Miten radioaallot estetään?

Radioaallot ovat eräänlainen sähkömagneettinen säteily ja globaalin viestinnän ensisijainen tapa. Radiolähetysten lisäksi muut sovellukset, kuten televisiot, matkapuhelimet ja radio-ohjattavat autot, käyttävät kaikki tekniikan muotoja. Tämän viestintämuodin haasteena on se, että erilaiset luonnossa esiintyvät ilmiöt, kuten vuoret, sekä tietyt materiaalit, kuten kupari ja alumiini, voivat estää aallot.

Yksinkertaisena sähkömagneettisen säteilyn muodossa radioaallot eivät ole haitallisia ihmisille ja liikkuvat paikasta toiseen rajoitetusti. Radioaaltojen estämisen edut ja haitat tulevat joko tahallisina tai vahingossa tapahtuneina. Armeija voi esimerkiksi estää vihollisen radioaallot. Muissa tilanteissa lähetys keskeytyy luonnollisesti.

Jotta ymmärtäisimme, mikä estää radioaaltoja, tekniikan taustalla oleva perusteoria on kuvattava. Radiosignaali lähetetään yhdestä paikasta lähetysantennina tunnetun laitteen kautta, ja se luo pohjimmiltaan sähkömagneettisen kentän, joka projisoidaan laitteesta laajempaan maailmaan. Jokainen aalto liikkuu ulos joka suuntaan, kunnes se osuu vastaanottavaan antenniin, laitteeseen, joka on suunniteltu vastaanottamaan aalto.

Läpäisevyys on teoria, joka saa radioaaltojen kulkemaan materiaalien läpi pysähtymättä. Joko materiaali on hyvä tai huono säteilyn lähetin. Esimerkki hyvästä siirtomateriaalista on maan alempi ilmakehä, joka mahdollistaa säteilyn kulkemisen pitkiä matkoja. Samaa ei kuitenkaan voida sanoa ilmakehän ylemmästä kerroksesta, joka tunnetaan ionosfäärinä. Tämä sisältää auringon ionisoitua säteilyä, joka heijastaa radioaaltoja takaisin kohti alempaa ilmakehää.

Vaimennuskerroin on taso, jolla materiaali estää tai häiritsee radioaaltoja. Tämä kerroin riippuu suuresti materiaalin paksuudesta ja koostumuksesta. Pahvi, paperi, monet muovit, vesi ja lasi ovat kaikki aineita, joilla on erittäin alhaiset vaimennuskertoimet. Puu, tiili ja sementti vaikuttavat rajallisesti radioaalloihin. Metalliset yhdisteet, teräsraudoitettu betoni ja maapallo heijastavat kuitenkin signaaleja estäen radioaaltojen kulkemisen läpi.

Yksi tärkeä näkökohta, joka määrittää, onko radioaaltoja estetty, sisältää diffraktion käsitteen. Tämä riippuu säteilyn aallonpituudesta ja sen esteen koosta, jonka se yrittää läpäistä. Matalat taajuudet kulkevat helpommin suurien esineiden, kuten kukkuloiden, yli, kun taas korkeammat taajuudet toimivat paremmin pienillä esteillä, kuten katoilla. Tämä voi olla erittäin hyödyllistä radioaaltojen estämiseksi veitsen reunan diffraktiomenetelmällä. Jos aallolla ei ole näköyhteyttä kohteen päälle, voidaan luoda terävä reuna, joka aiheuttaa aallon tukkeutumisen ja uudelleenohjauksen siihen kohtaan, johon lähetyksen pitäisi mennä.