Sóng vô tuyến đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, dùng cùng với điện thoại di động, ti vi, thiết bị nhà bếp,… Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu và biết về khái niệm sóng vô tuyến.
Sóng vô tuyến là một loại sóng điện từ trong phổ điện từ, có bước sóng dài hơn ánh sáng hồng ngoại. Giống như sóng trên mặt hồ, sóng vô tuyến duy trì sự lặp lại của đỉnh và đáy. Toàn bộ mô hình sóng, trước khi lặp lại, gọi là chu kỳ. Bước sóng là quãng đường sóng đi hết một chu kỳ.
Số chu kỳ hoặc số lần sóng lặp lại trong một giây gọi là tần số. Tần số được đo bằng đơn vị hertz (Hz), đại diện cho số chu kỳ mỗi giây. Một nghìn hertz là kilohertz (kHz), một triệu hertz là megahertz (MHz) và một tỷ hertz là gigahertz (GHz). Phạm vi của phổ vô tuyến được cho là từ 3 kilohertz đến 300 gigahertz.
Sóng vô tuyến được tạo ra bởi máy phát và sau đó được thu bởi máy thu. Ắng-ten cho phép máy phát gửi năng lượng vào không gian và máy thu nhận năng lượng từ không gian. Máy phát và máy thu được thiết kế để hoạt động ở một dải tần số nhất định.
Sóng vô tuyến phổ biến và thường được sử dụng trong các công nghệ truyền thông trên các thiết bị điện tử hiện đại. Các thiết bị này nhận sóng vô tuyến và chuyển đổi chúng thành rung động cơ học trong loa, phát ra âm thanh.
Phổ điện từ được chia thành bảy vùng theo thứ tự giảm bước sóng và tăng năng lượng của tần số. Sóng vô tuyến có bước sóng dài nhất trong các sóng điện từ.
Khái niệm sóng vô tuyến ban đầu được dự đoán bởi James Maxwell – một nhà toán học và nhà khoa học người Scotland từ phương trình Maxwell. Khái niệm này sau đó được chứng minh bởi Heinrich Hertz – một nhà vật lý người Đức.
Việc triển khai thực tế đầu tiên thành công đạt được bởi Guglielmo Marconi – nhà phát minh và kỹ sư điện người Ý. Marconi đã được trao giải Nobel nhờ phát minh này.
Sóng vô tuyến được sử dụng thương mại lần đầu tiên vào năm 1900, được gọi là sóng Hertzian, sau này được đổi tên thành sóng vô tuyến.
Có hai loại sóng vô tuyến:
-
Sóng dài, còn được gọi là sóng mặt đất, có thể đi xung quanh chướng ngại vật và lan truyền trong khoảng cách xa như núi và theo vòng quanh Trái Đất. Do mặt đất không phải là dây dẫn hoàn hảo, tín hiệu có thể bị mất khi đi trên bề mặt Trái Đất.
-
Sóng vô tuyến ngắn là thông tin vô tuyến sử dụng tần số cao hơn trong dải tần Medium Frequency (MF) và toàn bộ dải tần High Frequency (HF) trong phổ vô tuyến, từ 1.800-30.000 kHz. Bước sóng trong dải tần này nhỏ hơn 200m (1500 kHz).
Tất cả các vật trong không gian đều phát ra một số lượng sóng vô tuyến. Mọi thông tin liên lạc mà chúng ta sử dụng trên Trái Đất bây giờ là một phần của sóng vô tuyến, từ mạng di động đến các kênh phát thanh cũ, truyền hình đến thông tin liên lạc quân sự.
Trong không gian, sóng vô tuyến di chuyển với tốc độ của ánh sáng. Nhưng trong môi chất, tốc độ sóng vô tuyến tuân theo luật bình phương nghịch đảo. Tốc độ di chuyển sóng vô tuyến được xác định bởi những gì nó đang truyền qua.
Vấn đề chính về sự lan truyền sóng vô tuyến là nhiễu xạ và chệch hướng. Khi khoảng cách tăng lên, tín hiệu có thể suy giảm và dữ liệu có thể bị mất trong quá trình truyền. Để khắc phục vấn đề này, khái niệm truyền rơ-le (Relay) được sử dụng. Các trạm rơ-le còn được gọi là bộ khuếch đại tín hiệu, khuếch đại và truyền lại tín hiệu vào không gian.
Sóng vô tuyến có thể được tạo ra khi có sự gia tăng nhanh chóng của lượng điện tích. Vì lượng điện tích trong vật liệu tăng tốc liên tục khi chúng di chuyển xung quanh bởi chuyển động, nên tất cả các vật và vật liệu liên tục phát ra sóng vô tuyến như một đặc điểm bức xạ nhiệt của chúng.
Ngoài ra, sóng vô tuyến cũng có thể được tạo ra nhân tạo thông qua các máy phát và được thu bởi các bộ thu sóng vô tuyến.
Sóng vô tuyến được sử dụng rộng rãi trong xã hội hiện đại ngày nay cho hệ thống liên lạc vô tuyến cố định và di động, phát sóng, radar và điều hướng vô tuyến, liên lạc vệ tinh, hệ thống máy tính từ xa và nhiều ứng dụng khác.
Phát thanh
Một trong những ứng dụng chính của sóng vô tuyến là phát thanh. Ban đầu, tín hiệu âm thanh được điều chế thông qua nhiều kỹ thuật điều chế như điều chế biên độ (AM – Amplitude Modulation) và điều chế tần số (FM – Frequency Modulation).
Tín hiệu điều chế sau đó được mã hóa và truyền qua không khí thông qua máy phát sóng vô tuyến. Ở phía máy thu sóng vô tuyến, tín hiệu có thể được truy xuất bằng cách điều chỉnh máy thu cho cùng tần số với tần số của máy phát.
Sóng vô tuyến được ứng dụng trong lĩnh vực phát thanh – Ảnh: Internet
Mạng di động
Sóng vô tuyến có khả năng xuyên qua các vật liệu cứng và chướng ngại vật như tòa nhà, cây cối một cách dễ dàng. Đặc tính này của sóng vô tuyến được ngành truyền thông sử dụng để thiết lập các liên kết di động nhằm mục đích trao đổi thông tin. Bộ phát và thu sóng vô tuyến được lắp đặt bên trong điện thoại di động giúp truyền và nhận tín hiệu với sự trợ giúp của sóng vô tuyến.
Xem thêm bài viết:
- Mạng 5G: Thực tế triển khai tại Việt Nam – Cơ hội và thách thức
- Tương lai của 6G: Cuộc sống sẽ thay đổi như thế nào
RADAR
RADAR viết tắt của Detection and Ranging Rađa – phát hiện và xác định bằng sóng vô tuyến. Như tên gọi, RADAR sử dụng sóng vô tuyến để phát hiện sự hiện diện và vị trí của chướng ngại vật.
Ăng-ten phát của RADAR phát sóng vô tuyến vào môi trường. Loại sóng này truyền qua không khí và phản chiếu lại nếu gặp chướng ngại vật. Sóng phản xạ sau đó được thu bởi máy thu. Tốc độ sóng truyền và thời gian sóng quay trở lại được ghi lại. Do đó, vị trí của chướng ngại vật có thể xác định dễ dàng.
Đài thiên văn
Sóng vô tuyến được sử dụng trong thiên văn học để có cái nhìn rõ ràng, chính xác hơn về hành tinh, sao chổi, tiểu hành tinh và nhiều thiên thể khác. Các bức xạ này không bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết không thuận lợi như mưa, sương mù, ánh sáng mặt trời,…
Điều này cho phép nhà thiên văn sử dụng sóng vô tuyến để nghiên cứu thành phần, vị trí, chuyển động và các đặc tính khác liên quan của các thiên thể.
Đài thiên văn sử dụng sóng vô tuyến để quan sát các thiên thể trong vũ trụ – Ảnh: Internet
Truyền thông vệ tinh
Sóng vô tuyến được sử dụng để truyền thông tin trên khoảng cách lớn bằng cách sử dụng các vệ tinh. Ắng-ten sóng vô tuyến trên Trái Đất được sử dụng để truyền tín hiệu đến vệ tinh. Sau đó, vệ tinh gửi tín hiệu nhận được trở lại đến trạm mặt đất. Tín hiệu này được xử lý và thông tin được trích xuất. Truyền hình là một trong những ứng dụng tốt nhất của sóng vô tuyến trong truyền thông vệ tinh.
Đo từ xa
Sóng vô tuyến thường được sử dụng trong các phương pháp đo từ xa để xác định vị trí chính xác của động vật và theo dõi chuyển động của chúng. Điều này được thực hiện bằng cách gắn máy phát sóng vô tuyến vào cơ thể động vật. Máy phát liên tục phát sóng vô tuyến vào môi trường. Các sóng phản xạ do máy phát tạo ra được thu lại bởi máy thu và hiển thị kết quả trên màn hình.
Đồ chơi điều khiển từ xa
Hầu hết các đồ chơi điều khiển từ xa hoạt động thông qua sóng vô tuyến. Máy thu bên trong đồ chơi phản ứng với sóng vô tuyến được truyền từ bộ phát vô tuyến có trong bộ điều khiển. Do đó, sóng vô tuyến cho phép người dùng điều khiển đồ chơi từ xa.
Điều hướng và Điều khiển không dây
Một trong những ứng dụng chính của sóng vô tuyến là thiết lập một mạng lưới liên lạc đáng tin cậy giữa máy bay và trung tâm điều khiển không dây. Sóng vô tuyến tần số cực cao hoặc dải tần cực cao (VHF – Very High Frequency) thường được sử dụng cho mục đích này. Sóng vô tuyến cũng giúp duy trì kết nối không gian không đối không giữa các máy bay.
Chăm sóc sức khỏe
Sóng vô tuyến được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế và chăm sóc sức khỏe. Ví dụ, sóng vô tuyến được sử dụng trong các máy quét cộng hưởng từ để tạo ra hình ảnh 3D chi tiết và rõ ràng về các cơ quan trong người bệnh. Sử dụng sóng vô tuyến trong quá trình quét MRI hoặc trong các ứng dụng y tế khác không gây tác động bất lợi nào.
Sóng vô tuyến cũng được biết đến là công cụ hỗ trợ trong các ca phẫu thuật ít xâm lấn, bao gồm cả điều trị ngưng thở khi ngủ.
Máy quét cộng hưởng từ được sử dụng sóng vô tuyến là một trong những thiết bị y tế quan trọng – Ảnh: Internet
Tàu ngầm
Hệ thống liên lạc trên tàu ngầm sử dụng sóng vô tuyến để trao đổi thông tin dễ dàng hơn. Thông thường, sóng vô tuyến tần số cực thấp hoặc dải tần số cực thấp (ELF – Extremely Low Frequency) được sử dụng do khả năng của nước biển hấp thụ sóng này là rất ít.
Sóng vô tuyến có nhiều ứng dụng thực tế, mang lại nhiều lợi ích. Đó là một số thông tin cơ bản về sóng vô tuyến, hi vọng bài viết sẽ cung cấp thông tin hữu ích cho bạn đọc.
Nguồn tham khảo: https://studiousguy.com/radio-waves-examples/