Informācijas pārraide ar radioviļņiem fizikā

• Aplūkoti galvenie fizikālie principi, kas tiek izmantoti radioviļņu pārraidē un uztveršanā.
• Paskaidrots, kā radioviļņus izmanto informācijas pārraidei.

Informācijas pārraide ar radioviļņiem

• Informācija jāiekodē radioviļņu svārstībās, kas izplatās ar gaismas ātrumu.
• Skaņas pārraide tiek izmantota kā piemērs, lai ilustrētu radioraidītāja un radiouztvērēja darbību.
• Dzirdamās skaņas pārnes skaņas vilnis.
• Mikrofona membrāna iesvārstās skaņas ietekmē, un tās mehāniskās svārstības tiek pārvērstas elektriskajās (zemfrekvences) svārstībās.
• Zemfrekvences svārstības pastiprina zemfrekvences pastiprinātājs (ZP).

Radioraidītājs

• Augstfrekvences svārstību ģenerators (AĢ) ierosina nerimstošas elektriskās svārstības ar noteiktu frekvenci.
• Šīs svārstības pastiprina augstfrekvences pastiprinātājs (AP).
• Raidītāja antena izstaro noteiktas frekvences radiovilni – nesējvilni.
• Nesējvilnis "nes" informāciju, ko radioraidītājs iekodē vilnī, izveidojot radiosignālu.
• Šo procesu sauc par modulāciju.
• Frekvences modulācija (FM) maina nesējviļņa frekvenci atbilstoši zemfrekvences (skaņas) svārstību momentānajam spriegumam.
• Modulētās augstfrekvences svārstības raidītāja antena izstaro telpā kā radiovilni.

Radiouztvērējs

• Radiovilnis uztvērēja antenā ierosina modulētas augstfrekvences svārstības.
• Antenas svārstību kontūram jāatlasa vēlamās raidstacijas nesējfrekvence.
• Antenas svārstību kontūrā ir kondensators ar maināmu kapacitāti (C).
• Mainot kapacitāti, mainās kontūra pašsvārstību frekvence, un kontūru var noskaņot rezonansē ar pienākošā nesējviļņa frekvenci.
• Tad nesējviļņa svārstību amplitūda kļūst daudzkārt lielāka nekā citu raidstaciju nesējviļņiem
• Jāatjauno informāciju saturošās zemfrekvences svārstības, šo procesu sauc par detektēšanu un to veic detektors (D).
• Detektors atdala zemfrekvences svārstības no nesējfrekvences.
• Zemfrekvences svārstības novirza uz pastiprinātāju (ZP).
• Pastiprinātās zemfrekvences svārstības nonāk skaļrunī un ierosina skaņas viļņus.

Citas sistēmas

• Televīzija, mobilie sakari un radiolokācija izmanto ultraīsviļņu diapazonu.
• Televīzijas signālam jāpārnes lielāka informācijas plūsma nekā radiosignālam, tāpēc televīzijas pārraides notiek ultraīsviļņu diapazonā.
• Katrai raidstacijai informācijas pārraidē ir jāaizņem noteikta frekvenču josla.
• Televīzijas pārraidēm nepieciešamās frekvences joslas platums ir ap 10 MHz, bet skaņas kanālam pietiek ar 10 KHz platu joslu.

Televīzijas torņi

• Televīzijas pārraides var uztvert tikai antenas tiešas redzamības zonā, tāpēc ir nepieciešami augsti TV antenu torņi.
• Rīgas televīzijas torņa augstums ir 368 m.
• Tiek būvētas TV kanālu retranslācijas stacijas, ieviesta kabeļtelevīzija un izmantoti satelītu sakari.

Sakaru satelīti

• Zemes mākslīgie pavadoņi jeb satelīti tiek izmantoti televīzijas raidījumu raidīšanai un uztveršanai dažādās vietās.
• Uz satelītiem novieto ierīces, kas raida un uztver superaugstas frekvences radioviļņus.
• Sakaru satelītus ievada ģeostacionārajās orbītās 35 800 km augstumā.
• Satelīts, riņķojot Zemes rotācijas virzienā, vienu apgriezienu veic vienas diennakts laikā un no Zemes izskatās nekustīgs.
• Eiropā sakaru satelīti izmanto radioviļņus 2,3 cm... 2,8 cm diapazonā.
• Tos uztver ar paraboliskām antenām.

GPS

• Sakaru satelītus izmanto arī globālās pozicionēšanas sistēmā (GPS).
• GPS izmanto, lai noteiktu objektu koordinātas uz Zemes un sekotu to kustībai.