Cách thức hoạt động của sóng điện từ

Có bao giờ bạn thắc mắc tại sao các thiết bị như wi-fi, cột phát sóng truyền hình hay đài FM lại có thể truyền được thông tin, truyền được cả âm thanh, hình ảnh qua không gian không. Rõ ràng đây là một điều hết sức phi thường với những người không có chuyên môn về công nghệ thông tin, và đặc biệt nếu quay lại cách đây vài trăm năm nếu bạn tiên tri có một thiết bị truyền hình ảnh qua không khí, người ta sẽ cho rằng bạn bị thần kinh. Hoặc nếu lúc đó bạn có hai cái điện thoại có thể gọi video cho nhau, có lẽ bạn sẽ đổi được cả núi vàng, hoặc người dân sẽ quỳ sụp xuống mà lạy bạn như thánh. Có lẽ bạn cũng sẽ là người bạn thân của nhà vua, giống như Đường Tăng vậy.

Cách thức hoạt động của sóng điện từ

Cơ bản về truyền thông không dây

Và cho đến bây giờ, thì nó đã là điều bình thường, nhưng chắc chắn là không phải ai cũng có thể hiểu được cách người ta đã truyền tín hiệu qua không gian như thế nào. Vậy thì trong bài viết này, chỉ với 5 phút, mình sẽ giúp các bạn hiểu về cách truyền tín hiệu này. Mình sẽ trình bày thật đơn giản đến những người không biết tí gì về công nghệ cũng có thể hiểu được. Hãy cùng bắt đầu nhá.
Truyền thông tin qua không khí, thực ra thì thời nguyên thủy chúng ta cũng đã làm được như vậy rồi đó chính là truyền sóng âm. Việc chúng ta nói chuyện với nhau hàng ngày chính là chúng ta đã gửi cho người khác một đoạn sóng âm qua không khí. Thế thì các thiết bị điện tử hiện nay cũng hoạt động tương tự như vậy, nhưng tại sao chúng ta không nghe thấy hoặc không cảm nhận được loại sóng từ thiết bị điện tử này? Thì đơn giản là bởi nó không phải Sóng âm, nó là sóng điện từ. Sóng điện từ khác hẳn với Sóng Âm.

Cách thức hoạt động của sóng điện từ

Sự khác biệt giữa sóng âm và sóng điện từ

Tuy cùng là sóng, nhưng sóng âm thì truyền đi nhờ dao động của vật chất trong môi trường truyền âm. Nó có thể truyền qua chất khí, chất lỏng, chất rắn, nhưng không chuyển được qua chân không. Ví dụ, ngoài vũ trụ, mà nói chuyện với nhau, thì có lẽ người ta chỉ thấy hai cái mồm đang mấp máy, còn nói chuyện gì thì chẳng ai mà biết. Còn sóng điện tử thì truyền đi nhờ điện từ trường, và ngược lại với sóng âm, môi trường càng nhiều vật chất thì nó truyền đi càng kém và càng dễ bị cản trở.

Cách thức hoạt động của sóng điện từ
Mặc dù khác nhau như vậy. Nhưng dù sao thì nó có điểm chung là có thể truyền được tín hiệu. Nhưng câu hỏi đặt ra là tại sao một đoạn phim lại có thể được truyền qua không gian với sóng điện từ, hay nói đúng hơn là người ta đã dùng sóng để truyền tín hiệu như thế nào. Đây chúng ta phải quay lại với máy nhị phân như rất nhiều điều trước mình đã giải thích. Thì mọi thông tin từ chữ viết, đến ký tự, âm thanh, hình ảnh, cho đến cả video, tất cả đều được mã hóa thành dạng mã nhị phân, với hai cái tự là 0 và 1.

Sự kì diệu của việc mã hóa thông tin

Cực kỳ đơn giản, ngắn gọn cho bạn nào chưa hiểu về mã nhị phân, thì mã nhị phân chỉ gồm hai cái tự: 0 và 1. Khi sếp không và một theo thứ tự nhất định, sẽ mang một ý nghĩa nhất định.

Ví dụ: Dãy 01001011 là chữ K, hay 01001111 là chữ O. Rất đơn giản, phải không? Nhờ hai số 0 và 1 này, chúng ta có thể biểu diễn được mọi thứ.
Vậy thì khi mọi thứ đã được chuyển thành mã nhị phân, việc gửi thông tin qua không gian chỉ đơn giản là làm sao để truyền sóng điện từ có thể mang được các số 0 và 1 này. Thì sóng điện từ có những tính chất có thể khai thác được, có thể bắt nó cõng các dãy số 0 và 1 đi theo được. Đó là sóng thì có tần số, có bước sóng, và có pha dao động. Người ta đã điều chỉnh một trong ba cái này để tượng trưng cho số 0 và 1.
Và sẽ có 3 loại điều chế:

  • Điều biên hay gọi là ASK
  • Điều tần hay gọi là FSK 
  • Điều pha hay gọi là PSK

Cách thức hoạt động của sóng điện từ

Mã nhị phân – Ngôn ngữ của máy móc

Hãy lấy ví dụ về điều biên. Khi chúng ta thay đổi biên độ của sóng về một mức, chúng ta quy định mức đó là 0, và ở mức khác chúng ta quy ước đó là 1.
Vậy một thiết bị truyền tín hiệu sẽ có chức năng là liên tục điều chỉnh biên độ của sóng để gửi đi các số 0 và 1. Ở thiết bị nhận sóng nó sẽ phân tích sóng theo quy tắc đã gửi và nhận lại các dãy 0 và 1. Từ dãy 0 và 1 nó dịch ngược thành nội dung văn bản, hình ảnh hoặc âm thanh.

Cách thức hoạt động của sóng điện từ
Như vậy việc truyền thông tin đơn giản chỉ gồm các bước: Đầu tiên, là phải đổi thông tin thành mã nhị phân, tức là các dãy số 0 và 1. Thứ hai, là liên tục điều chỉnh biên độ của sóng theo hai mức đề gửi hay số 0 và 1. Thứ ba là thiết bị nhận sóng dựa vào biên độ của sóng để phân tích thành 0 và 1, sau đó dịch ngược sẽ ra nội dung thông tin. Bản chất thì đơn giản như vậy, nhưng thực tế để làm được thì cần rất nhiều các bộ phận và cấu tạo thì cực kỳ phức tạp.
Cơ mà chúng ta thì chỉ cần biết bản chất của nó là được rồi. Vậy là qua bài viết này, các bạn đã hiểu được tại sao người ta lại có thể truyền được thông tin qua không gian bằng cách sử dụng sóng điện từ.

Nguồn: Youtobe KTTV

Xem thêm:

Những nguyên nhân chính ngăn cản sóng wifi của bạn

Wifi là gì? Công nghệ kết nối không dây thay đổi thế giới