Les ondes radio sont un type de rayonnement électromagnétique. Ils sont surtout connus pour leur utilisation dans les technologies de communication telles que la télévision, les téléphones portables et les radios. Ces appareils reçoivent des ondes radio et les convertissent en vibrations mécaniques dans le haut-parleur pour créer des ondes sonores.
Le spectre des radiofréquences est une partie relativement petite du spectre électromagnétique (EM). Le spectre EM est généralement divisé en sept régions par ordre de longueur d'onde décroissante et d'énergie et de fréquence croissantes.
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Les désignations courantes sont: ondes radio, micro-ondes, infrarouge (IR), lumière visible, ultraviolet (UV), rayons X et rayons gamma.
Les ondes radio ont les longueurs d'onde les plus longues du spectre EM, selon la NASA. Ils vont d'environ 0,04 pouces (1 millimètre) à plus de 62 miles (100 kilomètres).
Ils ont également les fréquences les plus basses, d'environ 3 000 cycles par seconde, ou 3 kilohertz, à environ 300 milliards de hertz, ou 300 gigahertz.
Le spectre radioélectrique est une ressource limitée et est souvent comparé aux terres agricoles. Tout comme les agriculteurs doivent organiser leur terre pour obtenir la meilleure récolte en termes de quantité et variété, le spectre radio devrait être réparti entre les utilisateurs de la manière la plus efficace.
Au Brésil, le ministère des Sciences, de la Technologie, des Innovations et des Communications gère les attributions de fréquences sur l'ensemble du spectre radio.
Découverte
Le physicien écossais James Clerk Maxwell a développé une théorie unifiée de l'électromagnétisme dans les années 1870. Il a prédit l'existence des ondes radio.
En 1886, Heinrich Hertz, un physicien allemand, applique les théories de Maxwell à la production et à la réception des ondes radio. Hertz utilisait des outils ménagers simples, notamment une bobine d'induction et un pot Leyden (un type de condensateur composé d'un bocal en verre avec des couches de feuilles à l'intérieur et à l'extérieur) pour créer des vagues électromagnétique.
Hertz est devenu la première personne à transmettre et à recevoir des ondes radio contrôlées. L'unité de fréquence d'une onde électromagnétique – un cycle par seconde – s'appelle un hertz, en son honneur.
bandes d'ondes radio
Le spectre radio est généralement divisé en neuf bandes :
| Groupe | gamme de fréquences | Gamme de longueurs d'onde |
| Fréquence extrêmement basse (ELF) | <3 kHz | > 100 kilomètres |
| Très basse fréquence (VLF) | 3 à 30 kHz | 10 à 100 km |
| Basse fréquence (LF) | 30 à 300 kHz | 1 m à 10 km |
| Fréquence moyenne (MF) | 300 kHz à 3 MHz | 100 m à 1 km |
| Haute fréquence (HF) | 3 à 30 MHz | 10 à 100 mètres |
| Très haute fréquence (VHF) | 30 à 300 MHz | 1 à 10 mètres |
| Ultra haute fréquence (UHF) | 300MHz à 3GHz | 10cm à 1m |
| Super haute fréquence (SHF) | 3 à 30 GHz | 1 à 1cm |
| Extrêmement haute fréquence (EHF) | 30 à 300 GHz | 1 mm à 1 cm |
Fréquences basses à moyennes
Les ondes radio ELF sont les plus basses de toutes les fréquences radio. Ils ont une longue portée et sont utiles pour communiquer avec les sous-marins et à l'intérieur des mines et des grottes.
Selon le Stanford VLF Group, la source naturelle la plus puissante d'ondes ELF/VLF est la foudre. Les ondes produites par la foudre peuvent rebondir entre la Terre et l'ionosphère.
Les bandes radio LF et MF comprennent la radio marine et aviation, ainsi que la radio commerciale AM (modulation d'amplitude). Les bandes radio AM sont comprises entre 535 kilohertz et 1,7 mégahertz.
La radio AM a une longue portée, en particulier la nuit lorsque l'ionosphère est la meilleure pour récupérer les ondes vers la Terre. Cependant, il est sujet à des interférences qui affectent la qualité du son.
Lorsqu'un signal est partiellement bloqué - par exemple, par un bâtiment aux murs métalliques, comme un gratte-ciel - le volume sonore est réduit.
fréquences plus élevées
Les bandes HF, VHF et UHF comprennent la radio FM, la télédiffusion, la radio de service public, les téléphones portables et le GPS (système de positionnement global). Ces bandes utilisent généralement la "modulation de fréquence" (FM) pour coder ou imprimer un signal audio ou de données sur l'onde porteuse.
En modulation de fréquence, l'amplitude (gamme maximale) du signal reste constante tandis que la la fréquence varie, plus ou moins, à une vitesse et une amplitude correspondant au signal audio ou données.
La FM donne une meilleure qualité de signal que la AM car les facteurs environnementaux n'affectent pas la fréquence comme ils le font. ils affectent l'amplitude, et le récepteur ignore les variations d'amplitude tant que le signal reste au-dessus d'un seuil Le minimum. Les fréquences radio FM sont comprises entre 88 mégahertz et 108 mégahertz.
radio à ondes courtes
La radio à ondes courtes utilise des fréquences dans la gamme HF, d'environ 1,7 mégahertz à 30 mégahertz, selon la National Association of Shortwave Broadcasters (NASB). Dans cette gamme, le spectre des ondes courtes est divisé en plusieurs segments.
Partout dans le monde, il existe des centaines de stations à ondes courtes, selon le NASB. Les stations à ondes courtes peuvent être entendues à des milliers de kilomètres car les signaux rebondissent depuis l'ionosphère et rebondissent à des centaines ou des milliers de kilomètres de leur point d'origine.
fréquences plus élevées
SHF et EHF représentent les fréquences les plus élevées de la bande radio. Ils sont parfois considérés comme faisant partie de la bande des micro-ondes. Les molécules dans l'air ont tendance à absorber ces fréquences, ce qui limite leur portée et leurs applications.
Cependant, leurs courtes longueurs d'onde permettent aux signaux d'être dirigés dans des faisceaux étroits par des antennes paraboliques. Cela permet d'établir des communications à courte portée et à large bande passante entre des emplacements fixes.
SHF, qui est moins affecté par l'air que EHF, est utilisé pour des applications à courte portée telles que Wi-Fi, Bluetooth et USB sans fil (bus série universel).
Il ne peut fonctionner que sur des trajectoires en visibilité directe, car les ondes ont tendance à rebondir sur des objets tels que des voitures, des bateaux et des avions. Étant donné que les ondes rebondissent sur les objets, SHF peut également être utilisé pour le radar.
sources astronomiques
L'espace regorge de sources d'ondes radio: planètes, étoiles, nuages de gaz et de poussière, galaxies, pulsars et même trous noirs. En les étudiant, les astronomes peuvent en apprendre davantage sur le mouvement et la composition chimique de ces sources cosmiques, ainsi que sur les processus à l'origine de ces émissions.
Un radiotélescope «voit» le ciel très différemment de ce qu'il apparaît en lumière visible. Au lieu de voir des étoiles pointues, un radiotélescope capte des pulsars lointains, des régions de formation d'étoiles et des restes de supernova.
Les radiotélescopes peuvent également détecter les quasars, qui est l'abréviation de sources radio quasi-stellaires. Un quasar est un noyau galactique incroyablement brillant alimenté par un trou noir supermassif.
Les quasars rayonnent de l'énergie à travers le spectre EM, mais le nom vient du fait que les premiers quasars identifiés émettent principalement de l'énergie radio. Les quasars sont très énergétiques; certaines émettent 1 000 fois plus d'énergie que l'ensemble de la Voie lactée.
Les radioastronomes combinent souvent plusieurs télescopes plus petits en un réseau pour créer une image radio plus claire ou à plus haute résolution.
Par exemple, le radiotélescope Very Large Array (VLA) au Nouveau-Mexique se compose de 27 antennes disposées en un énorme motif en « Y », de 36 kilomètres de diamètre.