Sóng vô tuyến đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống con người, song hành với sự phát triển của điện thoại di động, ti vi, dụng cụ bếp,... Tuy nhiên, không phải ai cũng biết và hiểu về khái niệm sóng vô tuyến.

Sóng vô tuyến được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực như thông tin liên lạc, y tế,... Trong bài viết hôm nay, hãy cùng Elcom tìm hiểu sóng vô tuyến là sóng gì, được ứng dụng như thế nào và những điều cần biết khác xung quanh khái niệm sóng vô tuyến.

1. Sóng vô tuyến là sóng gì?

Sóng vô tuyến là một loại bức xạ điện từ với các bước sóng trong phổ điện từ, dài hơn ánh sáng hồng ngoại. Giống như sóng trên mặt hồ, sóng vô tuyến là một loạt các đỉnh và đáy lặp đi lặp lại. Toàn bộ mô hình của sóng, trước khi nó tự lặp lại, được gọi là chu kỳ. Bước sóng là quãng đường mà sóng đi hết một chu kỳ.

Số chu kỳ hoặc số lần sóng lặp lại trong một giây được gọi là tần số. Tần số được đo bằng đơn vị hertz (Hz), đề cập đến một số chu kỳ mỗi giây. Một nghìn hertz được gọi là kilohertz (kHz), 1 triệu hertz được gọi là megahertz (MHz) và 1 tỷ hertz được gọi là gigahertz (GHz). Phạm vi của phổ vô tuyến được coi là 3 kilohertz lên đến 300 gigahertz.

Sóng vô tuyến được tạo ra bởi máy phát và sau đó được phát hiện bởi máy thu. Ăng-ten cho phép máy phát sóng vô tuyến gửi năng lượng vào không gian và máy thu nhận năng lượng từ không gian. Máy phát và máy thu thường được thiết kế để hoạt động trên một dải tần số giới hạn.

Sóng vô tuyến rất phổ biến và thường xuyên được sử dụng trong các công nghệ truyền thông, trên thiết bị điện tử hiện đại. Các thiết bị đó sẽ nhận sóng vô tuyến và chuyển đổi chúng thành rung động cơ học trong loa, từ đó phát ra sóng âm thanh.

Phổ điện từ thường được chia ra bảy vùng theo thứ tự giảm bước sóng và tăng năng lượng của tần số. Sóng vô tuyến có bước sóng dài nhất trong số các sóng điện từ.

2. Lịch sử của sóng vô tuyến

Khái niệm sóng vô tuyến lần đầu tiên được dự đoán bởi James Maxwell - một nhà toán học và nhà khoa học người Scotland bằng cách dự đoán hành vi của sóng điện từ từ phương trình Maxwell. Khái niệm này sau đó đã được chứng minh bởi Heinrich Hertz - một nhà vật lý người Đức.

Nhưng việc triển khai thực tế thành công đầu tiên đã được tạo ra bởi Guglielmo Marconi - nhà phát minh và kỹ sư điện người Ý. Sau đó, Marconi đã được trao giải thưởng 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 đổi tên thành sóng vô tuyến.

3. Các loại sóng vô tuyến

Có hai loại sóng vô tuyến. Cụ thể:

• Sóng dài, còn gọi là sóng đất, có thể đi xung quanh các chướng ngại vật và lan truyền trong phạm vi dài như núi và theo đường viền trái đất. Vì mặt đất không phải là một dây dẫn hoàn hảo nên tín hiệu có thể bị hủy khi chúng đi theo bề mặt trái đất.

• Sóng vô tuyến ngắn là thông tin vô tuyến sử dụng tần số phía trên của MF (Medium Frequency: tần số trung bình) và tất cả dải tần HF (High Frequency: tần số cao) thuộc phổ vô tuyến, từ 1.800-30.000 kHz. Bước sóng trong băng tần này nhỏ hơn 200m (1500 kHz).

Mọi vật thể trong không gian đều phát ra một lượng sóng vô tuyến nào đó. Tất cả thông tin liên lạc chúng ta sử dụng trên trái đất hiện nay là một phần của sóng vô tuyến, từ mạng di động đến các kênh radio cũ, tivi đến thông tin liên lạc quân sự.

Trong không gian, sóng vô tuyến di chuyển với tốc độ ánh sáng. Nhưng trong môi trường vật chất, tốc độ của sóng vô tuyến tuân theo định luật bình phương nghịch đảo. Bước sóng của sóng vô tuyến di chuyển nhanh như thế nào phụ thuộc vào những gì chúng đang truyền qua.

Vấn đề chính của sự lan truyền sóng vô tuyến là nhiễu xạ và lệch hướng. Với sự gia tăng khoảng cách, tín hiệu có thể bị suy hao, mất dữ liệu trong quá trình lan truyền. Để khắc phục vấn đề này, khái niệm truyền rơ-le (Relay) được sử dụng. Các vị trí truyền rơle còn được gọi là bộ khuếch đại nhận tín hiệu, khuếch đại tín hiệu và truyền lại tín hiệu đó vào khí quyển.

4. Cách tạo ra sóng vô tuyến

Sóng vô tuyến được tạo ra bất cứ khi nào điện tích tăng nhanh. Vì các điện tích trong vật liệu liên tục tăng tốc khi chúng va đập xung quanh do chuyển động, nên tất cả các vật dụng và vật liệu liên tục phát ra bước sóng của sóng vô tuyến như một đặc điểm bức xạ nhiệt của chúng.

Ngoài ra, sóng vô tuyến cũng có thể được tạo ra bằng phương pháp nhân tạo nhờ các máy phát và được thu bởi các nhà thu sóng vô tuyến.

5. Ứng dụng của sóng vô tuyến trong cuộc sống hiện nay

Sóng vô tuyến thường được sử dụng trong xã hội hiện đại ngày nay cho hệ thống liên lạc vô tuyến cố định và di động, phát sóng, radar và tuyến đường vô tuyến, vệ tinh liên lạc, 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. Trước hết, tín hiệu âm thanh được điều chế với sự trợ giúp của nhiều kỹ thuật điều chế khác nhau 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 trong không khí với sự trợ giúp của máy phát sóng vô tuyến. Về phía máy thu sóng vô tuyến, tín hiệu có thể được truy xuất bằng cách điều chỉnh máy thu về cùng tần số với tần số của máy phát.

Sóng vô tuyến 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. Tính chất 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 ở mạch bên trong của 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 là viết tắt của Radio detection and ranging - dò tìm và định vị bằng sóng vô tuyến. Đúng 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 gửi sóng vô tuyến ra môi trường. Loại sóng này truyền trong không khí và bật trở lại nếu va phải chướng ngại vật. Các sóng phản xạ sau đó được thu bởi máy thu thanh. Tốc độ sóng truyền đi đã được nhận biết và thời gian sóng quay trở lại được ghi lại. Do đó, vị trí của chướng ngại vật có thể được xác định dễ dàng.

Đài thiên văn

Thiên văn học vô tuyến sử dụng sóng vô tuyến 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 bất lợi như mưa, sương mù, ánh sáng mặt trời,...

Tính chất này của sóng vô tuyến được nhà thiên văn học vô tuyến sử dụng để nghiên cứu thành phần, vị trí, chuyển động và các đặc tính liên quan khác của các thiên thể.

Đài thiên văn ứng dụng sóng vô tuyến để quan sát rõ nét hơn các thiên thể trong vũ trụ - Ảnh: Internet

Truyền thông vệ tinh

Sóng vô tuyến được sử dụng để truyền phát thông tin trên một khoảng cách lớn đáng kể với sự trợ giúp của các vệ tinh. Ăng-ten sóng vô tuyến trên trái đất có tác dụng truyền tín hiệu đến vệ tinh. Sau đó, vệ tinh sẽ gửi tín hiệu nhận được trở lại trạm mặt đất. Tín hiệu này được xử lý và thông tin được trích xuất. Phát sóng truyền hình là một trong những ứng dụng tốt nhất của sóng vô tuyến trong truyền thông vệ tinh.

Vô tuyến điện từ xa

Sóng vô tuyến thường được sử dụng trong phép đo vô tuyến từ xa để xác định vị trí chính xác của động vật và theo dõi chuyển động của nó. Điều này được thực hiện bằng cách gắn một máy phát vô tuyến vào cơ thể của con vật. Máy phát liên tục bức xạ sóng vô tuyến trong môi trường. Các bức xạ do máy phát phát ra được máy thu thu lại và hiển thị kết quả trên màn hình.

Đồ chơi điều khiển từ xa

Hầu hết các đồ chơi điều khiển từ xa đều hoạt động dựa trên sóng vô tuyến. Máy thu bên trong đồ chơi phản ứng với sóng vô tuyến được truyền bởi bộ phát vô tuyến có trong điều khiển. Do đó, sóng vô tuyến cho phép người dùng vận hành đồ chơi từ xa.

Điều hướng và Kiểm soát Không lưu

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 bộ phận kiểm soát không lưu. Sóng vô tuyến tần số rất cao hoặc dải tần số vô tuyến rất cao (VHF - Very High Frequency) thường được sử dụng cho mục đích này. Sóng vô tuyến cũng giúp duy trì kết nối không đối không giữa các máy bay.

Khám chữa bệnh

Sóng vô tuyến được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế, chăm sóc sức khỏe. Ví dụ, sóng vô tuyến được sử dụng trong các máy chụp cộng hưởng từ để cho ra hình ảnh 3 chiều chi tiết và rõ ràng về các cơ quan nội tạng của bệnh nhân. Sử dụng sóng vô tuyến để thực hiện quét MRI hoặc trong các ứng dụng y tế khác không gây ra bất kỳ tác dụng phụ bất lợi nào.

Sóng vô tuyến cũng được biết đến là công cụ hỗ trợ các ca phẫu thuật xâm lấn tối thiểu, bao gồm cả điều trị ngưng thở khi ngủ.

Máy chụp cộng hưởng từ ứng dụng sóng vô tuyến là một trong những thiết bị y tế quan trọng - Ảnh: Internet

Tàu ngầm

Hệ thống thông tin 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 kỳ thấp (ELF - Extremely Low Frequency) được sử dụng do các bức xạ đó không dễ bị nước biển hấp thụ.

Sóng vô tuyến có nhiều ứng dụng thiết thực, mang lại nhiều lợi ích. Trên đây là những điều cần biết về sóng vô tuyến, hy vọng bài viết sẽ mang lại nhiều thông tin hữu ích đến bạn đọc.

Nguồn tham khảo: https://studiousguy.com/radio-waves-examples/