Skip to content

Природа и параметры радиоволн

Радиоволны — электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве со скоростью света (300 000 км/с ≈ 3·10⁸ м/с).

Свет — тоже электромагнитные волны, обладающие схожими с радиоволнами свойствами: отражение, преломление, затухание, дифракция.

Длина волны λ и частота f связаны соотношением:

λ=3108f\lambda = \frac{3 \cdot 10^8}{f}

Примеры:

ЧастотаДлина волны
1 МГц300 м
100 МГц3 м
2,4 ГГц0,125 м (12,5 см)
5 ГГц0,06 м (6 см)

Структура электромагнитной волны

Section titled “Структура электромагнитной волны”
graph LR
    A[Направление<br/>распространения →] 
    B[Вектор E<br/>электрическое поле ↑]
    C[Вектор H<br/>магнитное поле ↗]

В каждой точке пространства:

  • вектор E (напряжённость электрического поля) ⊥ вектору H (напряжённость магнитного поля)
  • оба вектора ⊥ направлению распространения волны

Таким образом, электромагнитная волна — поперечная.

Параметры радиосигнала

Section titled “Параметры радиосигнала”

Сигнал на антенне характеризуется тремя параметрами:

graph TD
    S[Радиосигнал] --> A[Амплитуда<br/>= мощность = дальность]
    S --> F[Частота<br/>= диапазон, ГГц/МГц]
    S --> P[Фаза<br/>= смещение волны во времени]

Амплитуда — интенсивность сигнала. Больше амплитуда → больше мощность → больше дальность. Аналогия: громкость голоса при разговоре.

Частота — количество полных колебаний в секунду (Гц). Wi-Fi 802.11b работает на 2,4 ГГц = 2 400 000 000 циклов/с.

Фаза — положение волны относительно опорного сигнала в данный момент. Используется в фазовой манипуляции (ФМн/PSK) для кодирования данных.

Радиосигналы vs световые сигналы

Section titled “Радиосигналы vs световые сигналы”
ПараметрРадиосигналы (RF)Световые (ИК)
ЧастотаМГц — ГГц~333 000 ГГц
Длина волны ИК~900 нм
ПрепятствияОгибают / проникаютТребуют прямой видимости
ЛицензияНужна для большинства диапазоновНе нужна
ПомехозащитаСредняяОчень высокая
Пропускная способностьДо нескольких Гбит/сДо нескольких Гбит/с
ПогодозависимостьНизкаяВысокая (туман, дождь)
  1. Дайте определение радиоволны. Чем радиоволны схожи со светом?
  2. Как связаны длина волны и частота? Какова длина волны на частоте 2,4 ГГц?
  3. Опишите структуру электромагнитной волны — как направлены векторы E и H?
  4. Назовите три основных параметра радиосигнала и что каждый из них определяет.