Sóng vô tuyến là gì? ứng dụng & các dải của sóng vô tuyến

Hầu hết các thiết bị như radio, tivi, điện thoại di động,… để hoạt động được cần có sóng. Loại sóng này giúp các thiết bị thu, nhận tín hiệu. Vậy sóng vô tuyến là gì? Sóng vô tuyến được ứng dụng như thế nào trong thực tế? Để tìm hiểu những thông tin về sóng vô tuyến, bạn hãy theo dõi bài viết dưới đây nhé!

Sóng vô tuyến là một trong những phát minh quan trọng, vĩ đại nhất của loài người. Vậy sóng vô tuyến là gì, cấu tạo của loại sóng này như thế nào?

Sóng vô tuyến là loại bức xạ được sử dụng trong các thiết bị điện tử, công nghệ truyền thông. Các thiết bị này tiếp nhận sóng vô tuyến. Quá trình chuyển đổi sóng vô tuyến thành rung động cơ học trong loa sẽ giúp tạo ra sóng âm thanh.

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.

Bước sóng của sóng vô tuyến khá dài (dài hơn bước sóng hồng ngoại). Nó là khoảng cách từ đỉnh sóng này tới đỉnh sóng tiếp theo. Và nó được ứng dụng rộng rãi trong thực tế đời sống của chúng ta.

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.

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 áp dụng lý thuyết của J.C.Maxwell  vào sản xuất và thu sóng vô tuyến vào năm 1886. Kể từ đó, sóng vô tuyến đã được loài người biết đến và khai thác một cách rộng rãi.

Có 4 loại sóng vô tuyến phổ biến hiện nay là:

• Sóng dài có thể phản xạ tốt qua các tầng điện li. Nó không bị ảnh hưởng bởi sự giao thoa sóng (còn gọi là hiện tượng Fading).

• Sóng trung có phản xạ kém hơn sóng dài và có thể bị ảnh hưởng bởi sự giao thoa sóng.

• Sóng ngắn có thể liên lạc rất xa nhờ sở hữu tần số cao. Tuy nhiên, nó lại dễ bị hấp thụ bởi các vật cản trên đường di chuyển.

• Sóng cực ngắn – loại sóng mà các vô tuyến truyền hình thường hay sử dụng. Nó có khả năng xuyên qua mọi tầng, thậm chí đi vào cả không gian vũ trụ. Sóng cực ngắn được ứng dụng phổ biến trong liên lạc cũng như trong phát thanh truyền hình.

Dựa vào các loại sóng vô tuyến, người ta có thang sóng vô tuyến. Đây là một bảng tổng hợp các loại sóng cùng tần số cũng như bước sóng của chúng.

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.

Sóng vô tuyến dùng trong thông tin liên lạc chính là sóng điện từ cao tần trong dải sóng vô tuyến. Nó còn được gọi với cái tên khác là sóng mang. Để truyền tải âm thanh đi xa, người ta sử dụng micro. Nó sẽ biến dao động của âm thanh trở thành dao động điện cùng tần số – sóng âm tần.

Con người có thể nghe được âm thanh có tần số từ 16Hz đến 20kHz. Vậy những sóng mang có tần số 500kHz đến 900kHz làm sao có thể sử dụng được? Khi đó, người ta sẽ trộn sóng mang vào sóng âm tần (biến điện sóng mang) nhờ mạch biến điệu. Bên cạnh đó, với những sóng có cường độ nhỏ, người sử dụng các mạch khuếch đại để khuếch đại chúng lên.

Để có thể truyền tín hiệu, ta cần có:

• Máy thu thanh (mạch phát sóng điện từ cao tần, micro, mạch khuếch đại, mạch biến điệu, ăng-ten)

• Máy phát thanh (mạch khuếch đại từ điện cao tần, ăng-ten thu tín hiệu, mạch tách sóng, mạch khuếch đại dao động điện từ sóng âm tần, loa)

Các trạm phát và thu sóng ở rất xa nhau, người ta sử dụng sóng điện từ cao tần để truyền tín hiệu. Ở nơi thu tín hiệu, quá trình tách sóng âm tần khỏi sóng mang cao tần được thực hiện bằng mạch tách sóng. Sau đó đưa sóng âm tần ra ngoài loa và biến dao động điện trở thành dao động âm có cùng tần số.

Sóng vô tuyến được ứng dụng chủ yếu trong lĩnh vực thông tin, liên lạc. Bên cạnh đó, người ta còn sử dụng nó cho một ăngten rađa phát ra những sóng điện từ, thu nhận để xử lý thông tin, vệ tinh, mạng máy tính,…

• Ứng dụng của sóng vô tuyến trong liên lạc

Sóng mang (sóng điện từ cao tần)trong dải sóng vô tuyến) được ứng dụng phổ biến trong lĩnh vực này. Các loại ăng-ten vô tuyến được sử dụng để có thể thu được tín hiệu vô tuyến từ các nhà đài. Đây là lý do chính các loại tivi, vô tuyến mặt đất cần có ăng-ten thì mới hoạt động được.

• Ứng dụng trong lĩnh vực y tế

Sóng vô tuyến RF được sử dụng để điều trị y khoa và trong các ca phẫu thuật. Sóng vô tuyến hỗ trợ các bác sĩ phát hiện bệnh và điều trị bệnh. Các chuyên gia đã ứng dụng MRI (chụp cộng hưởng từ) để có thể chụp hình ảnh từ con người.

Ứng dụng của sóng cao tần là gì? Sóng cao tần (RFA) nếu sử dụng và tiếp xúc trong thời gian dài có thể gây hại nghiêm trọng tới sức khỏe con người. Tuy  nhiên, trong y học, loại sóng này và sóng vô tuyến điện lại được ứng dụng rất nhiều. Chúng được chỉ định trong việc hỗ trợ điều trị ung thư, viêm loét, các khối u,…

Tần số vô tuyến (hay còn được gọi là RF) là dải tần số nằm trong khoảng từ 3kHz đến 300GHz. Như đã nói ở trên, để có thể thu và phát sóng, người ta cần sử dụng các loại ăng-ten, mạch khuếch đại,… Cùng một lúc, ăng-ten có thể nhận được hàng trăm, hàng ngàn tín hiệu vô tuyến. Vì vậy, cần phải có một bộ dò sóng vô tuyến. Nó sẽ giúp ăng-ten bắt được tần số muốn tìm.

Việc này được thực hiện qua một bộ cộng hưởng. Bộ cộng hưởng sẽ khuếch đại dao động trong một giải tần và đồng thời giảm dao động của các tần số khác ngoài băng tần. Các dải sóng vô tuyến và công dụng của chúng sẽ được tóm tắt dưới đây:

• Tần số từ 30 – 300Hz (ELF): sóng có tần số cực kỳ thấp chứa tần số điện mạng xoay chiều và các loại tín hiệu đo lường từ xa thấp.

• Tần số từ 300 – 3000Hz (VF – tần số thoại): sóng chứa các tần số kênh thoại tiêu chuẩn

• Tần số từ 3 – 30kHz (VLF – tần số rất thấp) chứa phần trên của dải nghe được. VLF thường được ứng dụng trong các hệ thống an ninh, quân sự, tàu ngầm,…

• Tần số từ 30 – 300kHz (LF – tần số thấp) thường dùng trong hàng hải và hàng không.

• Tần số từ 300kHZ đến 3 MHz (MF – tần số trung bình) dùng cho hàng hải, hàng không và phát thanh thương mại sóng trung

Các sóng ELF có tần số thấp nhất dải tần vô tuyến. Trong thực tế, bạn có thể gặp các nguồn phát ELF, VLF từ các tia sét. Chúng có phản xạ  giữa Trái Đất và tầng điện li. Các nhiễu do tia sét có thể làm biến dạng các tín hiệu vô tuyến quan trọng khi đang truyền đến các vệ tinh. 

Dải LF và MF gồm các loại radio hàng hải, hàng không và radio thương mại AM. Radio AM có tầm truyền xa, đặc biệt là vào ban đêm nhưng nó vẫn bị tác động làm nhiễu, ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh. Nếu tín hiệu của radio AM bị chặn (tường nhà kim loại,…) thì âm thanh của nó sẽ bị giảm đi đáng kể.

• Tần số từ 30 – 300MHz (VHF – tần số rất cao) sử dụng trong vô tuyến di động, hàng hải, hàng không, phát thanh thương mại, truyền hình thương mại (kênh 2 đến 12 với tần số từ 54 – 216MHz)

• Tần số cực cao từ 300MHz đến 3 GHz (UHF) được sử dụng cho các kênh truyền hình thương mại điện tử (kênh 14 đến 83), các dịch vụ thông tin mặt đất, radar, hệ thống viba, vệ tinh,…

HF, VHF và UHF được sử dụng để mã hóa, trộn một tín hiệu audio hoặc dữ liệu vào sóng mang. Trong khi biến điệu tần số (FM) biên độ của tín hiệu không đổi, tần số biến thiên theo tốc độ nhất định. Độ lớn của tín hiệu trong khi FM vẫn bằng tín hiệu audio hoặc dữ liệu. Các tần số radio FM thường từ 88 MHz đến 108 MHz và không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường.

Các radio sóng ngắn có tần số khoảng 1,7 – 30 MHz. Chúng sử dụng tần số trong dải HF. Các phổ sóng ngắn được phân chia thành nhiều đoạn, mỗi đoạn được dành riêng cho các đài phát thanh thường xuyên. Hiện nay, có hàng trăm đài phát thanh sóng ngắn mà bạn có thể nghe được từ xa hàng nghìn dặm.

|| Chi tiết tại: Sóng điện thoại là sóng gì? Sóng điện thoại gây vô sinh không?

• Tần số siêu cao từ 3 – 30GHz (SHF) chủ yếu được ứng dụng trong viba và vệ tinh

• Tần số cực kỳ cao – EHF từ 30 – 300GHz rất ít được sử dụng trong thông tin vô tuyến.

Đây là những tần số cao nhất trong dải vô tuyến. Tuy nhiên, SHF và EHF bị hạn chế tầm xa do chúng có thể bị các phân tử trong không khí hấp thụ. Tuy nhiên, bước sóng ngắn của chúng cho phép tín hiệu được hướng thành các chùm hẹp. Do đó, nó cho phép sự truyền thông tầm ngắn băng thông cao xảy ra giữa các điểm cố định.

SHF được ứng dụng tầm ngắn như Wifi, Bluetooth, USB, radar… Nó chỉ có thể hoạt động theo đường nhìn thẳng và bị phản lại khi gặp vật cản (xe cộ, tàu thuyền…)

>> Xem thêm : Tác hại của sóng Wifi: hiểm họa khôn lường cho sức khỏe  <<

Trong cuộc sống hiện đại, sóng SHF chiếm vai trò quan trọng trong bước đột phá công nghệ của các thiết bị điện tử. Sự phát triển mạnh mẽ của các thiết bị không dây đã thay thế cho những thiết bị có dây cũ đều dựa trên nền tảng công nghệ của SHF

Dù ở tần số nào thì các dải sóng vô tuyến vẫn luôn đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với cuộc sống và hoạt động thường ngày của con người. Hy vọng bài viết này đã có thể giúp bạn tháo gỡ các câu hỏi về sóng vô tuyến là gì cũng như hiểu rõ hơn về công dụng và các loại tần số vô tuyến hiện nay.

Bài viết liên quan khác: