Kako RF putuje?

 

Radio frekvencija (RF) valovi su vrsta elektromagnetskog zračenja, a njihovo širenje slijedi temeljne principe elektromagnetskih valova. Evo detaljne analize kako se RF valovi šire:

 

1. Priroda RF valova

RF valovi dio su elektromagnetskog spektra, s frekvencijskim rasponom od približno 3 kilohertz (KHz) do 300 Gigahertz (GHz). Kao i svi elektromagnetski valovi, oni se sastoje od oscilirajućih električnih i magnetskih polja, koji su okomito jedna na drugu i obje okomito na smjer širenja.

 

2. Glavni načini širenja RF

Širenje RF valova ovisi o njihovoj učestalosti, čimbenicima okoliša i udaljenosti između odašiljača i prijemnika. Glavni načini širenja uključuju:

a. Razmnožavanje

Načelo: RF valovi putuju ravnim linijama, slično vidljivoj svjetlosti, zahtijevajući neometan put između odašiljača i prijemnika.

Frekvencijski raspon: Obično se koristi za veće frekvencije.

Primjeri: Satelitske veze, mikrovalne kule, Wi-Fi i radarski sustavi kratkog dometa.

Ograničenje: Blokiran zgradama, planinama ili zemaljskom zakrivljenom. Stoga se LOS veze na daljinu obično oslanjaju na kule ili satelite kako bi se postigla "međusobna vidljivost".

b. Razmnožavanje vala

Načelo: RF valovi putuju po Zemljinoj površini, vođeni zemljom i donjom atmosferom. Valovi izazivaju struje u zemlji, uzrokujući da se usporavaju i savijaju (slijedeći zakrivljenost Zemlje).

Frekvencijski raspon: Niske frekvencije (LF, 30–300 kHz) i srednje frekvencije (MF, 300 kHz -3 MHz), kao što je radio amplitudna modulacija (AM) (535–1605 kHz).

Prednost: Može se širiti na velike udaljenosti nad zemljom ili vodom, a tlo pruža stabilan put.

Ograničenje: U skladu s prigušivanjem (slabljenjem energije) od strane zemlje, posebno preko grubog ili visokog vodljivog terena (npr. Močvare).

c. Sky Wave (Ionosferic) širenje

Načelo: RF valovi odražavaju se ili refrakciraju slojem ionosfere-A nabijenih čestica (iona) u gornjoj atmosferi Zemlje, smještene 60–1000 kilometara iznad zemlje. Valovi odskaču između ionosfere i tla, omogućujući komunikaciju na daljinu.

Frekvencijski raspon: Visoke frekvencije (HF, 3–30 MHz), koje se koriste za kratki valni radio, amaterski radio i zrakoplovnu/pomorsku komunikaciju dugog dometa.

 

3. Čimbenici koji utječu na širenje valova:

Kut prijenosa: Donji kut omogućava duže "hmeljke".

d. Difrakcija

Načelo: Kada se susreću s rubovima ili otvorima, RF valovi se savijaju oko prepreka (poput zgrada ili brda). To omogućava signale da dosegnu područja koja stoje iza prepreka čak i bez izravne vidne linije.

e. Odraz

Načelo: RF valovi odražavaju površine poput zgrada, vode, metalnih predmeta ili tla. Reflektirani valovi mogu neizravno doći do prijemnika, ali mogu uzrokovati višestruke smetnje (kada su izravni i reflektirani valovi izvan faze, slabe ili iskrivljujući signal).

f. Refrakcija

Načelo: RF valovi savijaju se kada prolaze kroz medije različitih gustoća (npr. Atmosferski slojevi s različitim temperaturama, vlagom ili gustoćom iona), što može uzrokovati otklon prema gore ili prema dolje.

4. prigušivanje i gubici

RF valovi gube energiju (prigušivanje) tijekom širenja zbog sljedećih razloga:

Gubitak slobodnog svemirskog puta: Prirodno širenje valova dok putuju od odašiljača (jačina signala smanjuje se kvadratom udaljenosti).

Udubljenje: Tvari poput vodene pare, kiše ili lišća apsorbiraju RF energiju.

Raspršivanje: Valovi se raspršuju malim česticama ili grubim površinama, smanjujući čvrstoću signala.

 

Sažetak

RF valovi šire se kao elektromagnetsko zračenje, a njihovi načini širenja određuju se frekvencijom i okolinom: veće frekvencije prvenstveno koriste širenje linije vida, niže frekvencije oslanjaju se na valove tla, a visoke frekvencije postižu propaganje nebeskog vala ionosferskom refleksijom. Uz to, postoje pomoćni učinci kao što su difrakcija, refleksija i refrakcija. Razumijevanje ovih načina ključno je za dizajniranje komunikacijskih sustava (npr. Stanične mreže, radija, satelita) kako bi se osigurao pouzdan prijenos.