Le onde radio sono un tipo di radiazione elettromagnetica. Sono meglio conosciuti per il loro uso nelle tecnologie di comunicazione come la televisione, i telefoni cellulari e le radio. Questi dispositivi ricevono onde radio e le convertono in vibrazioni meccaniche nell'altoparlante per creare onde sonore.
Lo spettro delle radiofrequenze è una parte relativamente piccola dello spettro elettromagnetico (EM). Lo spettro EM è solitamente diviso in sette regioni in ordine decrescente di lunghezza d'onda e crescente di energia e frequenza.
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Le denominazioni comuni sono: onde radio, microonde, infrarossi (IR), luce visibile, ultravioletti (UV), raggi X e raggi gamma.
Le onde radio hanno le lunghezze d'onda più lunghe nello spettro EM, secondo la NASA. Si va da circa 0,04 pollici (1 millimetro) a oltre 62 miglia (100 chilometri).
Hanno anche le frequenze più basse, da circa 3.000 cicli al secondo, o 3 kilohertz, a circa 300 miliardi di hertz, o 300 gigahertz.
Lo spettro radio è una risorsa limitata ed è spesso paragonato ai terreni agricoli. Proprio come gli agricoltori devono organizzare la loro terra per ottenere il miglior raccolto in termini di quantità e varietà, lo spettro radio dovrebbe essere ripartito tra gli utenti al massimo efficiente.
In Brasile, il Ministero della Scienza, della Tecnologia, dell'Innovazione e delle Comunicazioni gestisce l'assegnazione delle frequenze in tutto lo spettro radio.
Scoperta
Il fisico scozzese James Clerk Maxwell sviluppò una teoria unificata dell'elettromagnetismo negli anni '70 dell'Ottocento. Ha predetto l'esistenza delle onde radio.
Nel 1886 Heinrich Hertz, un fisico tedesco, applicò le teorie di Maxwell alla produzione e alla ricezione delle onde radio. Hertz utilizzava semplici strumenti domestici, tra cui una bobina di induzione e una bottiglia di Leida (un tipo di condensatore costituito da un barattolo di vetro con strati di foglie all'interno e all'esterno) per creare onde elettromagnetico.
Hertz divenne la prima persona a trasmettere e ricevere onde radio controllate. L'unità di frequenza di un'onda EM - un ciclo al secondo - è chiamata hertz, in suo onore.
bande di onde radio
Lo spettro radio è generalmente suddiviso in nove bande:
| Gruppo musicale | intervallo di frequenze | gamma di lunghezze d'onda |
| Frequenza estremamente bassa (ELF) | <3 kHz | > 100 km |
| Frequenza molto bassa (VLF) | da 3 a 30 kHz | da 10 a 100 km |
| Bassa frequenza (LF) | da 30 a 300 kHz | da 1 m a 10 km |
| Frequenza media (MF) | da 300 kHz a 3 MHz | 100 ma 1 km |
| Alta frequenza (HF) | da 3 a 30 Mhz | Da 10 a 100 metri |
| Altissima frequenza (VHF) | da 30 a 300 Mhz | da 1 a 10 m |
| Ultra alta frequenza (UHF) | Da 300 MHz a 3 GHz | da 10 cm a 1 m |
| Altissima frequenza (SHF) | da 3 a 30 GHz | da 1 a 1 cm |
| Frequenza estremamente alta (EHF) | da 30 a 300 GHz | da 1 mm a 1 cm |
Frequenze medio-basse
Le onde radio ELF sono le più basse di tutte le frequenze radio. Hanno un lungo raggio e sono utili per comunicare con i sottomarini e all'interno di miniere e grotte.
La più potente fonte naturale di onde ELF/VLF è il fulmine, secondo lo Stanford VLF Group. Le onde prodotte dai fulmini possono rimbalzare avanti e indietro tra la Terra e la ionosfera.
Le bande radio LF e MF includono radio marine e aeronautiche, nonché radio commerciali AM (modulazione di ampiezza). Le bande radio AM sono comprese tra 535 kilohertz e 1,7 megahertz.
La radio AM ha un lungo raggio, in particolare di notte, quando la ionosfera è la migliore per recuperare le onde sulla Terra. Tuttavia, è soggetto a interferenze che influiscono sulla qualità del suono.
Quando un segnale è parzialmente bloccato, ad esempio da un edificio con pareti metalliche, come un grattacielo, il volume del suono viene ridotto.
frequenze più alte
Le bande HF, VHF e UHF comprendono radio FM, trasmissioni televisive, radio di servizio pubblico, telefoni cellulari e GPS (sistema di posizionamento globale). Queste bande utilizzano tipicamente la "modulazione di frequenza" (FM) per codificare o imprimere un segnale audio o dati sull'onda portante.
Nella modulazione di frequenza, l'ampiezza (portata massima) del segnale rimane costante mentre il la frequenza è variata, maggiore o minore, ad una velocità e grandezza corrispondente al segnale audio o dati.
L'FM si traduce in una migliore qualità del segnale rispetto all'AM perché i fattori ambientali non influenzano la frequenza nel modo in cui lo fanno. influenzano l'ampiezza e il ricevitore ignora le variazioni di ampiezza fintanto che il segnale rimane al di sopra di una soglia Minimo. Le frequenze radio FM sono comprese tra 88 megahertz e 108 megahertz.
radio ad onde corte
La radio a onde corte utilizza frequenze nella gamma HF, da circa 1,7 megahertz a 30 megahertz, secondo la National Association of Shortwave Broadcasters (NASB). All'interno di questo intervallo, lo spettro delle onde corte è suddiviso in diversi segmenti.
In tutto il mondo ci sono centinaia di stazioni a onde corte, secondo la NASB. Le stazioni a onde corte possono essere ascoltate per migliaia di chilometri perché i segnali rimbalzano dalla ionosfera e rimbalzano a centinaia o migliaia di chilometri dal loro punto di origine.
frequenze più alte
SHF e EHF rappresentano le frequenze più alte nella banda radio. A volte sono considerati parte della banda delle microonde. Le molecole nell'aria tendono ad assorbire queste frequenze, il che ne limita la portata e le applicazioni.
Tuttavia, le loro lunghezze d'onda corte consentono ai segnali di essere indirizzati in fasci stretti dalle antenne paraboliche. Ciò consente comunicazioni a corto raggio e ad alta larghezza di banda tra postazioni fisse.
SHF, che è meno influenzato dall'aria rispetto a EHF, viene utilizzato per applicazioni a corto raggio come Wi-Fi, Bluetooth e USB wireless (bus seriale universale).
Può funzionare solo su percorsi in linea di vista, poiché le onde tendono a rimbalzare su oggetti come automobili, barche e aerei. Poiché le onde rimbalzano sugli oggetti, SHF può essere utilizzato anche per il radar.
fonti astronomiche
Lo spazio pullula di sorgenti di onde radio: pianeti, stelle, nubi di gas e polvere, galassie, pulsar e persino buchi neri. Studiandole, gli astronomi possono conoscere il movimento e la composizione chimica di queste sorgenti cosmiche, così come i processi che causano queste emissioni.
Un radiotelescopio "vede" il cielo in modo molto diverso da come appare nella luce visibile. Invece di vedere stelle appuntite, un radiotelescopio rileva pulsar lontane, regioni di formazione stellare e resti di supernova.
I radiotelescopi possono anche rilevare i quasar, che è l'abbreviazione di sorgenti radio quasi stellari. Un quasar è un nucleo galattico incredibilmente luminoso alimentato da un buco nero supermassiccio.
I quasar irradiano energia attraverso lo spettro EM, ma il nome deriva dal fatto che i primi quasar identificati emettevano principalmente energia radio. I quasar sono altamente energetici; alcuni emettono 1.000 volte più energia dell'intera Via Lattea.
I radioastronomi spesso combinano diversi telescopi più piccoli in un array per creare un'immagine radio più chiara o con una risoluzione più elevata.
Ad esempio, il radiotelescopio Very Large Array (VLA) nel New Mexico è costituito da 27 antenne disposte in un enorme schema a "Y", 36 chilometri di diametro.