Hiện nay có rất nhiều công nghệ sử dụng sóng vô tuyến để kết nối và truyền tải dữ liệu. Từ những thiết bị quen thuộc trong đời sống thường ngày như Tivi, điện thoại di động,… Vậy sóng vô tuyến là gì? Sóng vô tuyến được ứng dụng như thế nào trong thực tế?
Sóng vô tuyến là gì?
Sóng vô tuyến (còn gọi là sóng Radio) là một kiểu bức xạ điện từ với bước sóng trong phổ điện từ dài hơn ánh sáng hồng ngoại.
Về bản chất, sóng vô tuyến là một dạng của sóng điện từ. Sóng vô tuyến truyền với vận tốc ánh sáng trong môi trường chân không. Nó có thể lan truyền trong các môi trường khác nhau. Trong khi di chuyển, nếu gặp vật thể, nó có thể đi chậm lại. Mức độ này tùy thuộc vào độ từ thẩm và hằng số điện môi của môi trường.
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 đánh giá là dài nhất trong phổ điện từ EM. Tuy nhiên, nó lại có tần số thấp nhất chỉ từ 3KHz đến 300GHz.
Lịch sử hình thành
Sóng vô tuyến được nhà vật lý người Scotland J.C.Maxwell tiên đoán sự tồn tại nhà lý thuyết điện từ thống nhất. Sau đó, Heinrich – nhà vật lý người Đức đã chứng minh tính chính xác sóng điện từ của Maxwell bằng cách thử nghiệm tạo ra sóng vô tuyến trong phòng thí nghiệm của mình vào năm 1887. Kể từ đó, sóng vô tuyến đã được loài người biết đến và khai thác một cách rộng rãi trong radar, phát thanh, liên lạc vô tuyến di động và cố định, thông tin vệ tinh, các mạng máy tính, các hệ thống dẫn đường khác, và nhiều ứng dụng khác.
Các loại sóng vô tuyến
Có 4 loại sóng vô tuyến phổ biến hiện nay là:
- Sóng dài: Phản xạ tốt qua các tầng điện li. Sóng dài không bị ảnh hưởng bởi hiện tượng Fading ( ảnh hưởng từ giao thoa sóng).
- Sóng trung: Được dùng để lan tỏa trong các thành phố lớn, phản xạ kém hơn sóng dài, bị ảnh hưởng bởi hiện tượng fading.
- Sóng ngắn: Có tần số cao và thường bị vật cản hấp thụ. Ưu điểm của sóng ngắn là có thể liên lạc rất xa.
- Sóng cực ngắn: Có khả năng lớn xuyên qau mọi tầng và đi vào không gian vũ trụ. Được ứng dụng trong liên lạc, phát thanh truyền hình.
Sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn có thể bị các phân tử không khí trong khí quyển hấp thụ nên không thể truyền đi xa. Khoảng cách tối đa khi truyền những sóng này chỉ từ vài mét đến vài chục kilomet. Trong tầng điện li của khí quyển (độ cao 80 – 800km), các sóng ngắn vô tuyến phản xạ tốt trên tầng điện li, mặt đất, mặt nước biển. Nhờ sự phản xạ liên tiếp mà các sóng ngắn có thể truyền đi rất xa trên mặt đất.
Các sóng có tần số lớn hơn 30MHz không phản xạ trên tầng điện li. Chúng xuyên qua tầng này ra bên ngoài không gian. Nếu chúng gặp các ăng-ten Parabol của vệ tinh nhân tạo thì sẽ phản xạ trở lại mặt đất. Những vi sóng này thường được sử dụng để phát tín hiệu vô tuyến truyền hình.
Nguyên tắc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến
Để thực hiện thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến ta sử dụng: điện từ cao tần, tách sóng, biến điệu sóng mang, khuếch tán. Để hoạt động được ta cần chuẩn bị máy thu thanh và máy phát thanh.
- Máy thu thánh gồm có: Mạch phát sóng điện từ cao tần, micro, mạch khuếch đại, mạch biến điệu và anten.
- Máy phát thanh gồm có: mạch khuếch đại điện từ cao tần, anten thu, mạch tách sóng, mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần và loa.
Ứng dụng
- Ứng dụng trong liên lạc
Để thu được tín hiệu vô tuyến, ví dụ như từ các đài vô tuyến AM/FM, cần một anten vô tuyến. Sóng vô tuyến dùng trong thông tin liên lạc truyền thanh chính là sóng điện từ cao tần trong dải sóng vô tuyến hay còn được gọi là sóng mang.
- Ứng dụng trong y tế
Năng lượng tần số vô tuyến (RF) đã được dùng trong điều trị y tế nói chung từ các ca phẫu thuật xâm lấn tối thiểu và động máu, bao gồm cả điều trị ngưng thở khi ngủ. Ứng dụng Chụp cộng hưởng từ (MRI) để chụp hình ảnh từ con người.