Електромагнітне поле - це хвильовий процес, подібний до того, як ви кидаєте камінь у водойму і утворюється хвиля

Ми називаємо радіохвилю класом електромагнітного випромінювання, частота якого входить до того, що ми називаємо радіоелектричним спектром, що варіюється від частоти 0 до 300 гігагерц. З цієї частоти ми вже почали говорити про інфрачервоне, видиме, ультрафіолетове.

таке

Електромагнітне поле - це хвильовий процес, подібний до того, коли кидають камінь у водойму і утворюється хвиля, яка має максимуми і мінімуми (вершини та долини) і коливається. Так само, хоча ми цього не бачимо, змінюється електромагнітне поле; має значення, які спочатку вищі, потім нижчі і так далі, хвилясті.

А що таке частота? Частота пов’язана з тим, наскільки швидко хвиля хвилюється, тобто з тим, наскільки швидко вона переходить від максимуму до мінімуму або наскільки близькі максимуми та мінімуми в часі, тому що найважливіше, що слід врахувати, це значення змінюється. Час між максимумами або мінімумами, тобто між повторюваними значеннями, ми називаємо періодом. І обернену до періоду, скільки оборотів до цього циклу ми дали за секунду, ми називаємо це частотою, і вона вимірюється в герцах (які не є ні більше, ні меншими за цикли в секунду). Наприклад, якщо у мене період 0,1 секунди, це означає, що за одну секунду я знайшов 10 піків. Якщо ми думаємо про автобус, який обходить ланцюг, ми можемо сказати, що період автобуса становить одну годину, або ми можемо сказати повороти, які робить автобус за годину, повороти, які робить автобус, - це частота і час потрібно зробити один поворот - це період.

Частота хвилі, тобто те, наскільки швидко вона робить ці зміни, змінить її характеристики, її поведінку. А оскільки ми здатні генерувати хвилі різної частоти, це дозволяє нам організовувати спектр. Це дозволяє нам вирішити, наприклад, що коли ми генеруємо хвилю 900 мегагерц, ми використовуємо її для мобільної телефонії, або використовуємо хвилю 2,4 гігагерца для Wi-Fi. Всі вони є радіохвилями, але з різними частотами.

Частота хвилі, тобто те, наскільки швидко вона робить ці зміни, змінить її характеристики, її поведінку. А оскільки ми здатні генерувати хвилі різної частоти, це дозволяє нам організовувати спектр

Ми використовуємо їх для всіх видів бездротового зв'язку, а також використовуємо для зв'язку по дроту. Але найпопулярнішим є використання бездротового зв'язку: телебачення, зв’язок з мобільним телефоном, дані, які мобільний телефон надсилає або отримує, або те, як ми спілкуємося з Wi-Fi, FM-радіо ..., все це проходить по радіохвилях і надходить нам, оскільки приймач з антеною здатний приймати інформацію і передавати її нам.

Те, що ми хотіли передати: зображення, звук тощо ..., спочатку було перетворено у відповідний формат для передачі, який зазвичай є цифровим форматом; що інформація в цифровому форматі передається в радіохвилі, і досягнувши приймача, біти, що передаються хвилею, стають тими, що були на початку: зображення або звук.

Радіозв'язок почав бути аналоговим. Потім інформація була надіслана як є. Якщо я розмовляю в мікрофон, голос виробляє зміни струму, і саме це було використано для модифікації радіохвилі, і вона передавалася безпосередньо через антену. Тепер цей голос кодується в бітах для його передачі, оскільки оцифрована інформація набагато надійніша.

І як ця інформація передається в радіохвилях? Ми повинні змінити деякі характеристики хвилі залежно від повідомлення, яке ви хочете надіслати. Найпростіше зрозуміти, що ви змінюєте амплітуду. Радіохвиля має амплітуду, яка зростає і зменшується між двома можливими значеннями. Я можу змінити ці значення, зробити їх більшими або меншими, відповідно до інформації, яку я хочу надіслати. Ми називаємо це модуляцією, ми модулюємо хвилю інформацією, яку хочемо, щоб вона несла. Якщо я хочу надіслати 1, 2, 3; Я посилаю хвилю, яка має спочатку амплітуду 1, потім амплітуду 2, а потім амплітуду 3. І коли вона досягне приймача, приймач подивиться на амплітуду і скаже: 1, 2, 3. Але замість того, щоб бути 1, 2, 3 може бути чийсь голос або біти, що кодують будь-яку інформацію. Змінюючи свої характеристики, радіохвиля передає мені потрібну інформацію на відстані.

Ми також використовуємо радіохвилі для нагрівання їжі в мікрохвильовці. Вони такі ж, як і у Wi-Fi, що трапляється так, що всередині мікрохвильовки ми вкладаємо більше енергії, ніж передаємо по повітрю, тому що ми не хочемо нагрівати людей, так? І це те, що певні частоти можуть змусити молекули води резонувати і нагріватися.

Радіохвилі також використовуються для того, щоб побачити, що дозволяють наші людські можливості, наприклад, радар може знати, що ми маємо навколо, навіть якщо він дуже далеко або навіть прихований. Світло - це також електромагнітна хвиля, але з певними частотами, які ми бачимо, і зазвичай ми не називаємо їх радіохвилями, але ми говоримо про видимі частоти. Але так само, як я захоплюю зображення світлом за допомогою камери, за допомогою радіохвиль інших частот я можу робити зображення через стіни або через наше тіло.

Ана Гарсія Армада інженер телекомунікацій, професор Мадридського університету Карлоса III і дослідник, що спеціалізується на мобільному широкосмуговому зв'язку та технологіях 5G.

Запитання надіслано електронною поштою Віктор Поррес

Ми відповідаємо - це щотижнева наукова консультація, спонсорована Фондом доктора Антонія Естева, яка відповідає на запитання читачів щодо науки та техніки. Вони є вченими та технологами, членами АМІТ (Асоціації жінок-дослідниць і технологів), які відповідають на ці запитання. Надішліть свої запитання на [email protected] або через Twitter #nosotrasrespondemos.

Координація та написання: Вікторія Торо