مقدمه:

انسان بيش از 100سال است که با امواج الکترومغناطيسي آشناست و امروزه از آنها به طور وسيعي در زندگي خود استفاده مي کند و اين فيزيک امواج در يک ميدان مغناطيسي و يک ميدان الکتريکي عمود برهم بوجود آمده اند. ويژگي بارزشان که آنها را متمايز ساخته اين است که براي سير نياز به محيط هادي ندارد و در خلاء به راحتي حرکت مي کنند. فيزيک امواج راديويي نيز دسته اي از اين فيزيک امواج هستند.

ماهيت فيزيک امواج راديويي:

هر اتم از الکترون و نوترون تشکيل شده است. نوترون و پروتون در مرکز قرار گرفته اند و هسته اتم را تشکيل مي دهند و الکترونها اطراف هسته مي چرخند. هسته بعضي از اتم ها به دليل پروتون هاي آنها خنثي مي شود. داراي حرکت وضعي هستند. يعني به دور محور خود مي چرخند. اين نوع حرکت را حرکت اسپني مي گويند که ويژگي هاي طبيعي هسته ها است. همچنين هسته به دليل وجود پروتون داراي بار مثبت هست و از هر ذره بارداري که حرکت داشته باشد فيزيک امواج الکترومغناطيس تابش مي شود.
بطور کلي فيزيک امواج از جمله فيزيک الکترومغناطيسي داراي فرکانس هستند. در اينجا فرکانس به معني تعداد نوسان هاي ميدان الکتريکي با مغناطيسي در واحد زمان از هر نقطه از فضا است. اگر نيروي محرکي را با فرکانس يکسان با فرکانس طبيعي نوسانگر بکار ببريم دامنه حرکت نوساني يعني حداکثر فاصله اي تا نقطه اي از امواج از مرکز تعادل مي گيرد افزايش مي يابد که اين پديده را تشديد مي گويند.

نحوه برخورد فيزيک امواج راديويي با بافتها:

در بيشتر اجسام مانند بافت نرم هسته اي داراي راستاي دو قطبي تصادفي هستند در نتيجه برآيند کلي موجها به دليل اينکه همديگر را خنثي مي کنند صفر است. ولي اگر ميدان مغناطيسي در اطراف نمونه ايجاد کنيم بخشي از اتم هاي h که انرژي کمتري دارند درراستاي ميدان و عده اي ديگر که انرژي بيشتر دارند در خلاف راستاي ميدان قرار مي گيرند. در اثر ايجاد اين ميدان h يا هر هسته فعال تشديد مغناطيسي داراي حرکت انتقالي نيز مي شود و در راستاي يک دايره با زاويه نسبت به خط عمود چرخش مي کند. بسماند اين حرکت براي اتمها متفاوت است و به نوع هسته و بزرگي ميدان بستگي دارد.
هر چقدر مغناطيسي قويتر باشد بسماند چرخش انتقالي افزايش مي يابد. بسماند چرخش هسته داراي حرکت اسپيني را حول ميدان بزرگتر بسماند لارمور مي گويند. با محاسبه فرکانس لارمو مي توان نسبتي به نام نسبت ژيرومغناطيسي را محاسبه کرد. که آنرا با ((y)) نشان مي دهند. هر هسته داراي نسبت ژيرومغناطيسي ويژه خود است و با کمک آن مي توان نوع هسته را تعيين کرد. اين نسبت براي اتم h وقتي در ميدان مغناطيسي يک تسلا قرار مي گيرد. برابر 42.57 است.

امواج rf در فيزيک امواج راديويي:

با ايجاد يک ميدان مغناطيسي راديو فرکانسي (امواج rf در گسترده فيزيک امواج الکترومغناطيسي است) تمام هسته ها را در راستاي آن قرار دهيم, در rf براي ايجاد تصوير مطلوب بايد به گونه اي باشد که زاويه انحراف راستاي حرکت از حالت و پايه برابر 90 درجه شود. اگر فرکانس ميدان با فرکانس لامور هسته يکي باشد پديده تشديد رخ مي دهد. اين حالت را برانگيختگي هسته مي گويند. وقتي که ميدان قطع مي شود پروتونها که انرژي دريافت کرده به تراز انرژي بالاتر رفته بود انرژي را به صورت فيزيک امواج rf و به مقدار ناچيزي هم به صورت گرما از دست مي دهند.

آسايش فيزيک امواج rf:

ميزان انرژي جذب شده توسط هسته به شدت rf در مدت زمان اعمال موج rf بستگي دارد و ميزان انرژي که پروتون به اطراف مي فرستد به هسته و ترکيبات شيميايي مواد اطراف مربوط مي شود. اين پديده از دست دادن انرژي و با گذشت به حالت پايه را آسايش و زمان لازم براي رسيدن به حالت پايه را زمان آسايش مي گويند. پديده آسايش يا از دست دادن انرژي به صورت فيزيک امواج rf به دو صورت روي مي دهد. يا موج روي بافت اثرمي گذارد که به آن آسايش اسپين شبکه يا آسايش طولي مي گويند و با t2 نشان مي دهند و t1 اسپين خود مولکول يا مولکول هاي ديگر اثر مي گذارد که به آن آسايش اسپين شبکه يا آسايش عرضي مي گويند و با t2 نشان مي دهند و به عبارت ديگر t1 مدت زماني است که طول مي کشد تا پروتون به انرژي اوليه اش برسد و t2 مدت زماني است که طول مي کشد تا دامنه موج rf ضعيف شود و از بين برود.

امواج راديويي و تقسيم بندي باند ها و فرکانس ها:

امروزه و در عصر پيشرفت تكنولوژي، كاربرد و استفاده از طيف‌هاي فركانسي و امواج راديويي در حال گسترش روزافزون است. مهم‌ترين مزيت اين فناوري كاهش حجم اتصالات و وسايل رابط همچون سيم‌ها و كابل‌ها هستند كه در نتيجه موجب كاهش چشم‌گير هزينه‌ها مي‌گردند. به طوري كه روابط بدون سيم جايگزين مطمئن آنها مي‌شوند.
ارتباطات به وسيله امواج راديويي، برپايه قوانين فيزيك و انرژي امواج الكترومغناطيسي استوار است. بدين منظور برخي مفاهيم اوليه مربوط به اين موضوع را به اجمال از نظر مي‌گذرانيم.
* همه ما تاكنون عباراتي نظير UHF, VHF, AM, FM و ... را شنيده‌ايم. فضاي اطراف ما آكنده از امواج راديويي است كه در تمام جهات در حال انتشار و عبور و مرور مي‌باشند. اصولا يك موج راديويي يك موج الكترومغناطيسي مي‌باشد كه معمولا توسط آنتن منتشر مي‌گردد. امواج راديويي داراي فركانس‌هاي مختلفي هستند، كه برحسب كاربري مطابق با استانداردهايي تقسيم‌بندي شده‌اند. در آمريكا FCC كميته ملي ارتباطات مسئوليت مديريت و تصميم‌گيري در مورد تخصيص طيف‌هاي فركانسي و صدور مجوز و يا تعيين استانداردها را برعهده دارد.
امواج راديويي در هوا با سرعتي نزديك به سرعت نور انتقال مي‌يابند. اين امر يكي از مهم‌ترين مزاياي اين فناوري مي‌باشد كه نقش بسزايي در تسريع ارتباط به عهده دارد.
واحد اندازه ‌گيري فركانس راديويي hertz "هرتز" يا "سيكل بر ثانيه" است و براي فركانس‌هاي بزرگ‌تر، جهت خواندن و نوشتن از عباراتي مانند KHz "كيلوهرتز"، MHz "مگا هرتز" و ... استفاده مي‌شود. در جدول تقسيم بندي فركانس‌ها برحسب واحد آمده است.
امواج راديويي داراي فركانس‌ها و باندهاي مختلفي هستنتد، به وسيله يك گيرنده مخصوص راديويي شما مي‌توانيد، امواج مربوط به همان گيرنده را دريافت نماييد. براي مثال زماني كه شما مشغول گوش دادن به يك ايستگاه راديويي هستيد، گوينده فركانس 91.5 MHz و باند FM را اعلام مي‌كند. راديوي FM شما تنها مي‌تواند گستره فركانسي تخصيص يافته مربوط به خود را دريافت نمايد.
Wavelength يا طول موج يك سيگنال الكترومغناطيسي با فركانس يا بسامد آن رابطه معكوس دارد، بدين معني كه بالاترين فركانس كوتاه ‌ترين طول موج را دارا مي‌باشد. در كل سيگنال‌هاي با طول موج‌هاي بلند تر مسافت بيشتري را مي‌پيمايند و از قابليت نفوذ بهتري در ميان اجسام در برابر سيگنال‌هاي داراي طول موج كوتاه برخوردارند.
مخفف باندها
گستره فرکانس
تقسيمات
نمادها
b.mam
30KHZ-3
امواج10 هزارمتري
VLF
b.km
300khz-30
امواج کيلومتري
LF
b.hm
3000khz-300
امواج هکتامتري
FM
b.dam
30mhz-3
امواج دکامتري
HF
b.m
300MHz-30
امواج متري
VHF
b.dm
3000MHz-300
امواج دسيمتري
UHF
b.cm
30GHz-3
امواج سانتيمتري
SHF
b.mm
300GHz-30
امواج ميليمتري
EHF
3000GHz-300
امواج دسيميليمتر
در زير بخشي از كاربردهاي اين امواج با ذكر محدوده فركانسي آمده است:
راديوهاي AM از 535 کيلو هرتز تا 1.7MHz
راديوهاي موج كوتاه: 509 MHz تا 26.1 MHz
راديوهاي باند شهري: 26.96MHz تا 27.41MHz
راديوهايFM :از 88 تا 108MHz
و برخي تقسيمات جزئي‌تر عبارتند از:
سيستم‌هاي دزدگير، دربازكن بدون سيم پاركينگ و ... : در حدود 40MHz
تلفن‌هاي بدون سيم متداول: در حدود 40 MHz الي 50 MHz
هواپيماهاي مدل كنترلي: در حدود72MHz
ماشين‌هاي اسباب‌بازي راديو كنترلي: درحدود 75MHz
گردنبند رديابي حيوانات: 215MHz الي 220MHz
تلفن‌هاي سلولي (مانند موبايل):824MHz الي 849MHz
تلفن‌هاي جديد بدون سيم:در حدود 900MHz
سيستم‌هاي موقعيت‌ياب ماهواره‌اي:1.227 MHz الي 1.577 MHz
دردسته بندي امواجي که قبلا ذکر شد هر گروه کاربردهاي خاص خود را دارد در زير برخي از آنها آمده است
1-متحرک هوانوردي
2-ناوبري راديويي
3- آماتور
4-آماتور ماهواره اي
5-پخش همگاني صدا
6- متحرک خشکي
7-متحرک دريايي
8- هواشناسي ماهواره اي
9-تعيين موقعيت راديويي و ماهواره اي
10-تحقيقات فضايي
11-پخش تصاوير تلويزيوني
و غيره... که خود نيز داراي دسته بندي هستند.
يک موج راديويي يک موج الکترومغناطيسي است که ميتواند بوسيله يک آنتن انتشار يابدوهمانطور که ميدانيد امواج راديويي فرکانسهاي متفاوتي دارند يکي از سوالهاي ابتدايي شما ممکن است اين باشد که چرا برخي از امواج و فرکانسهايي که حتي بر روي يک باند مشترک منتشر مي شوندمثلا باند "F M" چرا بوسيله راديوهاي گيرنده خانگي قابل دريافت نمي باشند؟
پاسخ اين است که گيرنده خانگي شما فقط ميتواند باندهاوفرکانسهايي را که کارخانه سازنده از پيش براي آن تعيين کرده و مثلا براي موج FM بين 88 megahertz تا 108 megahertz مي باشد را دريافت نمايد.
منبع:http://forum.parsigold.com
/س