Ռադիոալիքներ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Ռադիոտեղորոշման կայանի անտենա

Ռադիոալիքներ, էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը ըստ ալիքի երկարությանը էլեկտրամագնիսական սպեկտրում ավելի երկար է քան ինֆրակարմիր լույսինը։ Ռադիոալիքների հաճախականությունը 3 կՀց-ից մինչև 300 ԳՀց է, և համապատասխան ալիքի երկարությունը 1 մմ-ից մինչև 100 կմ է։ Ինչպես բոլոր մյուս էլեկտրամագնիսական ալիքները, ռադիոալիքները նույնպես տարածվում են լույսի արագությամբ։ Ռադիոալիքների բնական աղբյուրներ են հանդիսանում կայծակները և աստղագիտական օբյեկտները։ Ըստ հաճախականություն ռադիոալիքները Երկրի մթնոլորտում տարածվում են յուրովի. երկար ալիքները կարող են ծածկել Երկրի մի մասը, կարճ ալիքները անդրադառնում են իոնոսֆերայից և տարածվում ամբողջ աշխարհով, ավելի կարճ ալիքները վատ են անդրադառնում և տարածվում են միայն տեսանելի սահմաններում։

Ռադիոալիքների կիրառումը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ռադիոալիքները օգտագործվում են ֆիքսված և բջջային հեռախոսակապի, հեռարձակման, ռադարային և այլ նավիգացիոն համակարգերի, արբանյակային կապի, համակարգչային ցանցերի, և այլ ծրագրերում։

Հետազոտության պատմությունը[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Առաջին անգամ ռադիոալիքների մասին իր աշխատություններում խոսել է Ջեյմս Մաքսվելը 1868 թվականին։ Նա առաջարկել է մի հավասարում, որը նկարագրում է լույսը և ռադիոալիքները ինչպես էլեկտրամագնիսական ալիքներ։ 1887 թվականին Հենրիխ Հերցը փորձով հաստատեց Մաքսվելի տեսությունը, իր լաբորատորիայում ստանալով մի քանի տասնյակ սանտիմետր երկարության ռադիոալիքներ։

Ռադիոալիքների հետևյալ հիմնական տիրույթները[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. Գերերկար ալիքներ
  2. Երկար ալիքներ
  3. Միջին ալիքներ
  4. Կարճ ալիքներ
  5. Ուլտրակարճ ալիքներ

1. Գերերկար և երկար ալիքների տիրույթներին համապատասխանող էլեկտրամագնիսական դաշտերի համար հողի տարբեր տեսակները և առավել ևս ջուրը հաղորդիչի դեր են կատարում։ Այս հաստատման ճշմարտությունը կարող է խախտվել միայն երկար ալիքների տիրույթի սահմանում չոր հողի համար։ Գերերկար և երկար ալիքների տիրույթում Երկրագնդի մակերեսը ընդունվում է հարթ։ Կարելի է ասել, որ տարածության հատվածը, ուր դիտարկվող ալիքներն են տարածվում, գնդային շերտ է, որը գտնվում է Երկրագնդի և իոնոլորտի ներքին սահմանի միջև։ Ներքնոլորտը գրեթե չի ազդում գերերկար ալիքների և երկար ալիքների տարածման վրա։ Պատմության մեջ առաջին անգամ այս ալիքները կիրառվել են տրանսատլանտյան կապի համար (f=15..50 հց)։

2. Միջին ալիքների տիրույթի համար բնորոշ են ուրիշ առանձնահատկություններ։ Հողում մեծ կլանման պատճառով միջին ալիքների ռադիոգծերը կարող են ընդամենը 1000 կմ կարգի երկարություն ունենալ։ Գիշերը, երբ իոնոլորտի շերտում կլանումը շատ է նվազում, ռադիոգիծը կարող է աշխատել իոնոլորտի ալիքով, և նրա երկարությունը ավելանում է։ Օրինակ, գիշերը В ընդունման կետ կարող են գալ միաժամանակ երկրային և իոնոլորտային ալիքները կամ էլ երկու իոնոլորտային ալիք։ Քանի որ իոնոլորտը անընդհատ փոփոխվում է, անցնող ալիքի փուլը զգալիորեն կփոխվի՝ ժամանակից կախված։ Այդ պատճառով դիտարկված երկու դեպքերում էլ ալիքների ինտերֆերենցիան բերում է մերթ դաշտի թուլացմանը, մերթ ուժեղացմանը ընդունման կետում։ Այդ մարումների (կամ ֆեդինգների) դեմ պայքարում են, աշխատելով նվազեցնել առաքող անտենայի ճառագայթումը հորիզոնից շատ բարձր անկյուններում, որպեսզի իոնոլորտի ալիքը չեզոքանա։ Այդ դեպքում մեծանում է այսպես կոչված ընդունման գոտին։

3. Կարճ ալիքների (КВ) համար հողը իրեն որպես ոչ կատարյալ դիէլեկտրիկ է պահում։ Երկրային ալիքը խիստ կլանվում է, և ռադիոկապը հնարավոր է ընդամենը տասնյակ կմ տարածության վրա։ Այստեղ ի հայտ է գալիս մեռյալ գոտու հասկացությունը. դա այն շրջանային գոտին է, որ գտնվում է ալիքների տարածման հեռավորության վրա, և ուր արդեն չի ընդունվում երկրային ալիքը, միևնույն ժամանակ դեռ չի կարող ընդունվել իոնոլորտային ալիքը։ Կարճ ալիքների տիրույթին բնորոշ մի ուրիշ էֆեկտ է շուրջերկրյա արձագանքը. ՝ընդունվող ազդանշանին գումարվում է ազդանշան, որը ստեղծվել է իոնոլորտից և երկրագնդից բազմակի անրադարձումների միջոցով ամբողջ Երկրագնդով պտտած ալիքից։ Շուրջերկրյա մեկ պտույտը 0,13 վայրկյան հապաղում է մտցնում։ Կարճ ալիքների տիրույթի նշանակությունը հասկանալի և ակնհայտ էր դարձել ռադիոսիրողների միջոցով։ Քանի որ էլեկտրոնային կոնցենտրացիան իոնոլորտում փոփոխվում է օրվա ընթացքում, ապա տարբերում են ցերեկային և գիշերային ալիքներ՝ 10..25 մ և 35..100 մ համապատասխանորեն կարճ ալիքների տարածման վրա են ազդում Արևի վրա կատարվող պրոցեսները, մագնիսական փոթորիկները (հատկապես բևեռային շրջաններում)։

4. Ուլտրակարճ ալիքների (УКВ) ռադիոգծերը գործում են ուղղակի տեսողության սահմաններում։ Ընդունման հեռավորությունը մեծացնելու համար անտենաները տեղադրվում են երկրի մակերևույթից բարձր։ УКВ- ի համար երկրի մակերևույթը հարթ չէ (հատկապես քաղաքում)։ Դրանք օգտագործվում են ռադիոռելեային գծերում. հաղորդաընդունման ռադիոռելեային կայանների զույգերը ուղղակի տեսողության սահմաններում են գտնվում, իսկ ամբողջ գիծը կարող է շատ անգամ գերազանցել այդ սահմանները։ Ուլտրակարճ ալիքների հեռավոր տարածումը հնարավոր է գերռեֆրակցիայի երևույթի միջոցով և իոնոլորտում պատահական ոչ համասեռության (օրինակ, երկնաքարերի «հետքեր», բևեռային փայլատակումներ) վրա ցրվածության պատճառով։ Ուլտրակարճ ալիքների տիրույթը, շնորհիվ նրա ալիքների համար՝ իոնոլորտի թափանցելիության, օգտագործվում է տիեզերական ռադիոկապում։ Մթնոլորտային աղմուկները թուլանում են հաճախականության աճի հետ։ Դրանք առավել ազդեցիկ են գերերկար և երկար ալիքներում։ Ինդուստրիալ աղմուկները շրջանցել կարելի է, եթե կայանները դուրս բերվեն մեծ քաղաքներից։ ԳԲՀ տիրույթում դրանք ազդեցիկ չեն։ Տիեզերական ծնունդ ունեցող աղմուկը՝ Գալակտիկայի ռադիոճառագայթման ֆոնը և առանձին աղբյուրների ռադիոճառագայթումը տիեզերքում պարունակվող =12սմ ատոմային ջրածնի ճառագայթումն է։ ԳԲՀ տիրույթում ազդեցիկ է նաև Երկրագնդի ջերմային աղմուկը։

Ռադիոալիքների անդրադարձումը հաղորդիչ մակերևույթից[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ռադիոալիքներն ունեն նույն բնույթը, ինչ որ լույսի ալիքները, տարբերվում են միայն տատանումների հաճախությամբ: Նշանակում է, ռադիոալիքներին հատուկ պետք է լինեն լույսի ալիքների հատկությունները ևս: Մասնավորապես, պարամետրերի (դիելեկտրիկական թափանցելիության μ և տեսակարար հաղորդականության c) տարբեր արժեքներ ունեցող երկու միջավայրերի սահմանում ռադիոալիքներն անդրադարձվում են և բեկվում:

Ռադիոալիքների անդրադարձումը հարթ հաղորդիչ մակերևույթից

Հենվելով Հյուգենսի՝ ֆիզիկայում հայտնի սկզբունքի վրա կարելի է համարել, որ A, B, C, D կետերն իրենք ռադիոալիքների ճառագայթիչներ են: Այն պահին, երբ ընկնող ալիքը հասնում է A կետին, ալիքի ճակատը DE հատվածով դեռևս չի հասնի D կետին: Իսկ երբ ընկնող ալիքը հասնի D կետին, A կետից անդրադարձված ալիքը նրանից կհեռանա AF հեռավորությամբ:

Ընկնող և անդրադարձված ալիքների տարածումը կատարվում է միևնույն արագությամբ: Այդ պատճառով AF=DE կամ

AD sinΦընկ = AD sinΦանդ :

Հետևաբար, անկման անկյունը հավասար է անդրադարձման անկյանը: Հարթ մակերևույթից անդրադարձվելուց հետո ալիքն առաջվա նման հարթ կմնա: AE ճակատն ուղիղ գիծ էր, և DF ճակատը նույնպես ուղիղ կլինի: Այն հարթությունը, որում գտնվում են ընկնող և անդրադարձված ճառագայթները, ինչպես նաև անկման կետում հարթությանը կանգնեցրած նորմալը (ուղղահայացը), կոչվում է ալիքների տարածման խտությունը:

Անդրադարձնող հարթության առկայության դեպքում ճառագայթչի ստեղծած էլեկտրամագնիսական դաշտն ուսումնասիրելու համար կիրառվում է հայելային պատկերների մեթոդը: