Sóng vô tuyến là gì

Câu hỏi: Sóng vô tuyến là gì?

Câu trả lời:

Sóng vô tuyến là loại bức xạ được sử dụng trong thiết bị điện tử và công nghệ truyền thông. Các thiết bị này nhận sóng vô tuyến. Quá trình chuyển đổi sóng vô tuyến thành dao động cơ học trong loa giúp tạo ra sóng âm thanh.

Theo NASA, sóng vô tuyến có bước sóng dài nhất trong phổ EM, nằm trong khoảng từ 1 mm đến hơn 100 km. Chúng cũng có tần số thấp nhất, từ khoảng 3.000 chu kỳ mỗi giây, hoặc 3 KHz, lên đến khoảng 300 GHz.

Cùng trường ĐH KD & CN Hà Nội tìm hiểu thêm về Sóng vô tuyến:

Định nghĩa sóng vô tuyến và các loại sóng vô tuyến

Sóng vô tuyến là một trong những phát minh quan trọng nhất và vĩ đại nhất của nhân loại.

Khái niệm về sóng vô tuyến là gì?

Sóng vô tuyến là một loại bức xạ được sử dụng trong các thiết bị điện tử và công nghệ truyền thông. Các thiết bị này nhận sóng vô tuyến. Quá trình chuyển đổi sóng vô tuyến thành dao động cơ học trong loa giúp tạo ra sóng âm thanh.

Về bản chất, sóng vô tuyến là một dạng của sóng điện từ. Sóng vô tuyến truyền với tốc độ ánh sáng trong chân không. Nó có thể lây lan trong các môi trường khác nhau. Trong khi di chuyển, nếu gặp vật thể, nó có thể giảm tốc độ. Mức độ này phụ thuộc vào độ từ thẩm và hằng số điện môi của môi trường.

Bước sóng của sóng vô tuyến khá dài (dài hơn bước sóng của tia hồng ngoại). Là khoảng cách từ đỉnh của một sóng đến đỉnh của sóng tiếp theo. Và nó được ứng dụng rộng rãi trong đời sống thực tế của chúng ta.

Phổ tần số vô tuyến là một phần nhỏ của phổ điện từ EM. EM được chia thành bảy vùng với bước sóng giảm dần, năng lượng và tần số tăng dần. Sóng vô tuyến có bước sóng từ 1mm đến 100km – được coi là dài nhất trong phổ điện từ EM. Tuy nhiên, nó có tần số thấp nhất chỉ từ 3KHz đến 300GHz.

Các loại sóng vô tuyến

Sóng vô tuyến được nhà vật lý người Scotland JCMaxwell dự đoán về sự tồn tại của một nhà lý thuyết điện từ thống nhất. Sau đó, nhà vật lý người Đức Heinrich đã áp dụng lý thuyết của JCMaxwell vào việc sản xuất và thu nhận sóng vô tuyến vào năm 1886. Kể từ đó, sóng vô tuyến đã được nhân loại biết đến và khai thác rộng rãi.

Có bốn loại sóng vô tuyến phổ biến hiện nay:

– Sóng dài có thể phản xạ tốt qua tầng điện ly. Nó không bị ảnh hưởng bởi giao thoa sóng (hay còn gọi là hiện tượng mờ dần).

– Sóng trung ít phản xạ hơn sóng dài và có thể bị ảnh hưởng bởi giao thoa sóng.

– Sóng ngắn có thể liên lạc rất xa nhờ tần số cao. Tuy nhiên, nó rất dễ bị hấp thụ bởi các chướng ngại vật trên đường đi.

– Lò vi sóng – loại sóng mà tivi thường sử dụng. Nó có khả năng xuyên qua mọi lớp, thậm chí đi vào không gian vũ trụ. Vi ba được sử dụng rộng rãi trong truyền thông cũng như phát thanh truyền hình.

Thang sóng vô tuyến và sự lan truyền của sóng vô tuyến là gì?

Dựa trên các loại sóng vô tuyến, người ta có thang đo sóng vô tuyến. Đây là bảng tổng hợp các loại sóng cùng tần số cũng như bước sóng của chúng.

Sóng dài, sóng trung bình và sóng vi ba có thể bị hấp thụ bởi các phân tử không khí trong khí quyển và không thể truyền đi xa. Khoảng cách tối đa khi truyền các sóng này chỉ từ vài mét đến vài chục km. Trong tầng điện ly của khí quyển (độ cao 80 – 800 km), sóng vô tuyến ngắn phản xạ tốt trên tầng điện ly, mặt đất và mặt biển. Nhờ các phản xạ liên tiếp, sóng ngắn có thể truyền đi những quãng đường rất xa trên mặt đất.

Sóng có tần số lớn hơn 30MHz không bị phản xạ trong tầng điện ly. Chúng đi qua lớp này vào không gian bên ngoài. Nếu gặp ăng-ten parabol của vệ tinh nhân tạo, chúng sẽ phản xạ trở lại mặt đất. Các vi sóng này thường được sử dụng để phát tín hiệu vô tuyến truyền hình.

Nguyên tắc của liên lạc vô tuyến là gì?

Sóng vô tuyến được sử dụng trong thông tin liên lạc là sóng điện từ có tần số cao trong dải sóng vô tuyến. Nó còn được gọi với cái tên khác là tàu sân bay. Để truyền âm thanh trên một khoảng cách xa, người ta sử dụng micro. Nó sẽ biến dao động của âm thanh thành dao động điện có cùng tần số – sóng âm.

Con người có thể nghe thấy âm thanh có tần số từ 16Hz đến 20kHz. Vậy làm thế nào để có thể sử dụng các sóng mang có tần số từ 500kHz đến 900kHz? Khi đó sóng mang sẽ được mạch điều chế trộn vào sóng âm tần (sóng mang). Bên cạnh đó, với những sóng nhỏ, người ta sử dụng mạch khuếch đại để khuếch đại chúng.

Để có thể truyền tín hiệu, chúng ta cần:

– Máy thu thanh (sóng điện từ cao tần, micro, bộ khuếch đại, mạch điều chế, anten)

– Máy phát vô tuyến điện (mạch khuếch đại từ cao tần, anten thu tín hiệu, mạch tách sóng, mạch khuếch đại dao động điện từ, loa)

Trạm phát và trạm thu cách nhau rất xa, người ta dùng sóng điện từ cao tần để truyền tín hiệu. Ở máy thu, quá trình tách sóng âm thanh ra khỏi sóng mang tần số cao được thực hiện bởi một mạch tách sóng. Sau đó đưa sóng âm ra ngoài loa và biến dao động điện thành dao động âm cùng tần số.

Các ứng dụng của sóng vô tuyến là gì?

Sóng vô tuyến được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực thông tin và truyền thông. Bên cạnh đó, người ta còn sử dụng nó cho một anten radar phát ra sóng điện từ, thu để xử lý thông tin, vệ tinh, mạng máy tính, v.v.

• Ứng dụng của sóng vô tuyến trong thông tin liên lạc

Các sóng mang (sóng điện từ tần số cao) trong dải tần số vô tuyến) được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực này. Nhiều loại ăng ten vô tuyến được sử dụng để thu tín hiệu vô tuyến từ các đài phát thanh. Đây là lý do chính khiến tivi và đài phát thanh mặt đất cần có ăng-ten để hoạt động.

• Ứng dụng trong lĩnh vực y tế

Sóng vô tuyến RF được sử dụng để điều trị y tế và trong phẫu thuật. Sóng vô tuyến hỗ trợ bác sĩ phát hiện và điều trị bệnh. Các chuyên gia đã áp dụng phương pháp MRI (chụp cộng hưởng từ) để có thể thu được hình ảnh từ người.

Ứng dụng của sóng cao tần là gì? Sóng cao tần (RFA) nếu sử dụng và tiếp xúc trong thời gian dài có thể gây hại nghiêm trọng đến sức khỏe con người. Tuy nhiên, trong y học, loại sóng này và sóng radio được sử dụng rất nhiều. Chúng được chỉ định trong điều trị ung thư, loét, khối u, v.v.

Dải tần số vô tuyến điện là gì?

Tần số vô tuyến (còn được gọi là RF) là dải tần từ 3kHz đến 300GHz. Như đã nói ở trên, để có thể thu và phát sóng, người ta cần sử dụng đến anten, bộ khuếch đại,… Đồng thời anten có thể thu được hàng trăm, hàng nghìn tín hiệu vô tuyến điện. . Do đó, cần phải có một bộ thu sóng radio. Nó sẽ giúp ăng-ten bắt được tần số mà bạn muốn tìm.

Điều này được thực hiện thông qua một bộ cộng hưởng. Bộ cộng hưởng sẽ khuếch đại dao động trong một dải tần và đồng thời làm giảm dao động của các tần số khác ngoài dải. Các dải tần số vô tuyến và việc sử dụng chúng được tóm tắt dưới đây:

Dải tần số thấp và trung bình

– Tần số từ 30 – 300Hz (ELF): sóng tần số cực thấp chứa tần số nguồn điện xoay chiều và các dạng tín hiệu đo xa thấp.

– Tần số từ 300 – 3000Hz (VF – tần số thoại): sóng chứa các tần số kênh thoại tiêu chuẩn

– Tần số từ 3 – 30kHz (VLF – tần số rất thấp) chứa phần trên của dải âm thanh. VLF thường được sử dụng trong các hệ thống an ninh, quân sự, tàu ngầm, …

– Tần số từ 30 – 300kHz (LF – tần số thấp) được sử dụng phổ biến trong hàng hải và hàng không.

– Tần số từ 300kHZ đến 3 MHz (MF – tần số trung bình) cho phát sóng thương mại hàng hải, hàng không và sóng trung

Sóng ELF có tần số thấp nhất trong dải tần số vô tuyến điện. Trong thực tế, bạn có thể gặp các nguồn ELF, VLF từ sét. Chúng có sự phản xạ giữa Trái đất và tầng điện ly. Tiếng ồn do sét gây ra có thể làm sai lệch các tín hiệu vô tuyến quan trọng khi truyền tới vệ tinh.

Phạm vi LF và MF bao gồm radio AM hàng hải, hàng không và thương mại. Đài AM có tầm xa, nhất là vào ban đêm nhưng vẫn bị nhiễu sóng, ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh. Nếu tín hiệu của đài AM bị chặn (tường nhà bằng kim loại, v.v.), âm thanh của nó sẽ bị giảm đáng kể.

Dải tần số cao

– Tần số từ 30 – 300MHz (VHF – tần số rất cao) dùng trong phát thanh di động, hàng hải, hàng không, phát sóng thương mại, truyền hình thương mại (kênh 2 đến kênh 12 với tần số từ 54 – 216MHz)

Tần số siêu cao từ 300MHz đến 3GHz (UHF) được sử dụng cho các kênh truyền hình thương mại điện tử (kênh 14 đến 83), dịch vụ thông tin mặt đất, radar, hệ thống vi ba, vệ tinh, v.v.

HF, VHF và UHF được sử dụng để mã hóa và trộn tín hiệu âm thanh hoặc dữ liệu vào sóng mang. Trong khi điều tần (FM), biên độ của tín hiệu không đổi, tần số thay đổi theo một tỷ lệ nhất định. Cường độ tín hiệu trong FM vẫn bằng tín hiệu âm thanh hoặc dữ liệu. Tần số radio FM thường nằm trong khoảng từ 88 MHz đến 108 MHz và không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường.

Radio sóng ngắn – radio là gì?

Máy bộ đàm sóng ngắn có tần số khoảng 1,7 – 30 MHz. Chúng sử dụng các tần số trong băng tần HF. Phổ sóng ngắn được chia thành nhiều đoạn, mỗi đoạn được dành riêng cho các đài phát thanh thông thường. Ngày nay, có hàng trăm đài phát thanh sóng ngắn mà bạn có thể nghe từ hàng ngàn dặm.

Tần số rất cao

– Tần số siêu cao từ 3 – 30GHz (SHF) chủ yếu được sử dụng trong vi ba và vệ tinh

Tần số cực cao – EHF từ 30 đến 300GHz hiếm khi được sử dụng trong liên lạc vô tuyến.

Đây là những tần số cao nhất trong dải tần số vô tuyến điện. Tuy nhiên, SHF và EHF có phạm vi hạn chế vì chúng có thể bị hấp thụ bởi các hạt trong không khí. Tuy nhiên, bước sóng ngắn của chúng cho phép tín hiệu được dẫn vào các chùm tia hẹp. Do đó, nó cho phép truyền thông tầm ngắn băng thông cao giữa các điểm cố định.

SHF được sử dụng trong các ứng dụng tầm ngắn như Wifi, Bluetooth, USB, radar … Nó chỉ có thể hoạt động trong tầm nhìn thẳng và bị phản xạ khi gặp chướng ngại vật (xe cộ, tàu bè, v.v.)

Trong cuộc sống hiện đại, sóng SHF đóng vai trò quan trọng trong bước đột phá công nghệ của các thiết bị điện tử. Sự phát triển mạnh mẽ của các thiết bị không dây đã thay thế các thiết bị có dây cũ dựa trên nền tảng công nghệ của SHF.

Dù ở tần số nào thì sóng radio vẫn luôn đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống và sinh hoạt hàng ngày của con người. Hy vọng bài viết này của Trường ĐH KD & CN Hà Nội đã có thể giúp bạn giải đáp thắc mắc của mình về sóng vô tuyến điện là gì và hiểu rõ hơn về công dụng và các loại tần số vô tuyến điện hiện nay.

Đăng bởi: Trường ĐH KD & CN Hà Nội

Chuyên mục: Lớp 12, Vật lý 12