ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳ ಚರ್ಚೆಯ ಕುರಿತು ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು

ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳ ಚರ್ಚೆಯ ಕುರಿತು ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು

ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳು ವೈರ್‌ಲೆಸ್ ಸಂವಹನಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವಿಕಿರಣದ ಒಂದು ರೂಪವಾಗಿದೆ. ಕೆಲವು ಕಿಲೋಹರ್ಟ್ಜ್ (kHz) ನಿಂದ ಹಲವಾರು ಗಿಗಾಹರ್ಟ್ಜ್ (GHz) ವರೆಗಿನ ಆವರ್ತನಗಳೊಂದಿಗೆ, ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳನ್ನು ರೇಡಿಯೋ ಪ್ರಸಾರ ಮತ್ತು ದೂರದರ್ಶನದಿಂದ ಸೆಲ್ಯುಲಾರ್ ಸಂವಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳವರೆಗೆ ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ, ದೈನಂದಿನ ಜೀವನದಲ್ಲಿ ಈ ತರಂಗಗಳ ತತ್ವಗಳು ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ನಮಗೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡಲು ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳ ಉದಾಹರಣೆಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ವಿವರಣೆಗಳನ್ನು ನಾವು ಚರ್ಚಿಸುತ್ತೇವೆ.

ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 1: ಆವರ್ತನ ಮತ್ತು ತರಂಗಾಂತರ

ಪ್ರಶ್ನೆ:
ಒಂದು ರೇಡಿಯೋ ಕೇಂದ್ರವು 100 MHz ಆವರ್ತನದಲ್ಲಿ ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳನ್ನು ರವಾನಿಸುತ್ತದೆ. ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ. (ಬೆಳಕಿನ ವೇಗ 3 x 10^8 ಮೀ/ಸೆ.)

ಚರ್ಚೆ:
ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ತರಂಗಗಳ ಆವರ್ತನ (f) ಮತ್ತು ತರಂಗಾಂತರ (λ) ಗಳು ಬೆಳಕಿನ ವೇಗ (c) ಗೆ ಸಮೀಕರಣದ ಮೂಲಕ ಸಂಬಂಧಿಸಿವೆ:

\[ c = f \times \lambda \]

ಎಲ್ಲಿ:
– \( c \) = ಬೆಳಕಿನ ವೇಗ (3 x 10^8 ಮೀ/ಸೆ)
– \( f \) = ಆವರ್ತನ (100 MHz ಅಥವಾ 100 x 10^6 Hz)
– \( \lambda \) = ತರಂಗಾಂತರ (ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬೇಕಾಗಿದೆ)

ಮೇಲಿನ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ, ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:

\[ \ಲಾಂಬ್ಡಾ = \frac{c}{f} \]

ಆದ್ದರಿಂದ:

\[ \lambda = \frac{3 \times 10^8}{100 \times 10^6} = 3 \ \text{ಮೀಟರ್} \]

ಆದ್ದರಿಂದ, 100 MHz ಆವರ್ತನದ ತರಂಗಾಂತರವು 3 ಮೀಟರ್ ಆಗಿದೆ.

ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 2: ಪ್ರಸರಣ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ತೀವ್ರತೆ

ಪ್ರಶ್ನೆ:
50-ವ್ಯಾಟ್ ರೇಡಿಯೋ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಟರ್ ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳನ್ನು ಐಸೊಟ್ರೊಪಿಕ್ ಆಗಿ (ಎಲ್ಲಾ ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಏಕರೂಪವಾಗಿ) ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ. ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಟರ್‌ನಿಂದ 10 ಮೀಟರ್ ದೂರದಲ್ಲಿ ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳ ತೀವ್ರತೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.

ಚರ್ಚೆ:
ಐಸೊಟ್ರೊಪಿಕ್ ಆಗಿ ಹೊರಸೂಸಲ್ಪಟ್ಟ ತರಂಗದ ತೀವ್ರತೆ (I) ಅನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:

\[ I = \frac{P}{A} \]

ಎಲ್ಲಿ:
– \( ಪಿ \) = ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಟರ್ ಪವರ್ (50 ವ್ಯಾಟ್‌ಗಳು)
– \( A \) = ಗೋಳದ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ (4πr^2)

ದೂರದಲ್ಲಿ (r) = 10 ಮೀಟರ್, ಚೆಂಡಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ:

\[ A = 4\pi (10)^2 = 400\pi \]

ಆದ್ದರಿಂದ:

\[ I = \frac{50}{400\pi} = \frac{1}{8\pi} \ \text{watt/m}^2 \]

ಆದ್ದರಿಂದ, ಟ್ರಾನ್ಸ್ಮಿಟರ್ ನಿಂದ 10 ಮೀಟರ್ ದೂರದಲ್ಲಿ ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳ ತೀವ್ರತೆ \( \frac{1}{8\pi} \) ವ್ಯಾಟ್/m² ಆಗಿದೆ.

ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 3: ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಮತ್ತು ಚಾನಲ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ

ಪ್ರಶ್ನೆ:
ಒಂದು ಸಂವಹನ ಚಾನಲ್ 20 MHz ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಹೊಂದಿದೆ. QPSK (ಕ್ವಾಡ್ರೇಚರ್ ಫೇಸ್ ಶಿಫ್ಟ್ ಕೀಯಿಂಗ್) ಮಾಡ್ಯುಲೇಶನ್ ಬಳಸುತ್ತಿದ್ದರೆ, ಚಾನಲ್‌ನ ಗರಿಷ್ಠ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಎಷ್ಟು?

ಚರ್ಚೆ:
QPSK ಮಾಡ್ಯುಲೇಷನ್ 4 ವಿಭಿನ್ನ ಹಂತಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಇದು ಒಂದು ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಚಿಹ್ನೆಗೆ 2 ಬಿಟ್‌ಗಳನ್ನು ರವಾನಿಸಬಹುದು.

20 MHz ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಪ್ರತಿ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ನಿಭಾಯಿಸಬಲ್ಲ ಚಿಹ್ನೆಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ:

\[ \ಪಠ್ಯ{ಚಿಹ್ನೆ} = 20 \ಬಾರಿ 10^6 \ \ಪಠ್ಯ{ಚಿಹ್ನೆ/ಸೆಕೆಂಡ್} \]

QPSK ಪ್ರತಿ ಚಿಹ್ನೆಗೆ 2 ಬಿಟ್‌ಗಳನ್ನು ಕಳುಹಿಸುವುದರಿಂದ, ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಅಥವಾ ಪ್ರತಿ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ಬಿಟ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ (ಬಿಟ್‌ರೇಟ್) ಹೀಗಿರುತ್ತದೆ:

\[ \ಪಠ್ಯ{ಬಿಟ್ರೇಟ್} = 20 \ಸಮಯ 10^6 \ಸಮಯ 2 = 40 \ಸಮಯ{Mbps} \]

ಹೀಗಾಗಿ, ಚಾನಲ್‌ನ ಗರಿಷ್ಠ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ 40 Mbps ಆಗಿದೆ.

ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 4: ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ ಮತ್ತು ಅಡಚಣೆ

ಪ್ರಶ್ನೆ:
101.1 MHz ಆವರ್ತನದಲ್ಲಿರುವ ರೇಡಿಯೋ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಟರ್, 101.3 MHz ಆವರ್ತನದಲ್ಲಿರುವ ಮತ್ತೊಂದು ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಟರ್‌ನಿಂದ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪವನ್ನು ಅನುಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಬರುವ ಬೀಟ್ ಆವರ್ತನವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.

ಚರ್ಚೆ:
ಬೀಟ್ ಆವರ್ತನ \( f_{ಬೀಟ್} \) ಎರಡು ನಿಕಟ ಆವರ್ತನಗಳ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸದಿಂದಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ಲೆಕ್ಕಹಾಕಬಹುದು:

\[ f_{ಬೀಟ್} = |f_1 – f_2| \]

ಎಲ್ಲಿ:
– \( f_1 \) = 101.1 ಮೆಗಾಹರ್ಟ್ಝ್
– \( f_2 \) = 101.3 ಮೆಗಾಹರ್ಟ್ಝ್

ಆದ್ದರಿಂದ:

\[ f_{ಬೀಟ್} = |101.1 – 101.3| = | -0.2 | = 0.2 \ \ಪಠ್ಯ{MHz} \]

ಆದ್ದರಿಂದ, ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಬೀಟ್ ಆವರ್ತನವು 0.2 MHz ಆಗಿದೆ.

ಉದಾಹರಣೆ ಪ್ರಶ್ನೆ 5: ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳಲ್ಲಿ ಡಾಪ್ಲರ್ ಪರಿಣಾಮ

ಪ್ರಶ್ನೆ:
ಒಂದು ರೇಡಿಯೋ ಕೇಂದ್ರವು 95 MHz ಆವರ್ತನದಲ್ಲಿ ಪ್ರಸಾರ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ವಿಮಾನವು 340 m/s ವೇಗದಲ್ಲಿ ರೇಡಿಯೋ ಕೇಂದ್ರವನ್ನು ಸಮೀಪಿಸುತ್ತದೆ. ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳ ವೇಗವು ಬೆಳಕಿನ ವೇಗಕ್ಕೆ (3 x 10^8 m/s) ಸಮನಾಗಿದ್ದರೆ ವಿಮಾನವು ಸ್ವೀಕರಿಸುವ ಆವರ್ತನವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ.

ಚರ್ಚೆ:
ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳಿಗೆ ಡಾಪ್ಲರ್ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಹೀಗೆ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಬಹುದು:

\[ f_{ಸ್ವೀಕರಿಸಿ} = f_{0} \ಎಡ(\frac{c + v}{c}\ಬಲ) \]

ಎಲ್ಲಿ:
– \( f_0 \) = ಮೂಲ ಆವರ್ತನ (95 MHz)
– \( v \) = ವಿಮಾನ ವೇಗ (340 ಮೀ/ಸೆ)
– \( c \) = ತರಂಗ ವೇಗ (3 x 10^8 ಮೀ/ಸೆ)

ಆದ್ದರಿಂದ:

\[ f_{accept} = 95 \times 10^6 \left(\frac{3 \times 10^8 + 340}{3 \times 10^8}\right) \]

\[ f_{accept} = 95 \times 10^6 \left(\frac{3 \times 10^8 + 3.4 \times 10^2}{3 \times 10^8}\right) \]

\[ f_{ಸ್ವೀಕರಿಸಿ} \ಸುಮಾರು 95 \times 10^6 \left(1 + \frac{3.4 \times 10^2}{3 \times 10^8}\right) \]

\[ f_{ಸ್ವೀಕರಿಸಿ} \ಸುಮಾರು 95 \times 10^6 \left(1 + 1.1333 \times 10^{-6}\right) \]

\[ f_{ಸ್ವೀಕರಿಸಿ} \ಸುಮಾರು 95 \ಬಾರಿ 10^6 \ಬಾರಿ 1.0000011333 \]

\[ f_{ಸ್ವೀಕರಿಸಿ} \ಸುಮಾರು 95.000107 \ \ಪಠ್ಯ{MHz} \]

ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಮೀಪಿಸುತ್ತಿರುವ ವಿಮಾನವು ಪಡೆಯುವ ಆವರ್ತನವು ಸುಮಾರು 95.000107 MHz ಆಗಿದೆ.

ಪೆನುಟಪ್

ವಿವಿಧ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ಮತ್ತು ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳ ಮೂಲ ತತ್ವಗಳು ಮತ್ತು ಕಂಪ್ಯೂಟೇಶನಲ್ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಅತ್ಯಗತ್ಯ. ಮೇಲಿನ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ವಿವಿಧ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಹೇಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದು ಎಂಬುದರ ಕೆಲವು ಉದಾಹರಣೆಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ. ನಾವು ಪ್ರತಿದಿನ ಬಳಸುವ ಸಂವಹನ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ರೇಡಿಯೋ ತರಂಗಗಳ ನೈಜ-ಪ್ರಪಂಚದ ಅನ್ವಯಗಳ ಸ್ಥಿರ ಅಭ್ಯಾಸ ಮತ್ತು ಪರಿಶೋಧನೆಯ ಮೂಲಕ ಆಳವಾದ ತಿಳುವಳಿಕೆಗೆ ಮಾರ್ಗವಾಗಿದೆ.