

Хотя у обоих этих исследований были сильные стороны, у них также были ограничения, из-за которых трудно понять, как они могут применяться к людям, подвергшимся воздействию радиочастотного излучения. Обзор этих двух исследований, проведенный Международной комиссией по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP) в 2019 году, показал, что ограничения исследований не позволяют делать выводы относительно способности радиочастотной энергии вызывать рак.

Тем не менее, результаты этих исследований не исключают возможности того, что радиочастотное излучение каким-то образом может повлиять на здоровье человека.

Исследования на людях

Исследования людей, которые могли подвергаться воздействию РЧ-излучения на работе (например, люди, работающие рядом или с радиолокационным оборудованием, те, кто обслуживает антенны связи, и радисты), не выявили явного увеличения заболеваемости раком риск.

Ряд исследований искал возможную связь между сотовыми телефонами и раком. Хотя некоторые исследования показали возможную связь, многие другие этого не сделали. По многим причинам трудно изучить, существует ли связь между сотовыми телефонами и раком, включая относительно короткое время, в течение которого сотовые телефоны широко использовались, изменения в технологиях с течением времени и трудности в оценке воздействия на каждого человека. Тема сотовых телефонов и риска рака подробно обсуждается в разделе Сотовые (сотовые) телефоны.

Что говорят экспертные агентства?

Американское онкологическое общество (ACS) не имеет официальной позиции или заявления о том, является ли радиочастотное излучение сотовых телефонов, вышек сотовой связи или других источников причиной рака. ACS обычно обращается к другим экспертным организациям, чтобы определить, вызывает ли что-либо рак (то есть является ли это канцерогеном), включая:

• Международное агентство по изучению рака (IARC) , которое является частью Организация (ВОЗ)
• Национальная токсикологическая программа США (NTP) , которая сформирована из частей нескольких различных государственных учреждений, включая Национальные институты здравоохранения (NIH), Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов)

Другие крупные организации также могут прокомментировать способность определенных воздействий вызывать рак.

На основании обзора исследований, опубликованных до 2011 г., Международного агентства по изучению рака (IARC) классифицировал РЧ-излучение как «возможно канцерогенное для человека» на основании ограниченных данных о возможном увеличении риска опухолей головного мозга среди пользователей мобильных телефонов и неадекватных данных о других типах рака. (Дополнительную информацию о системе классификации IARC см. в разделе «Известные и вероятные канцерогены для человека».) а также национальные тенденции заболеваемости раком. В отчете сделан вывод: «На основании исследований, подробно описанных в этом отчете, недостаточно доказательств, подтверждающих причинно-следственную связь между воздействием радиочастотного излучения (РЧР) и [образованием опухоли]».

До сих пор Национальная токсикологическая программа (NTP) не включала радиочастотное излучение в свой отчет о канцерогенах , в котором перечислены воздействия, которые, как известно, являются канцерогенами для человека или обоснованно предполагаются. (Подробнее об этом отчете см. в разделе «Известные и вероятные канцерогены для человека».)

Согласно Федеральной комиссии по связи США (FCC) :

«В настоящее время нет научных данных, подтверждающих причинно-следственную связь между использованием беспроводных устройств и раком или другими заболеваниями. Те, кто оценивает потенциальные риски, связанные с использованием беспроводных устройств, согласны с тем, что дополнительные и более долгосрочные исследования должны изучить, существует ли лучшая основа для стандартов радиочастотной безопасности, чем та, которая используется в настоящее время».

Как избежать воздействия радиочастотного излучения?

Поскольку источники радиочастотного излучения настолько распространены в современном мире, невозможно полностью избежать его воздействия. Есть несколько способов снизить воздействие радиочастотного излучения, например:

• Избегание работы с повышенным радиочастотным воздействием
• Ограничение времени, которое вы проводите рядом с приборами, оборудованием и другими устройствами (такими как маршрутизаторы Wi-Fi), излучающими радиочастотное излучение
• Ограничение времени, которое вы проводите с сотовым (мобильным) телефоном, поднесенным к уху (или близко к другой части тела)

Тем не менее, неясно, будет ли это полезно с точки зрения риска для здоровья.

MIC Веб-сайт использования радио｜Радиоволновая среда｜Возможное воздействие радиоволн на здоровье человека

Министерство внутренних дел и связи (MIC) приняло различные меры для поддержания более безопасной и надежной среды для использования радиоволн . Это объяснение дает обзор основных вопросов.

1. Правила техники безопасности при использовании радиоволн

Радиоволны, используемые в настоящее время для телекоммуникаций или радиовещания, представляют собой электромагнитные волны (неионизирующее излучение), энергии которых недостаточно для ионизации атомов из материалов. Хотя некоторые электромагнитные волны, такие как ионизирующее излучение, включая рентгеновское или гамма-излучение, имеют высокие частоты и сильную энергию, которые ионизируют атомы, они сильно отличаются от радиоволн, с которыми мы имеем дело; то есть неионизирующее излучение.

Исследования воздействия радиоволн на организм человека проводились в течение последних 50 лет в глобальном масштабе, включая Японию. На основе научных знаний, накопленных в ходе этих исследований, мы сформулировали «Руководство по защите от радиоизлучения при воздействии электромагнитных полей на человека» (далее именуемое RRPG), принимая во внимание различные факторы безопасности. Стандартные значения, указанные в этих рекомендациях, соответствуют значениям, опубликованным ICNIRP (Международной комиссией по защите от неионизирующего излучения), и используются не только в Японии, но и во всех странах мира. Если эти нормативные значения соблюдены, влияние на здоровье человека по данным ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения), ICNIRP и т. д. отсутствует.

Кроме того, в июне 2000 г. ВОЗ объявила о результатах своих исследований: Нет никаких указаний на то, что излучение радиоволн от сотовых телефонов или их базовых станций вызовет или будет способствовать развитию рака, также нет никаких других воздействий на организм человека, которые неблагоприятно влияют на здоровье.

<Формулировка руководства>

MIC (бывшее Министерство почт и телекоммуникаций (MPT)) получил отчет Совета по телекоммуникационным технологиям 25, 19 июня. 90 в ответ на «запрос № 38 от 27 июня 1988 г. — Политика защиты организма человека от воздействия радиоволн». В этом отчете RRPG показал в том числе показатели силы радиоволн без вредного воздействия на организм человека.

Кроме того, в отчете Совета по телекоммуникационным технологиям от 24 апреля 1997 г. относительно «запроса номер 89 — Защита человеческого тела от радиоволн» (запрос, проведенный 25 ноября 1996 г.) изложены практические рекомендации по радиооборудованию, используемому в близость к человеческому телу, например, к сотовым телефонам. Кроме того, они обобщили будущие рекомендации по защите от радиоволн и необходимые элементы для будущих исследований, касающихся возможного воздействия на организм человека.

2.Обязательство соблюдения стандартов безопасности соответствующими правилами

RRPG, изданные в 1990 и 1997 годах, использовались в качестве руководств по эксплуатации радиостанций и производству радиооборудования.

Чтобы быть более тщательным, чем раньше, и обеспечить безопасное и надежное использование радио, MIC требует, чтобы учредители радиостанций, в соответствии с соответствующими правилами, установили средства безопасности для мощности частоты. Эти правила действуют с 19 октября.99, и применяется в основном к радиооборудованию радиостанций для вещания и стационарных радиостанций, таких как базовые станции для сотовых телефонов. В этих правилах мы используем значение напряженности электромагнитного поля в общей среде из RRPG в качестве стандартного значения.

С другой стороны, мы регулируем сотовые телефоны и т. д., которые используются близко к голове человека из-за поглощения радиоволн человеческим телом, и обязываем производителей сотовых телефонов и т. д. соблюдать это правило с июня 2002 года. Настоящее положение использует локальное значение SAR в общей среде, которое показано в RRPG.

<Обзор системы>

1. Средства защиты от напряженности электромагнитного поля

   Если есть какое-либо место, куда люди имеют нормальный доступ, но мощность радиоволн, излучаемых радиостанцией, превышает нормативные значения, учредитель радиостанции обязан построить забор для предотвращения беспрепятственного доступа населения.

   Ниже приведен список радиооборудования, исключенного из этого правила применения.

   • Радиооборудование на радиостанции со средней электрической мощностью менее 20 мВт.
   • Радиооборудование на передвижных радиостанциях.
   • Радиооборудование на временных радиостанциях, устанавливаемых на случай чрезвычайных ситуаций после землетрясений или тайфунов.

   Для методов подтверждения соответствия этому стандарту мы составили «Руководство по подтверждению соответствия для радиозащиты» (только на японском языке).

Допустимое значение
2. SAR для головы человека

   Радиооборудование, которое используется вблизи головы человека, должно иметь значение SAR (энергия, поглощаемая любыми 10 граммами ткани в течение 6 минут) ниже допустимого значения (2 Вт/кг).

   Следующее радиооборудование исключено из этого правила применения.

   • Радиооборудование со средней электрической мощностью менее 20 мВт.

3. Содействие исследованиям воздействия радиоволн на организм человека.

Во всем мире стало общеизвестно, что радиоволны, соответствующие требованиям RRPG, не оказывают неблагоприятного воздействия. Тем не менее, по-прежнему важно продолжать научно выяснять влияние радиоволн, потому что оно было поднято с учетом здоровья человека. Для решения этого вопроса MIC учредил «Комитет по содействию исследованиям возможного биологического действия электромагнитных полей» в сотрудничестве с заинтересованными властями, медицинскими и инженерными экспертами и т. д. в 1919 г.98. Этот комитет проводит исследования и исследует биологические эффекты радиоволн с точки зрения безопасности на основе общей оценки в тесном сотрудничестве с медицинскими, биологическими и инженерными экспертами, которые точно и с высокой точностью оценивают воздействие.

Комитет по содействию исследованиям возможного биологического действия электромагнитных полей – ключевые моменты

1. Цели

   Для решения проблем, связанных с неблагоприятным воздействием радиоволн на организм человека, и для создания среды, в которой радиоволны используются безопасно и надежно, этот комитет стремится продвигать исследования по оценке биологической безопасности радиоволн с общим охватом области с медицинской и инженерной точки зрения.

2. баллов за обсуждение
   1. Составление планов исследований и оценка результатов исследований оценка биологической безопасности радиоволн.
   2. Содействие международному сотрудничеству в области исследований для оценки биологической безопасности радиоволн.
3. участников

   Этот комитет был сформирован в составе членов, перечисленных в прилагаемом листе.

4. Организация
   1. Комитет назначает председателя и заместителя председателя.
   2. Комитет избирает председателя из своего состава.
   3. Председатель назначает заместителя.
   4. Председатель создаст подкомитеты по мере необходимости для продвижения обсуждений в комитете.
   5. Председатель назначает председателей подкомитетов и их членов.
   6. Председатель создаст специальный комитет по защите персональных данных, чтобы способствовать надлежащей защите персональных данных, хранящихся в комитете.
5. Поведение

   Председатель созывает комитет и председательствует на нем.

6. Администрация

   Группой, отвечающей за руководство комитетом, является Отдел электромагнитной обстановки Департамента радиосвязи Управления телекоммуникаций Министерства внутренних дел и связи.

7. Разное

   В дополнение к вопросам, определенным здесь, председатель определяет требования к работе комитета.

Комитет по содействию исследованиям возможного биологического действия электромагнитных полей – члены (март 2005 г.)

(в алфавитном порядке)

Имя	Позиция
Абэ Тошиаки	Профессор Медицинского университета Дзикей
АРИГА Наоки	Генеральный менеджер, отдел координации, Ассоциация операторов связи
ФУДЗИВАРА Осаму	Профессор Высшей инженерной школы Нагойского технологического института
ХОНМА Такеши	Директор отдела планирования исследований Национального института промышленной гигиены
КИКУИ Цутому	Директор Инженерного центра телекоммуникаций
МИЯКОШИ Джунджи	Профессор медицинского факультета Университета Хиросаки
НАГАВА Хирокадзу	Профессор Высшей школы медицины Токийского университета
НОДЖИМА Тошио	Профессор Высшей школы информационных наук и технологий Университета Хоккайдо
ОКАЗАКИ Хироши	Директор Японской ассоциации сетей связи и информации
ОКУБО Тиёдзи	Директор Департамента гигиены окружающей среды, Национальный институт общественного здравоохранения, Министерство здравоохранения, труда и социального обеспечения
ОНО Тэцуя	Профессор высшей школы медицины Университета Тохоку
ОНО Тосихиро	Директор по стандартам Японии, Motorola Japan Ltd. ,
САСАКИ Казуюки	Профессор Канадзавского медицинского университета
ШИМИЗУ Масато	Главный научный сотрудник отдела исследований и разработок Ассоциации радиопромышленников и предприятий
ШИРАЙ Томоюки	Профессор, Высшая школа медицинских наук, Городской университет Нагои
СУГИУРА Акира	Профессор Научно-исследовательского института электросвязи Университета Тохоку
ТАКИ Масао	Профессор Высшей инженерной школы Токийского столичного университета
(Председатель) УЭНО Сёго	Профессор Высшей школы медицины Токийского университета
ЯМАГУТИ Наохито	Профессор Высшей школы медицины Токийского женского медицинского университета
ЯМАНАКА Юкио	Руководитель группы, Группа измерений ЭМС, Национальный институт информационных и коммуникационных технологий

Ответственный отдел:Отдел электромагнитной среды

Радиоволны — колебания, передающие энергию или информацию

Содержание

Волна, как элемент в физике, представляет собой колебания, передающие энергию или информацию, которые распространяются в пространстве и материи. Наиболее распространенными примерами волн являются: световые, звуковые или водные волны.

Существует два основных типа радиоволн: механические волны и электромагнитные волны. В то время как механические волны передают энергию в материальной среде, электромагнитные волны распространяются через само пространство.

Электромагнитные  волны состоят из периодических колебаний электрических и магнитных полей, создаваемых заряженными частицами. Эти типы волн различаются по длине волны и включают радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Соответствующий частотный диапазон определяет тип волны. ^[1]

Радиоволны  представляют собой тип электромагнитного излучения с частотами от 300 ГГц до 3 Гц и длиной волны от 1 миллиметра (0,039дюймов) до 100 километров (62 мили). ^[2]

Как и все другие электромагнитные волны, они распространяются со скоростью света. Естественные радиоволны создаются молнией или астрономическими объектами. Искусственно генерируемые радиоволны используются в большом количестве приложений, таких как стационарная и мобильная радиосвязь, радиовещание, радары, спутники связи, компьютерные сети и т. д.

Частоты радиоволн для сетей 2,5G подробно описаны в разделе Концепции GSM .

Испытайте радиоволны с eNodeB!

Фаза, амплитуда, длина волны и частота

В типичных представлениях волна имеет синусоидальное движение. Ниже вы можете увидеть диаграмму, иллюстрирующую фазу и амплитуду волны во временной области.

File:wave.png

Фаза  – это расстояние между точкой возникновения любой заданной волны и ее первым пересечением нуля.

Фаза также может относиться к разнице между двумя волнами, имеющими одинаковую частоту и относящимися к одному и тому же моменту времени. Если две волны не имеют разницы, они  в фазе. Однако, если они имеют одинаковую частоту и разные фазы, они  не совпадают по фазе  друг с другом. ^[3]  Эта разность фаз может быть выражена от 0º до 360º (градусы) или от 0 до 2π (радиан).

Амплитуда  (или высота) – это расстояние между средней линией волны и либо ее гребнем, либо сквозным. ^[4]

Любая заданная волна будет иметь длину волны , которая определяется расстоянием между двумя последовательными точками, такими как гребни или пересечения нуля, которые находятся в фазе друг с другом. ^[5]

Частота  – это количество колебаний в единицу времени. ^[6]

Длина волны обратно пропорциональна частоте, т.е. чем выше частота волны, тем короче ее длина и наоборот.

Диапазон радиочастот от 3 кГц до 300 ГГц. См. ниже иллюстрацию высоких и низких радиочастот.

Спектр радиоволн

Радиоспектр — это часть электромагнитного спектра, включающая радиоволны с частотами от 3 кГц до 300 ГГц. ^[7]  По сути, существуют две основные области представления радиоволн: временная область и частотная область.

Иллюстрация конкретного сигнала во временной области показывает, как он изменяется во времени. Как видно на диаграмме ниже, есть две волны одной частоты, представленные во временной области. Однако вторая волна (синяя) опережает на 90º, в результате чего две волны не совпадают по фазе друг с другом.

На следующей диаграмме вы видите две волны с разными частотами и третью, выделенную фиолетовым цветом, которая является суммой первых двух. Частота волны связана с количеством ее колебаний: чем выше частота, тем больше колебаний будет у волны.

Представление в частотной области обычно показывает, сколько сигнала несет каждая полоса частот (из диапазона частот). Спектр большего количества частот является представлением сигнала в частотной области.

На приведенном ниже рисунке представлены две волны с разными частотами из предыдущей диаграммы в частотной области. Таким образом, на изображении показана синяя волна в более высокой частотной шкале. Красная волна с более высокой амплитудой имеет большую мощность.

Для просмотра сигнала в частотной области необходимо использовать инструмент под названием  анализатор спектра. Это устройство может анализировать либо весь сигнал, либо его короткий сегмент. На приведенной ниже диаграмме показан спектр нетривиального сигнала (будь то данные, звук и т. д.), как он виден в анализаторе спектра.

Испытайте радиоволны с eNodeB!

Простая радиомодуляция и настройка

В электронике и телекоммуникациях модуляция – это процесс смешивания низкочастотного модулирующего сигнала с модулирующим (радиочастотным) сигналом несущей с целью передачи информации. ^[8]

Существуют различные виды аналоговой модуляции: амплитудная модуляция, частотная модуляция, фазовая модуляция и т. д.

В радиосвязи полоса пропускания – это диапазон высоких и низких частот в непрерывном наборе частот. Его основная характеристика заключается в том, что он может содержать одинаковое количество информации независимо от того, где он находится в частотном спектре. ^[9]

Существуют различные причины, по которым вам необходимо использовать модуляцию:

Например, AM или амплитудная модуляция – это метод, который модулирует амплитуду несущего сигнала пропорционально сигналу сообщения. В AM-радиосвязи радиосигнал передается в виде непрерывной волны с амплитудой, модулированной звуковой волной перед передачей. ^[10]

В приведенном ниже примере вы можете увидеть графическое представление основного принципа модуляции. Во-первых, модулирующий сигнал s(t) модулируется путем его умножения на несущий радиочастотный сигнал 2πfct, в результате чего получается модулированный сигнал s(t)sin2πfct. Затем модулированный сигнал основной полосы частот, содержащий ту же информацию, сдвигается на гораздо более высокую частоту. Еще одним важным аспектом является наличие отрицательной частоты, зеркального отражения спектра с положительной стороны.

Примечание:  При умножении сигналов с действительными значениями положительные и отрицательные частоты являются зеркалами одного и того же спектра. По этой причине мы анализируем и учитываем спектр только с положительной стороны.

Основные методы цифровой модуляции

При цифровой модуляции дискретный сигнал модулирует аналоговый несущий сигнал. Методы цифровой модуляции можно рассматривать как цифро-аналоговое преобразование, а соответствующую демодуляцию или детектирование — как аналого-цифровое преобразование.

Ниже приведены основные методы цифровой модуляции:

Примечание: GSM использует GMSK (Гуассийская манипуляция с минимальным сдвигом), разновидность FSK.

Юридические аспекты

Радиочастотный спектр является общедоступным национальным ресурсом, и почти все национальные правительства имеют строгое законодательство, позволяющее им его регулировать.

Управление использованием спектра

На национальном уровне существуют координирующие организации, которые осуществляют управление использованием спектра с помощью ряда мер:

Радиочастотный спектр является многоразовым национальным ресурсом и является собственностью каждого национального государства. Является естественной монополией, поэтому на каждый диапазон радиочастот обычно приходится один регулятор.

Международный союз электросвязи (МСЭ) является международной координирующей организацией, управляющей совместным использованием радиочастотного спектра.

Регионы МСЭ

МСЭ определил три региона для управления глобальным радиочастотным спектром. Вот эти регионы:

Перейдите по этой ссылке, чтобы посмотреть карту мира всех регионов.

Стандартизированные диапазоны GSM

Существует четыре глобально стандартизированных полосах GSM, как вы можете видеть в таблице ниже:

Примечание:  E-GSM или расширенный диапазон GSM-900 и включает стандартный диапазон GSM-900.

Испытайте радиоволны с eNodeB!

1.  авторы Википедии. «Электромагнитное излучение». Википедия, свободная энциклопедия; 12 марта 2014 г., 12:17 UTC [цитируется 20 марта 2014 г.]. Доступно по адресу: http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_wave
2. участников Википедии. «Радиоволна». Википедия, свободная энциклопедия; 24 февраля 2014 г., 14:41 UTC [цитируется 20 марта 2014 г.]. Доступно по адресу: http://en.wikipedia.org/wiki/Radio_wave 9.0088
3. Авторы Википедии. «Фаза (волны)». Википедия, свободная энциклопедия; 21 февраля 2014 г., 05:20 UTC [цитируется 20 марта 2014 г.]. Доступно по адресу: http://en.wikipedia.org/wiki/Phase_(waves)
4. участников Википедии. «Амплитуда». Википедия, свободная энциклопедия; 21 февраля 2014 г., 04:40 UTC [цитируется 20 марта 2014 г.]. Доступно по адресу: http://en.wikipedia.org/wiki/Amplitude
5. участников Википедии. «Длина волны». Википедия, свободная энциклопедия; 20 января 2015 г., 16:42 UTC [цитируется 21 января 2015 г. ]. Доступно по адресу: http://en.wikipedia.org/wiki/Wavelength 9.0088
6. Авторы Википедии. «Радиочастота». Википедия, свободная энциклопедия; 17 марта 2014 г., 17:18 UTC [цитируется 20 марта 2014 г.]. Доступно по адресу: http://en.wikipedia.org/wiki/Radio_frequency
7. участников Википедии. «Радио Спектр». Википедия, свободная энциклопедия; 4 марта 2014 г., 20:16 UTC [цитируется 20 марта 2014 г.]. Доступно по адресу: http://en.wikipedia.org/wiki/Radio_spectrum
8. участников Википедии. «Модуляция». Википедия, свободная энциклопедия; 19 марта 2014 г., 08:37 UTC [цитируется 20 марта 2014 г.]. Доступно по адресу: http://en.wikipedia.org/wiki/Modulation 9.0088
9. Авторы Википедии. «Пропускная способность». Википедия, свободная энциклопедия; 09 января 2015 г., 16:15 UTC [цитируется 20 января 2015 г.]. Доступно по адресу: http://en.wikipedia.org/wiki/Bandwidth_%28signal_processing%29
10. участников Википедии. «Амплитудная модуляция». Википедия, свободная энциклопедия; 22 января 2015 г. , 14:13 UTC [цитируется 22 января 2015 г.]. Доступно по адресу: http://en.wikipedia.org/wiki/Amplitude_modulation

Наши решения

радиоволн — определение, частотный диапазон, типы и использование

Радиоволны — это волны, являющиеся своего рода электромагнитным излучением и повторяющиеся с самой длинной частотой радиоволн от высоких 300 ГГц до низких, таких как 3 кГц; однако кое-где он характеризуется частотой более 3 ГГц, как микроволны. На частоте 300 ГГц частота радиоволн составляет 1 мм, а на частоте 3 кГц — 100 км. Они движутся со скоростью света, как и все другие электромагнитные скорости радиоволн. Астрономические объекты создают все волны, которые обычно случаются. Радиоволны неправильной формы используются в радиопереписке, радарах, компьютерных системах, радиовещании, различных структурах маршрутов и различных применениях радиоволн.

Введение в радиоволны

Радиоволны — это разновидность электромагнитных волн, длина волны которых попадает в электромагнитный спектр. Радиоволны имеют самую большую длину волны среди электромагнитных волн. Как и все другие электромагнитные волны, радиоволны также распространяются со скоростью света. Радиоволны обычно генерируются заряженными частицами при ускорении.

Радиоволны искусственно генерируются передатчиками и принимаются антеннами или радиоприемниками. Радиоволны обычно используются для стационарной или мобильной радиосвязи, радиовещания, радиолокации, спутников связи.

Открытие

Концепция радиоволн была впервые предсказана Джеймсом Максвеллом, предсказавшим поведение электромагнитных волн из уравнения Максвелла. Позднее эту концепцию продемонстрировал Генрих Герц. Но первое в истории успешное практическое воплощение было создано Гульельмо Маркони, за что он был удостоен Нобелевской премии. Радиоволны впервые были использованы в коммерческих целях в 1900 году и были названы волнами Герца, а затем переименованы в радиоволны.

Есть два типа радиоволн. Длинные волны могут огибать препятствия и распространяться на большие расстояния, как горы, повторяя контуры земли. Поскольку земля не является идеальным проводником, сигнал аннулируется, когда они следуют по поверхности земли. Более короткие волны отражаются от ионосферы Земли и распространяются по прямой линии и обычно имеют диапазон видимых горизонтов. Короткие волны называются небесными волнами, а длинные – земными.

Все объекты в космосе излучают некоторое количество радиоволн. Солнце постоянно излучает радиоволны, которые могут быть уловлены радиотелескопами, установленными в космосе. Это помогает нам спланировать солнечную вспышку, которая может вызвать сбои в нашей сети связи.

Все средства связи, которые мы используем на Земле, являются частью радиоволн, от мобильной сети до старых радиоканалов, от телевидения до военной связи.

В космосе радиоволны распространяются со скоростью света. Но в материальной среде скорость Радиоволн подчиняется закону обратных квадратов. Основной проблемой распространения радиоволн является дифракция и отклонение. С увеличением длины распространения потери при передаче становятся огромными, и сигнал может страдать от потери данных. Для преодоления этой проблемы используется концепция ретрансляционной передачи. Участки релейной передачи называют также усилителем, который принимает сигнал, усиливает его и ретранслирует в атмосферу.

Радиоволны Определение

Радиоволны обычно создаются радиопередатчиками и могут приниматься радиоприемниками. Радиоволны, имеющие различные частоты, обладают различными свойствами распространения в земной среде. Длинные волны преломляются вокруг различных препятствий и следуют контуру, тогда как короткие волны отражают ионосферу и возвращаются в великое запредельное небесных волн.

Диапазон частот радиоволн

10 см до 1 М

.

Band	Frequency of Radio Waves	Radio Waves Wavelength
ELF (Extremely Low Frequency)	<3kHz	>100 km
ОНЧ (очень низкие частоты)	от 3 до 30 кГц	от 10 до 100 км
30 to 300 kHz	1m to 10 km
MF (Medium Frequency)	300 kHz to 3 MHz	100 m to 1 km
HF (высокая частота)	3–30 МГц	10–100M
VHF (очень высокая частота) 9000 3	VHF (очень высокая частота) 9000	VHF (очень высокая частота). 0003
UHF (Ultra High -частота)	300 МГц до 3 ГГц	10 см до 1 М
1–1 см
EHF (чрезвычайно высокая частота)	30–300 ГГц	1 мл. ДЛЯ 300 ГГц	131 до 300 ГГц	1 мл.0023 Радиоволны ELF, наименьшая из всех частот радиоволн, имеют большую дальность действия и ценны при проникновении в воду и скалы для связи с подводными лодками, а также внутри шахт и пещер. Наиболее примечательным общим источником волн ELF/VLF являются молнии. Радиогруппы НЧ и СЧ включают в себя морское и авиационное радио, а также коммерческое AM-радио. Рекуррентные группы AM-радио находятся в диапазоне от 535 кГц до 1,7 мегагерц. AM-радио имеет большой радиус действия, особенно ночью. HF, VHF и UHF — это радиоволны, использующие FM-радио, передающие звук телевизора, общественное радио, мобильные телефоны и GPS. Эти группы регулярно используют «частотную модуляцию» (FM) для кодирования или ослепления звукового или информационного сигнала на транспортной волне. FM обеспечивает превосходное качество знаков по сравнению с AM, поскольку экологические компоненты не влияют на повторяемость того, как они влияют на адекватность. Получатель игнорирует разновидности по амплитуде. Короткие радиоволны используют частоты в диапазоне ВЧ от 1,7 до 30 мегагерц. Внутри этого участка коротковолновый диапазон разделен на несколько фрагментов, часть из которых отведена под обычные телекоммуникационные станции. СВЧ и КВЧ говорят на самых высоких частотах в радиодиапазоне и иногда рассматриваются как особенность микроволнового диапазона. Заметные повсюду молекулы будут, как правило, усваивать эти частоты, что ограничивает их диапазон и области применения. Использование радиоволн Использование радиоволн объясняется в соответствии с другими электромагнитными волнами в первую очередь в свете их привлекательных свойств распространения, исходящих от их огромной длины волны радиоволн. Длина волны радиоволн может проходить через атмосферу, листву и большинство строительных материалов, а за счет дифракции может закручиваться вокруг блоков, и совсем не так, как другие электромагнитные волны, они, как правило, будут рассеиваться, а не потребляться объектами, превышающими их частоту. радиоволн. Радиоволны используются в стандартном радио и телевидении, коротковолновом радио, регулировании маршрутов и аэропортов, сотовой связи и даже в игрушках с дистанционным управлением. Решенные вопросы 1. Какова скорость радиоволн? В свободном пространстве (вакууме) скорость радиоволн самая высокая, «скорость света». насколько быстро длина волны радиоволн распространяется, зависит от того, через что они проходят, наиболее экстремально для пространства, медленнее для материи, в зависимости от вида материи и повторения волн. Похожие записи 21.11.2024 0 Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании 19.11.2024 0 Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка 19.11.2024 0 Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт