Источники радиоволн бывают природными и искусственными. Их объединяет возникновение переменных электромагнитных полей, а механизмы излучения различаются. Ниже — шесть примеров: Солнце, молнии, космические объекты, передающие антенны, радары и тепловое излучение. Категории частично пересекаются и не являются полным перечнем.
1. Солнце и солнечная активность
Солнце излучает в широком спектре, включая радио. Наряду с относительно спокойными компонентами наблюдаются всплески, связанные с плазмой и энергичными частицами. Их частоты, длительность и интенсивность различаются.
Нельзя приписывать всем вспышкам единственную мощность 10¹⁵ Вт на 1 ГГц. При сравнении наблюдений нужны полоса, время и величина, например спектральная плотность потока у наблюдателя, а не только слово «мощность».
2. Молнии
Быстро меняющийся ток разряда создаёт широкополосное электромагнитное излучение. Атмосферные помехи от гроз особенно заметны в некоторых низкочастотных и HF-приёмных системах.
Диапазон 10–100 кГц не описывает весь спектр каждой молнии. Полную энергию разряда, пиковую электрическую мощность и радиомощность в выбранной полосе также нельзя считать одной величиной.
3. Звёзды, газ и другие космические объекты
Радиотелескопы изучают пульсары, газовые облака, остатки сверхновых и галактики. Возможны тепловое излучение, спектральные линии и нетепловые процессы, включая синхротронное излучение.
Спектральная линия нейтрального водорода около 1420 МГц — пример, где частота несёт информацию о веществе. Не все астрономические источники имеют одинаковый спектр или механизм.
4. Антенны связи и вещания
В передатчике электрическая энергия преобразуется в RF-сигнал, который подводится к антенне. Временные токи и заряды формируют излучение. Радиовещание, сотовые базовые станции, Wi-Fi и спутниковые передатчики — разные реализации.
Обычная пассивная антенна не создаёт энергию из ничего. Мощность зависит от тракта, режима и потерь. Все вышки не ограничены 800 МГц–2,6 ГГц, и каждый Wi-Fi-роутер не передаёт одинаковые 0,1–1 Вт.
5. Радары
Радар излучает сигнал и использует отражение для измерений. Передача может быть импульсной или непрерывной с подходящей модуляцией. Рабочая полоса зависит от назначения.
Не все погодные радары работают в X-диапазоне и не всем свойственна пиковая мощность 1 МВт. Пиковая и средняя мощности различаются; при импульсах важны длительность и повторение. Само принимаемое эхо не означает наличие второго активного передатчика в объекте.
6. Тепловое излучение
Тепловое движение связано с электромагнитным излучением и шумом. Спектр зависит от температуры и свойств тела. Для объектов комнатной температуры максимум обычно находится в инфракрасной области, но излучение не ограничено только максимумом.
Фраза «тело излучает 0,001 Вт/м² на 10 ГГц» без спектральной полосы и условий недостаточна. Спектральная плотность и мощность, интегрированная по полосе, имеют разные единицы.
В согласованной электрической шумовой модели доступная мощность приблизительно равна kTB при подходящих классических условиях. Это не универсальная формула радиомощности человеческого тела: температура, полоса и модель измерения должны быть определены.
Источник, отражатель и приёмник
| Роль | Пример |
|---|---|
| Активное излучение | Антенна работающего передатчика. |
| Природное излучение | Радиовсплеск Солнца или молния. |
| Рассеяние | Отражение волны от здания. |
| Приём | Антенна радиотелескопа и приёмник. |
Радиоволна не является звуковой волной: звук в динамике появляется после обработки сигнала. В вакууме радио распространяется со скоростью c. Примеры солнечного и космического радиоизлучения приведены в обзоре NASA Radio Waves.
