Radio

Ten artykuł jest o nauce i technologii. Informacje na temat nadawania można znaleźć w artykule Nadawanie radiowe . Informacje na temat urządzenia można znaleźć w artykule Odbiornik radiowy . W przypadku innych zastosowań zobacz Radio (ujednoznacznienie) .
Różnorodne anteny radiowe na Sandia Peak w pobliżu Albuquerque w Nowym Meksyku, USA

Radio to technologia sygnalizacji i komunikacji za pomocą fal radiowych . Fale radiowe to fale elektromagnetyczne o częstotliwości od 3 herców (Hz) do 300 gigaherców (GHz). Są one generowane przez urządzenie elektroniczne zwane nadajnikiem podłączonym do anteny emitującej fale i odbierane przez inną antenę podłączoną do odbiornika radiowego . Radio ma szerokie zastosowanie w nowoczesnej technologii, w radiokomunikacji, radarach , radionawigacja , zdalne sterowanie , teledetekcja i inne zastosowania.

W komunikacji radiowej , wykorzystywanej w transmisjach radiowych i telewizyjnych , telefonach komórkowych , radiotelefonach dwukierunkowych , sieciach bezprzewodowych i komunikacji satelitarnej , a także w wielu innych zastosowaniach, fale radiowe są wykorzystywane do przenoszenia informacji w przestrzeni od nadajnika do odbiornika poprzez modulację sygnału sygnał radiowy (odwzorowujący sygnał informacyjny na fali radiowej poprzez zmianę pewnego aspektu fali) w nadajniku. W radarze , używany do lokalizowania i śledzenia obiektów, takich jak samoloty, statki, statki kosmiczne i rakiety, wiązka fal radiowych emitowanych przez nadajnik radarowy odbija się od docelowego obiektu, a odbite fale ujawniają lokalizację obiektu. W radionawigacyjnych takich jak GPS i VOR odbiornik mobilny odbiera sygnały radiowe z radiolatarni nawigacyjnych , których położenie jest znane, i dzięki precyzyjnemu pomiarowi czasu przybycia fal radiowych odbiornik może obliczyć swoje położenie na Ziemi. W bezprzewodowych urządzeniach do zdalnego sterowania radiowego , takich jak drony , w otwieraczach bram garażowych i systemach dostępu bezkluczykowego sygnały radiowe przesyłane z urządzenia sterującego kontrolują działania urządzenia zdalnego.

Zastosowania fal radiowych, które nie wymagają przesyłania fal na duże odległości, takie jak ogrzewanie RF stosowane w procesach przemysłowych i kuchenkach mikrofalowych oraz zastosowania medyczne, takie jak diatermia i maszyny MRI , zwykle nie są nazywane radiem . Rzeczownik radio jest również używany do określenia odbiornika radiowego .

Istnienie fal radiowych zostało po raz pierwszy udowodnione przez niemieckiego fizyka Heinricha Hertza 11 listopada 1886 roku. W połowie lat 90. XIX wieku, opierając się na technikach stosowanych przez fizyków do badania fal elektromagnetycznych, Guglielmo Marconi skonstruował pierwsze urządzenie do dalekosiężnej komunikacji radiowej, wysyłające bezprzewodowa wiadomość alfabetem Morse'a do źródła oddalonego o ponad kilometr w 1895 r., a pierwszy sygnał transatlantycki 12 grudnia 1901 r. Pierwsza komercyjna audycja radiowa została wyemitowana 2 listopada 1920 r., kiedy transmitowano na żywo wybory prezydenckie Harding- Cox były nadawane przez Westinghouse Electric and Manufacturing Company w Pittsburghu pod znakiem wywoławczym KDKA .

Emisję fal radiowych reguluje prawo, którego koordynacją zajmuje się Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU), który przydziela pasma częstotliwości w widmie radiowym do różnych zastosowań.

Technologia

Fale radiowe są emitowane przez ładunki elektryczne podlegające przyspieszaniu . Są one generowane sztucznie przez zmienny w czasie prąd elektryczny , składający się z elektronów przepływających tam i z powrotem w metalowym przewodniku zwanym anteną.

W miarę oddalania się od anteny nadawczej fale radiowe rozprzestrzeniają się, przez co siła sygnału ( natężenie w watach na metr kwadratowy) maleje, w związku z czym transmisje radiowe można odbierać jedynie w ograniczonym zasięgu nadajnika, odległość zależna od mocy nadajnika, charakterystykę promieniowania anteny , czułość odbiornika, poziom hałasu i obecność przeszkód pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem. Antena dookólna transmituje lub odbiera fale radiowe we wszystkich kierunkach, natomiast antena kierunkowa lub antena o dużym wzmocnieniu transmituje fale radiowe w wiązce w określonym kierunku lub odbiera fale tylko z jednego kierunku.

Fale radiowe przemieszczają się w próżni z prędkością światła.

Inne rodzaje fal elektromagnetycznych, oprócz fal radiowych, podczerwieni , światła widzialnego , ultrafioletu , promieni rentgenowskich i promieni gamma , mogą również przenosić informacje i być wykorzystywane do komunikacji. Szerokie zastosowanie fal radiowych w telekomunikacji wynika głównie z ich pożądanych propagacyjnych , wynikających z dużej długości fali.

Komunikacja radiowa

Komunikacja radiowa. Informacje takie jak dźwięk są przekształcane przez przetwornik, taki jak mikrofon , na sygnał elektryczny, który moduluje falę radiową wytwarzaną przez nadajnik . Odbiornik przechwytuje falę radiową i wyodrębnia niosący informację sygnał modulacyjny, który jest przekształcany z powrotem do postaci użytecznej dla człowieka za pomocą innego przetwornika, takiego jak głośnik .
Porównanie fal radiowych modulowanych AM i FM

W systemach komunikacji radiowej informacja jest przenoszona w przestrzeni kosmicznej za pomocą fal radiowych. Po stronie wysyłającej wysyłana informacja jest konwertowana przez pewnego rodzaju przetwornik na zmienny w czasie sygnał elektryczny, zwany sygnałem modulacyjnym. Sygnałem modulacyjnym może być sygnał audio reprezentujący dźwięk z mikrofonu , sygnał wideo reprezentujący ruchome obrazy z kamery wideo lub sygnał cyfrowy składający się z sekwencji bitów reprezentujące dane binarne z komputera. Sygnał modulacyjny jest doprowadzany do nadajnika radiowego . W nadajniku oscylator elektroniczny generuje prąd przemienny oscylujący na częstotliwości radiowej , zwany falą nośną , ponieważ służy do „przenoszenia” informacji w powietrzu. Sygnał informacyjny służy do modulowania nośnej, zmieniając pewne aspekty fali nośnej i zapisując informację na nośnej. Różne systemy radiowe wykorzystują różne modulacji :

Stosuje się również wiele innych rodzajów modulacji. W niektórych typach fala nośna nie jest transmitowana, ale tylko jedno lub oba pasma boczne modulacji .

Modulowana nośnik jest wzmacniana w nadajniku i przykładana do anteny nadawczej , która emituje energię w postaci fal radiowych. Fale radiowe przenoszą informacje do lokalizacji odbiornika.

W odbiorniku fala radiowa indukuje w antenie odbiorczej niewielkie napięcie oscylacyjne , które jest słabszą repliką prądu w antenie nadawczej. Napięcie to przykładane jest do odbiornika radiowego , który wzmacnia słaby sygnał radiowy, dzięki czemu jest silniejszy, a następnie go demoduluje , wyodrębniając pierwotny sygnał modulacyjny z modulowanej fali nośnej. Sygnał modulacyjny jest konwertowany przez przetwornik z powrotem do postaci zrozumiałej dla człowieka: sygnał audio jest przekształcany na fale dźwiękowe za pomocą głośnika lub słuchawek, sygnał wideo jest konwertowany na obrazy na wyświetlaczu , natomiast sygnał cyfrowy jest doprowadzany do komputera lub mikroprocesora, który wchodzi w interakcję z użytkownikiem.

Fale radiowe z wielu nadajników przechodzą przez powietrze jednocześnie, nie zakłócając się nawzajem, ponieważ fale radiowe każdego nadajnika oscylują z inną częstotliwością, innymi słowy, każdy nadajnik ma inną częstotliwość mierzoną w hercach ( Hz ), kilohercach (kHz), megaherc (MHz) lub gigaherc (GHz). Antena odbiorcza zazwyczaj odbiera sygnały radiowe wielu nadajników. Odbiornik wykorzystuje dostrojone obwody wybrać żądany sygnał radiowy spośród wszystkich sygnałów odbieranych przez antenę i odrzucić pozostałe. Dostrojony obwód ( zwany także obwodem rezonansowym lub obwodem zbiornika) działa jak rezonator , podobnie jak kamerton . Posiada naturalną częstotliwość rezonansową , przy której oscyluje. Częstotliwość rezonansowa dostrojonego obwodu odbiornika jest dostosowywana przez użytkownika do częstotliwości żądanej stacji radiowej; nazywa się to „strojeniem”. Oscylujący sygnał radiowy żądanej stacji powoduje rezonację dostrojonego obwodu , oscyluje we współczuciu i przekazuje sygnał do reszty odbiornika. Sygnały radiowe na innych częstotliwościach są blokowane przez dostrojony obwód i nie są przekazywane dalej.

Przepustowość łącza

częstotliwości typowego modulowanego sygnału radiowego AM lub FM. Składa się ze składowej C przy częstotliwości fali nośnej z informacją ( modulacją zawartą w dwóch wąskich pasmach częstotliwości zwanych pasmami bocznymi ( SB ) tuż powyżej i poniżej częstotliwości

Modulowana fala radiowa, niosąca sygnał informacyjny, zajmuje pewien zakres częstotliwości . Informacje ( modulacja ) w sygnale radiowym są zwykle skoncentrowane w wąskich pasmach częstotliwości zwanych pasmami bocznymi ( SB ), tuż powyżej i poniżej częstotliwości nośnej . Szerokość w hercach zakresu częstotliwości zajmowanego przez sygnał radiowy, najwyższa częstotliwość minus najniższa częstotliwość, nazywana jest jego szerokością pasma ( BW ). Dla dowolnego stosunku sygnału do szumu , szerokość pasma może przenosić tę samą ilość informacji ( szybkość transmisji danych w bitach na sekundę) niezależnie od tego, gdzie w widmie częstotliwości radiowej się znajduje, zatem szerokość pasma jest miarą zdolności przenoszenia informacji . Szerokość pasma wymagana do transmisji radiowej zależy od szybkości przesyłania danych (sygnału modulacyjnego) oraz wydajności widmowej modulacji zastosowana metoda; ile danych może przesłać w każdym kilohercu szerokości pasma. Różne rodzaje sygnałów informacyjnych przesyłanych drogą radiową mają różną szybkość transmisji danych. Na przykład sygnał telewizyjny (wideo) ma większą szybkość transmisji danych niż sygnał audio .

Widmo radiowe , czyli całkowity zakres częstotliwości radiowych, które można wykorzystać do komunikacji na danym obszarze, jest zasobem ograniczonym. Każda transmisja radiowa zajmuje część całkowitego dostępnego pasma. Szerokość pasma radiowego jest uważana za dobro ekonomiczne , które ma swoją cenę i na które popyt rośnie. W niektórych częściach widma radiowego prawo do korzystania z pasma częstotliwości lub nawet pojedynczego kanału radiowego jest kupowane i sprzedawane za miliony dolarów. Istnieje zatem zachęta do stosowania technologii minimalizujących szerokość pasma wykorzystywanego przez usługi radiowe.

Powolne przejście od technologii analogowej do cyfrowej transmisji radiowej rozpoczęło się pod koniec lat 90-tych. Jednym z powodów jest to, że modulacja cyfrowa może często przesyłać więcej informacji (większa szybkość transmisji danych) w danym paśmie niż modulacja analogowa , dzięki zastosowaniu algorytmów kompresji danych , które zmniejszają redundancję przesyłanych danych i bardziej efektywną modulację. Innym powodem przejścia jest to, że modulacja cyfrowa ma większą odporność na zakłócenia niż analogowe cyfrowe przetwarzanie sygnału chipy mają większą moc i elastyczność niż obwody analogowe, a przy użyciu tej samej modulacji cyfrowej można przesyłać różnorodne rodzaje informacji.

Ponieważ jest to zasób stały, na który zapotrzebowanie rośnie coraz większa liczba użytkowników, w ostatnich dziesięcioleciach widmo radiowe stało się coraz bardziej zatłoczone, a potrzeba jego bardziej efektywnego wykorzystania napędza wiele dodatkowych innowacji radiowych, takich jak systemy radiowe trankingowe , widmo rozproszone (ultraszerokopasmowa) transmisja, ponowne wykorzystanie częstotliwości , dynamiczne zarządzanie widmem , łączenie częstotliwości i radio kognitywne .

Pasma częstotliwości ITU

ITU arbitralnie dzieli widmo radiowe na 12 pasm, każde rozpoczynające się od długości fali będącej potęgą dziesięciu (10 n ) metrów, z odpowiadającą częstotliwością trzykrotną potęgą dziesięciu i każde obejmujące dekadę częstotliwości lub długości fali. Każdy z tych zespołów ma tradycyjną nazwę:

Nazwa zespołu Skrót Częstotliwość Długość fali

Wyjątkowo niska częstotliwość 		ELF 3 – 30 Hz
100 000 – 10 000 km

Bardzo niska częstotliwość 		SLF 30 – 300 Hz
10 000 – 1 000 km

Bardzo niska częstotliwość 		ULF
300 – 3000 Hz
1000 – 100 km

Bardzo niska częstotliwość 		VLF 3 – 30 kHz 100 – 10 km

Niska częstotliwość 		LF 30 – 300 kHz 10 – 1 km

Średnia częstotliwość 		MF
300 – 3000 kHz
1000 – 100 m
Nazwa zespołu Skrót Częstotliwość Długość fali

Wysoka częstotliwość 		HF 3 – 30 MHz 100 – 10 m

Bardzo wysoka częstotliwość 		UKF 30 – 300 MHz 10 – 1 m

Bardzo wysoka częstotliwość 		UKF
300 – 3000 MHz 		100–10 cm

Bardzo wysoka częstotliwość 		SHF 3 – 30 GHz 10 – 1 cm

Niezwykle wysoka częstotliwość 		EHF 30 – 300 GHz 10 – 1 mm

Niezwykle wysoka częstotliwość 		THF
300–3 000 GHz (0,3–3,0 THz) 		1,0 – 0,1 mm

Można zauważyć, że szerokość pasma , czyli zakres częstotliwości, zawarty w każdym paśmie, nie jest równy, ale rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem częstotliwości; każde pasmo zawiera dziesięciokrotność szerokości pasma poprzedniego.

Rozporządzenie

Dalsze informacje: Regulacja radiowa i Służba łączności radiowej

Fale radiowe są zasobem udostępnianym przez wielu użytkowników. Dwa nadajniki radiowe w tym samym obszarze, które próbują nadawać na tej samej częstotliwości, będą się wzajemnie zakłócać, powodując zniekształcony odbiór, w związku z czym żadna transmisja nie będzie odbierana wyraźnie. Ingerencja w transmisje radiowe może wiązać się nie tylko z dużymi kosztami ekonomicznymi, ale może zagrażać życiu (na przykład w przypadku zakłóceń w łączności alarmowej lub kontroli ruchu lotniczego ).

Aby zapobiec zakłóceniom pomiędzy różnymi użytkownikami, emisja fal radiowych jest ściśle regulowana przez przepisy krajowe, których koordynacją zajmuje się organ międzynarodowy, Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU), który przydziela pasma widma radiowego do różnych zastosowań. Nadajniki radiowe muszą być licencjonowane przez rządy w ramach różnych klas licencji w zależności od zastosowania i są ograniczone do określonych częstotliwości i poziomów mocy. W niektórych klasach, takich jak stacje nadawcze radiowe i telewizyjne, nadajnik otrzymuje unikalny identyfikator składający się z ciągu liter i cyfr, zwany znakiem wywoławczym , które muszą być stosowane we wszystkich przekładniach. Aby regulować, konserwować lub naprawiać wewnętrznie nadajniki radiotelefoniczne, poszczególne osoby muszą posiadać licencję rządową, taką jak ogólna licencja operatora radiotelefonu w USA, uzyskana poprzez zdanie testu wykazującego odpowiednią wiedzę techniczną i prawną w zakresie bezpiecznej obsługi radia.

Wyjątki od powyższych zasad zezwalają na nielicencjonowane używanie przez społeczeństwo nadajników krótkiego zasięgu małej mocy w produktach konsumenckich, takich jak telefony komórkowe, telefony bezprzewodowe , urządzenia bezprzewodowe , walkie-talkie , radia obywatelskie , mikrofony bezprzewodowe , urządzenia do otwierania bram garażowych i urządzenia dla dzieci monitory . W USA podlegają one części 15 przepisów Federalnej Komisji Łączności (FCC). Wiele z tych urządzeń wykorzystuje pasma ISM , szereg pasm częstotliwości w całym widmie radiowym zarezerwowanych do użytku bez licencji. Chociaż można ich używać bez licencji, podobnie jak wszystkie urządzenia radiowe, urządzenia te z reguły muszą uzyskać homologację typu przed sprzedażą.

Aplikacje

Poniżej znajdują się niektóre z najważniejszych zastosowań radia, uporządkowane według funkcji.

Nadawanie

Dalsze informacje: Nadawanie
Stacja radiowa AM
Stacja radiowa FM
Stacja telewizyjna
Anteny nadawcze

Nadawanie to jednokierunkowa transmisja informacji od nadajnika do odbiorników należących do odbiorców publicznych. Ponieważ fale radiowe słabną wraz z odległością, stację nadawczą można odbierać tylko w ograniczonej odległości od jej nadajnika. Systemy nadające z satelitów można zazwyczaj odbierać na terenie całego kraju lub kontynentu. Starsze naziemne radio i telewizja są opłacane z reklam komercyjnych lub rządów. W systemach abonamentowych takich jak telewizja satelitarna i radio satelitarne klient płaci miesięczną opłatę. W tych systemach sygnał radiowy jest szyfrowany i może zostać odszyfrowany jedynie przez odbiornik, który jest kontrolowany przez firmę i może zostać wyłączony w przypadku braku aktualnego planu abonamentowego.

Nadawanie wykorzystuje kilka części widma radiowego, w zależności od rodzaju nadawanych sygnałów i pożądanej grupy docelowej. Sygnały fal długich i średnich mogą zapewnić niezawodne pokrycie obszarów o średnicy kilkuset kilometrów, ale mają bardziej ograniczoną zdolność przenoszenia informacji, dlatego najlepiej sprawdzają się w przypadku sygnałów audio (mowy i muzyki), a jakość dźwięku może zostać obniżona przez szum radiowy z naturalnego źródła sygnału . i źródła sztuczne. Krótkofalówka _ pasma mają większy potencjalny zasięg, ale są bardziej podatne na zakłócenia ze strony odległych stacji i zmiennych warunków atmosferycznych, które wpływają na odbiór.

W bardzo wysokim paśmie częstotliwości, większym niż 30 megaherców, atmosfera ziemska ma mniejszy wpływ na zasięg sygnałów, a propagacja w linii wzroku staje się głównym trybem. Te wyższe częstotliwości umożliwiają wykorzystanie dużej szerokości pasma wymaganej do transmisji telewizyjnych. Ponieważ naturalne i sztuczne źródła hałasu są mniej obecne na tych częstotliwościach, możliwa jest transmisja dźwięku wysokiej jakości przy użyciu modulacji częstotliwości .

Dźwięk: Transmisja radiowa

Główny artykuł: Transmisja radiowa

Nadawanie radiowe oznacza transmisję dźwięku (dźwięku) do odbiorników radiowych należących do publiczności publicznej. Dźwięk analogowy jest najwcześniejszą formą transmisji radiowej. Nadawanie w paśmie AM rozpoczęło się około 1920 r. Nadawanie w paśmie FM wprowadzono pod koniec lat trzydziestych XX wieku z lepszą jakością . Odbiornik radiowy nazywany jest radiem . Większość radiotelefonów może odbierać zarówno AM, jak i FM i nazywane są odbiornikami AM/FM.

Nadajnik FM stacji radiowej KWNR z Las Vegas o mocy 35 kW na częstotliwości 95,5 MHz
  • Radio cyfrowe obejmuje różnorodne standardy i technologie nadawania cyfrowych sygnałów radiowych drogą bezprzewodową. Niektóre systemy, takie jak HD Radio i DRM , działają w tych samych pasmach fal, co transmisje analogowe, albo jako zamiennik stacji analogowych, albo jako usługa uzupełniająca. Inne, takie jak DAB/DAB+ i ISDB_Tsb , działają w pasmach fal tradycyjnie wykorzystywanych w usługach telewizyjnych lub satelitarnych.
  • Usługa Digital Audio Broadcasting (DAB) zadebiutowała w niektórych krajach w 1998 roku. Przesyła dźwięk jako sygnał cyfrowy , a nie sygnał analogowy , jak robią to AM i FM. DAB ma potencjał, aby zapewnić wyższą jakość dźwięku niż FM (chociaż wiele stacji nie decyduje się na nadawanie w tak wysokiej jakości), ma większą odporność na szumy i zakłócenia radiowe, lepiej wykorzystuje ograniczone pasmo widma radiowego i zapewnia zaawansowane funkcje użytkownika, takie jak elektroniczne przewodniki po programach . Jego wadą jest to, że jest niekompatybilny z poprzednimi radiotelefonami, dlatego należy zakupić nowy odbiornik DAB. Kilka krajów wyznaczyło daty wyłączenia analogowych sieci FM na rzecz DAB / DAB+, zwłaszcza Norwegia w 2017 r. i Szwajcaria w 2024 r.
Pojedyncza stacja DAB transmituje sygnał o szerokości pasma 1500 kHz , który przenosi 9–12 kanałów dźwięku cyfrowego modulowanego przez OFDM spośród których słuchacz może wybierać. Nadawcy mogą transmitować kanał z różnymi przepływnościami , dlatego różne kanały mogą mieć różną jakość dźwięku. W różnych krajach stacje DAB nadają w paśmie III (174–240 MHz) lub L (1,452–1,492 GHz) w zakresie UHF, więc odbiór FM jest ograniczony horyzontem wizualnym do około 40 mil (64 km).
  • Cyfrowe radio Mondiale (DRM) to konkurencyjny standard cyfrowej transmisji naziemnej, opracowany głównie przez nadawców jako zamiennik o wyższej wydajności widmowej dla starszych programów nadawanych w paśmie AM i FM. Mondiale oznacza „na całym świecie” w języku francuskim i włoskim; DRM został opracowany w 2001 r. i jest obecnie obsługiwany przez 23 kraje, a przyjęty przez niektórych nadawców europejskich i wschodnich począwszy od 2003 r. DRM30 wykorzystuje komercyjne pasma transmisji poniżej 30 MHz i ma zastąpić standardową transmisję AM na antenie fale długie , fale średnie i fale krótkie Zespoły. Tryb DRM+ wykorzystuje częstotliwości VHF skupione wokół pasma transmisji FM i ma zastąpić nadawanie w paśmie FM. Jest niekompatybilny z istniejącymi odbiornikami radiowymi, dlatego wymaga od słuchaczy zakupu nowego odbiornika DRM. Stosowana modulacja jest formą OFDM zwaną COFDM , w której do 4 nośnych jest transmitowanych na kanale zajmowanym wcześniej przez pojedynczy sygnał AM lub FM, modulowany kwadraturową modulacją amplitudy (QAM).
System DRM został zaprojektowany tak, aby był jak najbardziej kompatybilny z istniejącymi nadajnikami radiowymi AM i FM, dzięki czemu większość sprzętu w istniejących stacjach radiowych może być nadal używana, wzbogacona o sprzęt do modulacji DRM.
Odbiornik telewizyjny

Wideo: Transmisja telewizyjna

Główny artykuł: Transmisje telewizyjne

Transmisja telewizyjna to transmisja radiowa ruchomych obrazów, które składają się z sekwencji nieruchomych obrazów, które są wyświetlane na ekranie odbiornika telewizyjnego ( „telewizja” lub telewizor) wraz ze zsynchronizowanym kanałem audio (dźwiękiem). Sygnały telewizyjne ( wideo ) zajmują szersze pasmo niż sygnały radiowe ( audio ). Telewizja analogowa , pierwotna technologia telewizyjna, wymagała 6 MHz, dlatego pasma częstotliwości telewizyjnych są podzielone na kanały 6 MHz, zwane obecnie „kanałami RF”. Obecny standard telewizyjny, wprowadzony w 2006 roku, to format cyfrowy zwany telewizją wysokiej rozdzielczości (HDTV), który przesyła obrazy w wyższej rozdzielczości, zazwyczaj o wysokości 1080 pikseli i szerokości 1920 pikseli, z szybkością 25 lub 30 klatek na sekundę. Systemy transmisji telewizji cyfrowej (DTV), które zastąpiły starszą telewizję analogową w okresie przejściowym rozpoczynającym się w 2006 r., wykorzystują kompresję obrazu oraz wysokowydajna modulacja cyfrowa, taka jak OFDM i 8VSB , do przesyłania wideo HDTV w mniejszym paśmie niż stare kanały analogowe, oszczędzając ograniczone miejsce w widmie radiowym . Dlatego każdy z analogowych kanałów RF o częstotliwości 6 MHz obsługuje obecnie do 7 kanałów DTV – nazywa się je „kanałami wirtualnymi”. Odbiorniki telewizji cyfrowej zachowują się inaczej w przypadku słabego odbioru lub hałasu niż telewizja analogowa, co nazywa się „ klifem cyfrowym” . W przeciwieństwie do telewizji analogowej, w której coraz gorszy odbiór powoduje stopniową degradację jakości obrazu, w telewizji cyfrowej słaby odbiór nie ma wpływu na jakość obrazu, dopóki w pewnym momencie odbiornik nie przestanie działać, a ekran stanie się czarny.

Antena telewizji satelitarnej na rezydencji

Czas

Rządowe usługi sygnału czasu i częstotliwości obsługują standardowe stacje radiowe czasu, które w sposób ciągły nadają niezwykle dokładne sygnały czasu wytwarzane przez zegary atomowe jako odniesienie do synchronizacji innych zegarów. Przykładami są BPC , DCF77 , JJY , MSF , RTZ , TDF , WWV i YVTO . Jednym z zastosowań są zegary radiowe prawidłowy czas wewnętrznego zegara kwarcowego zegarka, dzięki czemu mały zegarek lub zegar biurkowy może mieć taką samą dokładność jak zegar atomowy. Liczba rządowych stacji czasowych maleje, ponieważ satelity GPS i internetowy protokół czasu sieciowego (NTP) zapewniają równie dokładne standardy czasu.

Dwukierunkowa komunikacja głosowa

Główny artykuł: Radio dwukierunkowe
(po lewej) Telefon komórkowy z początku XXI wieku. (po prawej) Wieża telefonii komórkowej współdzielona przez anteny należące do 3 różnych sieci.

Radio dwukierunkowe to nadajnik-odbiornik audio , odbiornik i nadajnik w tym samym urządzeniu, używany do dwukierunkowej komunikacji głosowej między osobami z innymi użytkownikami podobnych radiotelefonów. Starszym terminem określającym ten sposób komunikacji jest radiotelefonia . Łącze radiowe może być półdupleksowe , jak w krótkofalówce , wykorzystujące jeden kanał radiowy, w którym tylko jedno radio może nadawać w danym momencie, więc różni użytkownicy na zmianę rozmawiają, naciskając przycisk „ Naciśnij i mów” . " w radiu, który wyłącza odbiornik i włącza nadajnik. Lub łącze radiowe może być w trybie pełnego dupleksu , czyli łącza dwukierunkowego wykorzystującego dwa kanały radiowe, dzięki czemu obie osoby mogą rozmawiać w tym samym czasie, jak w telefonie komórkowym.

  • Telefon komórkowy – przenośny telefon bezprzewodowy , który jest podłączony do sieci telefonicznej za pomocą sygnałów radiowych wymienianych z anteną lokalną na stacji bazowej sieci komórkowej ( wieży komórkowej ). Obszar usług objęty przez dostawcę jest podzielony na małe obszary geograficzne zwane „komórkami”, każdy obsługiwany przez oddzielną antenę stacji bazowej i wielokanałowy transceiver . Wszystkie telefony komórkowe w komórce komunikują się z tą anteną na oddzielnych kanałach częstotliwości, przypisanych ze wspólnej puli częstotliwości. Celem organizacji komórkowej jest zachowanie pasma radiowego poprzez ponowne wykorzystanie częstotliwości . Stosowane są nadajniki o małej mocy, dzięki czemu fale radiowe wykorzystywane w komórce nie rozchodzą się daleko poza komórkę, co pozwala na ponowne wykorzystanie tych samych częstotliwości w komórkach odległych geograficznie. Kiedy użytkownik noszący telefon komórkowy przechodzi z jednej komórki do drugiej, jego telefon jest automatycznie i płynnie „przekazywany” do nowej anteny i przydzielane są mu nowe częstotliwości. Telefony komórkowe mają wysoce zautomatyzowany tryb pełnego dupleksu cyfrowy nadajnik-odbiornik wykorzystujący modulację OFDM wykorzystujący dwa cyfrowe kanały radiowe, każdy obsługujący jeden kierunek dwukierunkowej rozmowy, a także kanał sterujący obsługujący wybieranie połączeń i „przekazywanie” telefonu do innej wieży komórkowej. Starsze 2G , 3G i 4G wykorzystują częstotliwości w paśmie UHF oraz niski zakres mikrofal, od 700 MHz do 3 GHz. Nadajnik telefonu komórkowego dostosowuje swoją moc wyjściową tak, aby wykorzystywać minimalną moc niezbędną do komunikacji z wieżą komórkową; 0,6 W w pobliżu wieży, do 3 W w większej odległości. Moc nadajnika kanału wieży komórkowej wynosi 50 W. Telefony obecnej generacji, zwane smartfonami , oprócz wykonywania połączeń telefonicznych mają wiele funkcji, dlatego mają kilka innych nadajników i odbiorników radiowych, które łączą je z innymi sieciami: zwykle modem Wi-Fi , modem Bluetooth i odbiornik GPS .
  • Sieć komórkowa 5G – sieci komórkowe nowej generacji, których wdrażanie rozpoczęło się w 2019 roku. Ich główną zaletą są znacznie wyższe prędkości transmisji danych w porównaniu do poprzednich sieci komórkowych, aż do 10 Gbps ; 100 razy szybsza niż poprzednia technologia komórkowa 4G LTE . Wyższe szybkości transmisji danych osiąga się częściowo dzięki zastosowaniu fal radiowych o wyższej częstotliwości, w wyższym paśmie mikrofalowym 3–6 GHz i fali milimetrowej pasmo około 28 i 39 GHz. Ponieważ te częstotliwości mają mniejszy zasięg niż poprzednie pasma telefonów komórkowych, komórki będą mniejsze niż komórki w poprzednich sieciach komórkowych, które mogły mieć średnicę wielu mil. Ogniwa milimetrowe będą miały długość zaledwie kilku przecznic i zamiast stacji bazowej i wieży antenowej będą miały wiele małych anten przymocowanych do słupów i budynków.
Telefony satelitarne pokazujące duże anteny potrzebne do komunikacji z satelitą
  • Telefon satelitarny ( satphone ) – przenośny telefon bezprzewodowy podobny do telefonu komórkowego, podłączony do sieci telefonicznej za pośrednictwem łącza radiowego z satelitą komunikacyjnym na orbicie , a nie za pośrednictwem masztów komórkowych . Są droższe niż telefony komórkowe; ale ich zaletą jest to, że w przeciwieństwie do telefonów komórkowych, które są ograniczone do obszarów objętych masztami komórkowymi, z telefonów satelitarnych można korzystać na większości lub całym obszarze geograficznym Ziemi. Aby telefon mógł komunikować się z satelitą wykorzystuje małą antenę dookólną systemy pierwszej generacji wykorzystują satelity umieszczone na niskiej orbicie okołoziemskiej , około 640–1100 km nad powierzchnią. Przy okresie orbitalnym wynoszącym około 100 minut satelita może być widoczny dla telefonu tylko przez około 4–15 minut, zatem połączenie jest „przekazywane” innemu satelitowi, gdy ten przekroczy lokalny horyzont. Dlatego też wymagana jest duża liczba satelitów, około 40 do 70, aby zapewnić ciągłą widoczność co najmniej jednego satelity z każdego punktu na Ziemi. Inne systemy telefonii satelitarnej wykorzystują satelity na orbicie geostacjonarnej w których potrzebnych jest tylko kilka satelitów, których jednak nie można używać na dużych szerokościach geograficznych ze względu na zakłócenia naziemne.
  • Telefon bezprzewodowy – telefon stacjonarny , w którym słuchawka jest przenośna i komunikuje się z resztą telefonu za pomocą łącza radiowego krótkiego zasięgu w trybie pełnego dupleksu , zamiast być podłączana za pomocą przewodu. Zarówno słuchawka, jak i stacja bazowa są wyposażone w nadajniki-odbiorniki radiowe małej mocy, które obsługują dwukierunkowe łącze radiowe krótkiego zasięgu. Od 2022 r. telefony bezprzewodowe w większości krajów korzystają ze DECT .
Strażak używający walkie-talkie
  • Naziemny mobilny system radiowy – przenośne radiotelefony krótkiego zasięgu lub przenośne półdupleksowe pracujące w paśmie VHF lub UHF, których można używać bez licencji. Często instaluje się je w pojazdach, a jednostki mobilne komunikują się z dyspozytorem na stacjonarnej stacji bazowej . Służby ratownicze korzystają ze specjalnych systemów z zarezerwowanymi częstotliwościami usługi; policja, straż pożarna, pogotowie ratunkowe i służby ratunkowe oraz inne służby rządowe. Inne systemy są przeznaczone do użytku przez firmy komercyjne, takie jak usługi taksówkarskie i dostawcze. Systemy VHF wykorzystują kanały z zakresu 30–50 MHz i 150–172 MHz. Systemy UHF wykorzystują pasmo 450–470 MHz, a na niektórych obszarach zakres 470–512 MHz. Ogólnie rzecz biorąc, systemy VHF mają większy zasięg niż UHF, ale wymagają dłuższych anten. wprowadzane są systemy cyfrowe, takie jak DMR . Moc wypromieniowana jest zwykle ograniczona do 4 watów. Systemy te mają dość ograniczony zasięg, zwykle od 3 do 20 mil (4,8 do 32 km), w zależności od terenu. Repeatery instalowane na wysokich budynkach, wzgórzach lub szczytach górskich są często używane w celu zwiększenia zasięgu, gdy pożądane jest pokrycie większego obszaru niż pole widzenia. Przykładami lądowych systemów mobilnych są CB , FRS , GMRS i MURS . Nowoczesne systemy cyfrowe, zwane systemami łączności trankingowej , posiadają system zarządzania kanałami cyfrowymi wykorzystujący kanał sterujący, który automatycznie przydziela kanały częstotliwości grupom użytkowników.
    • Walkie-talkie – przenośne, ręczne radio dwukierunkowe półdupleksowe, zasilane bateryjnie, stosowane w lądowych mobilnych systemach radiowych.
  • Airband – półdupleksowy system radiowy używany przez pilotów samolotów do komunikacji z innymi statkami powietrznymi i naziemnymi kontrolerami ruchu lotniczego . Ten kluczowy system stanowi główny kanał komunikacyjny dla kontroli ruchu lotniczego . Do większości łączności w lotach lądowych w korytarzach powietrznych wykorzystywany jest system VHF-AM wykorzystujący kanały z zakresu od 108 do 137 MHz w paśmie VHF . System ten ma typowy zasięg transmisji wynoszący 200 mil (320 km) dla samolotów lecących na wysokości przelotowej. W przypadku lotów w bardziej odległych obszarach, takich jak loty transoceaniczne, samoloty korzystają z częstotliwości HF pasma lub kanałów na satelitach telefonii satelitarnej Inmarsat lub Iridium . Samoloty wojskowe korzystają również z dedykowanego pasma UHF-AM od 225,0 do 399,95 MHz.
Radio morskie VHF na statku
  • Radio morskie – transceivery średniego zasięgu na statkach, używane do komunikacji statek-statek, statek-powietrze i statek-brzeg z kapitanami portów . Wykorzystują kanały FM od 156 do 174 MHz w paśmie VHF z częstotliwością do 25 watów mocy, co zapewnia im zasięg około 60 mil (97 km). Niektóre kanały są półdupleksowe , inne pełnodupleksowe , aby były kompatybilne z siecią telefoniczną i umożliwiały użytkownikom wykonywanie połączeń telefonicznych za pośrednictwem operatora morskiego.
  • Radio amatorskie – radiotelefon półdupleksowy dalekiego zasięgu, używany przez hobbystów do celów niekomercyjnych: rekreacyjne kontakty radiowe z innymi amatorami, ochotnicza łączność alarmowa podczas katastrof, konkursy i eksperymenty. Radioamatorzy muszą posiadać pozwolenie na radioamatorstwo i otrzymać niepowtarzalny znak wywoławczy , który musi być używany jako identyfikator w transmisjach. Radio amatorskie ogranicza się do małych pasm częstotliwości, czyli amatorskich pasm radiowych , rozmieszczonych w całym spektrum radiowym od 136 kHz do 2,4 GHz. W tych pasmach amatorzy mają swobodę nadawania na dowolnej częstotliwości przy użyciu szerokiej gamy metod modulacji. Oprócz radiotelefonii jedynymi operatorami radiowymi, którzy nadal korzystają z radiotelegrafii alfabetem Morse'a , są amatorzy .

Jednokierunkowa komunikacja głosowa

W jedną stronę jednokierunkowa transmisja radiowa nazywana jest simpleksem .

  • Elektroniczna niania – urządzenie umieszczone przy łóżeczku dla rodziców niemowląt, które przekazuje dźwięki dziecka do odbiornika noszonego przez rodzica, dzięki czemu może monitorować dziecko, gdy znajduje się ono w innej części domu. Stosowane pasma fal różnią się w zależności od regionu, ale nianie analogowe zazwyczaj nadają z małą mocą w pasmach 16, 9,3–49,9 lub 900 MHz, a systemy cyfrowe w paśmie 2,4 GHz. Wiele niani elektronicznych ma kanały dwukierunkowe, dzięki którym rodzic może rozmawiać z dzieckiem, oraz kamery umożliwiające wyświetlanie wideo dziecka.
  • Mikrofon bezprzewodowy – mikrofon zasilany bateryjnie z nadajnikiem krótkiego zasięgu, trzymany w dłoni lub noszony na ciele, który przekazuje dźwięk drogą radiową do pobliskiego odbiornika podłączonego do systemu nagłaśniającego. Mikrofony bezprzewodowe są używane przez mówców publicznych, wykonawców i osobistości telewizyjne, dzięki czemu mogą swobodnie się poruszać bez ciągnięcia przewodu mikrofonu. Tradycyjnie modele analogowe nadają w paśmie FM na niewykorzystanych fragmentach częstotliwości transmisji telewizyjnych w pasmach VHF i UHF. Niektóre modele nadają na dwóch kanałach częstotliwości w celu odbioru różnorodności , aby zapobiec wartościom zerowym przed przerwaniem transmisji w miarę poruszania się wykonawcy. Niektóre modele wykorzystują modulację cyfrową, aby zapobiec nieautoryzowanemu odbiorowi przez odbiorniki radiowe skanera; pasmach ISM 900 MHz, 2,4 GHz lub 6 GHz . Normy europejskie obsługują także bezprzewodowe wielokanałowe systemy audio (WMAS), które mogą lepiej wspierać użycie dużej liczby mikrofonów bezprzewodowych w jednym wydarzeniu lub miejscu. Od 2021 r. amerykańskie organy regulacyjne rozważały przyjęcie zasad dotyczących WMAS.

Komunikacja danych

Dalsze informacje: Transmisja danych , Telemetria i Bezprzewodowość
  • Sieci bezprzewodowe – zautomatyzowane łącza radiowe, które przesyłają dane cyfrowe pomiędzy komputerami i innymi urządzeniami bezprzewodowymi za pomocą fal radiowych, łącząc w sposób transparentny urządzenia w sieć komputerową . Sieci komputerowe mogą przesyłać dane w dowolnej formie: oprócz poczty elektronicznej i stron internetowych umożliwiają także przesyłanie rozmów telefonicznych ( VoIP ), treści audio i wideo (tzw . ). Bezpieczeństwo jest większym problemem w przypadku sieci bezprzewodowych niż przewodowych, ponieważ każda osoba w pobliżu posiadająca modem bezprzewodowy może uzyskać dostęp do sygnału i podjąć próbę zalogowania się. Sygnały radiowe sieci bezprzewodowych są szyfrowane przy użyciu protokołu WPA .
Laptop z Wi-Fi i typowym domowym routerem bezprzewodowym (po prawej) łączącym go z Internetem
Bezprzewodowy router WAN w sąsiedztwie na słupie telefonicznym
    • Bezprzewodowa sieć WAN (bezprzewodowa sieć rozległa, WWAN) – różnorodne technologie zapewniające bezprzewodowy dostęp do Internetu na większym obszarze niż sieci Wi-Fi – od biurowca przez kampus po dzielnicę lub całe miasto. Najczęściej stosowane technologie to: modemy komórkowe , które drogą radiową wymieniają dane komputerowe z masztami komórkowymi ; satelitarny dostęp do Internetu; oraz niższe częstotliwości w paśmie UHF, które mają większy zasięg niż częstotliwości Wi-Fi. Ponieważ sieci WWAN są znacznie droższe i skomplikowane w administrowaniu niż sieci Wi-Fi, ich zastosowanie dotychczas ograniczało się generalnie do sieci prywatnych obsługiwanych przez duże korporacje.
    • Bluetooth – interfejs bezprzewodowy bardzo krótkiego zasięgu w przenośnym urządzeniu bezprzewodowym, stosowany jako substytut połączenia przewodowego lub kablowego, głównie w celu wymiany plików pomiędzy urządzeniami przenośnymi oraz łączenia telefonów komórkowych i odtwarzaczy muzycznych ze słuchawkami bezprzewodowymi . W najczęściej używanym trybie moc transmisji jest ograniczona do 1 miliwata, co zapewnia bardzo krótki zasięg do 10 m (30 stóp). System wykorzystuje rozproszonego widma ze skokami częstotliwości , w której kolejne pakiety danych są przesyłane w kolejności pseudolosowej jednym z 79 kanałów Bluetooth 1 MHz w paśmie od 2,4 do 2,83 GHz w paśmie Zespół ISM . Dzięki temu sieci Bluetooth mogą działać w obecności szumów , a inne urządzenia bezprzewodowe i inne sieci Bluetooth korzystają z tych samych częstotliwości, ponieważ ryzyko, że inne urządzenie będzie próbowało nadawać na tej samej częstotliwości w tym samym czasie co modem Bluetooth, jest niskie. W przypadku takiej „kolizji” modem Bluetooth po prostu retransmituje pakiet danych na innej częstotliwości.
    • Radio pakietowe – bezprzewodowa sieć ad hoc typu peer-to-peer na duże odległości, w której pakiety danych są wymieniane pomiędzy sterowanymi komputerowo modemami radiowymi (nadajnikami/odbiornikami), zwanymi węzłami, które mogą być oddzielone kilometrami i być może mobilnymi. Każdy węzeł komunikuje się tylko z sąsiednimi węzłami, dlatego pakiety danych są przesyłane od węzła do węzła, aż dotrą do miejsca docelowego przy użyciu X.25 . Systemy komunikacji pakietowej są wykorzystywane w ograniczonym stopniu przez komercyjne firmy telekomunikacyjne i radioamatorów .
  • Wysyłanie wiadomości tekstowych (sms) – jest to usługa dostępna w telefonach komórkowych , pozwalająca użytkownikowi na wpisanie krótkiej wiadomości alfanumerycznej i przesłanie jej na inny numer telefonu, a treść wyświetli się na ekranie telefonu odbiorcy. Opiera się na usłudze krótkich wiadomości tekstowych (SMS), która transmituje przy użyciu wolnego pasma kontrolnego kanału radiowego wykorzystywanego przez telefony komórkowe do obsługi funkcji w tle, takich jak wybieranie numerów i przekazywanie połączeń komórkowych. Ze względu na ograniczenia techniczne kanału, długość wiadomości tekstowych ograniczona jest do 160 znaków alfanumerycznych.
Anteny paraboliczne łączy przekaźników mikrofalowych na wieży w Australii
  • Przekaźnik mikrofalowy – cyfrowe łącze do transmisji danych o dużej przepustowości na duże odległości, składające się z nadajnika mikrofalowego podłączonego do anteny talerzowej , która przesyła wiązkę mikrofal do innej anteny talerzowej i odbiornika. Ponieważ anteny muszą znajdować się w linii wzroku, odległości są ograniczone horyzontem widzenia do 30–40 mil (48–64 km). Łącza mikrofalowe są wykorzystywane do prywatnych danych biznesowych, rozległych sieci komputerowych (WAN) oraz przez firmy telekomunikacyjne do przesyłania międzymiastowych rozmów telefonicznych i sygnałów telewizyjnych między miastami.
  • Telemetria – zautomatyzowana jednokierunkowa (simpleksowa) transmisja pomiarów i danych eksploatacyjnych ze zdalnego procesu lub urządzenia do odbiornika w celu monitorowania. Telemetria służy do monitorowania w locie rakiet, dronów, satelitów i radiosond balonów pogodowych , wysyłania danych naukowych z powrotem na Ziemię z międzyplanetarnego statku kosmicznego, komunikacji z elektronicznymi czujnikami biomedycznymi wszczepionymi w ludzkie ciało oraz rejestrowania odwiertów . Wiele kanałów danych jest często przesyłanych przy użyciu multipleksowania z podziałem częstotliwości lub multipleksowania z podziałem czasu . Telemetria zaczyna być wykorzystywana w zastosowaniach konsumenckich, takich jak:
    • Automatyczny odczyt liczników – liczniki energii elektrycznej , wodomierze i gazomierze , które po wyzwoleniu sygnałem zapytania przesyłają swoje odczyty drogą radiową do czytnika mediów znajdującego się przy krawężniku, eliminując konieczność dojazdu pracownika na posesję klienta aby ręcznie odczytać licznik.
    • Elektroniczny pobór opłat – na drogach płatnych alternatywa dla ręcznego pobierania opłat w punkcie poboru opłat, w którym transponder znajdujący się w pojeździe po uruchomieniu przez nadajnik przydrożny przekazuje sygnał do odbiornika przydrożnego w celu rejestracji korzystania przez pojazd z drogi , umożliwiając właścicielowi naliczenie opłaty za przejazd.
Znacznik RFID z płyty DVD
  • Identyfikacja radiowa (RFID) – przywieszki identyfikacyjne zawierające mały transponder radiowy ( odbiornik i nadajnik ), które są dołączone do towaru. Po odebraniu impulsu zapytania w postaci fal radiowych z pobliskiego czytnika, znacznik przesyła z powrotem numer identyfikacyjny, który można wykorzystać do inwentaryzacji towarów. Tagi pasywne, najpopularniejszy typ, posiadają chip zasilany energią radiową otrzymaną z czytnika, prostowany przez diodę i mogą być tak małe jak ziarnko ryżu. Dodawane są do produktów, ubrań, wagonów kolejowych, książek bibliotecznych, przywieszek bagażowych linii lotniczych i wszczepiane pod skórę zwierzętom domowym i inwentarzowi żywemu ( implant mikroczipowy ), a nawet ludzi. Problemy związane z prywatnością rozwiązano za pomocą tagów, które wykorzystują zaszyfrowane sygnały i uwierzytelniają czytelnika przed udzieleniem odpowiedzi. Tagi pasywne wykorzystują pasma ISM 125–134 kHz, 13, 900 MHz oraz 2,4 i 5 GHz i mają krótki zasięg. Aktywne tagi, zasilane baterią, są większe, ale mogą transmitować silniejszy sygnał, co daje im zasięg setek metrów.
  • Komunikacja podwodna - po zanurzeniu okręty podwodne są odcięte od wszelkiej zwykłej komunikacji radiowej z wojskowymi władzami dowodzenia przez przewodzącą wodę morską. Jednakże fale radiowe o wystarczająco niskich częstotliwościach, w VLF (30 do 3 kHz) i ELF (poniżej 3 kHz) są w stanie przedostać się do wody morskiej. Marynarki wojenne obsługują duże lądowe stacje nadawcze o mocy rzędu megawatów, umożliwiające transmisję w postaci szyfrowanej wiadomości do swoich łodzi podwodnych na oceanach świata. Ze względu na małą przepustowość systemy te nie mogą przesyłać głosu, a jedynie wiadomości tekstowe z małą szybkością transmisji danych. Kanał komunikacyjny jest jednokierunkowy, ponieważ długie anteny potrzebne do transmisji fal VLF lub ELF nie mieszczą się na łodzi podwodnej. Nadajniki VLF wykorzystują anteny drutowe o długości wielu mil, takie jak anteny parasolowe . Kilka krajów używa nadajników ELF działających na częstotliwości około 80 Hz, które mogą komunikować się z okrętami podwodnymi na mniejszych głębokościach. Wykorzystują one jeszcze większe anteny zwane dipolami uziemiającymi , składające się z dwóch mas Połączenia (ziemne) oddalone od siebie o 23–60 km (14–37 mil), połączone napowietrznymi liniami przesyłowymi z nadajnikiem elektrowni.

Komunikacja kosmiczna

Centrum Łączności Satelitarnej Dubna w Rosji

Jest to komunikacja radiowa pomiędzy statkiem kosmicznym a stacją naziemną na Ziemi lub innym statkiem kosmicznym. Komunikacja ze statkami kosmicznymi obejmuje najdłuższe odległości transmisji spośród wszystkich łączy radiowych, sięgające miliardów kilometrów w przypadku międzyplanetarnych statków kosmicznych . Aby odbierać słabe sygnały z odległych statków kosmicznych, satelitarne stacje naziemne wykorzystują duże paraboliczne anteny „talerzowe” o średnicy do 25 metrów (82 stóp) i niezwykle czułe odbiorniki. Wykorzystywane są wysokie częstotliwości w mikrofalowym , ponieważ mikrofale przechodzą przez jonosfery bez załamania światła oraz przy częstotliwościach mikrofalowych, anteny o dużym wzmocnieniu potrzebne do skupienia energii radiowej w wąską wiązkę skierowaną na odbiornik są małe i zajmują minimalną przestrzeń w satelicie. Części . przeznaczone pasma UHF , L , C , S , ku k są i do komunikacji kosmicznej Łącze radiowe przesyłające dane z powierzchni Ziemi do statku kosmicznego nazywa się łączem w górę , natomiast łącze przesyłające dane ze statku kosmicznego na ziemię nazywane jest łączem w dół.

Satelita komunikacyjny należący do Azerbejdżanu
  • Satelita komunikacyjny – sztuczny satelita wykorzystywany jako przekaźnik telekomunikacyjny do przesyłania danych pomiędzy bardzo odległymi punktami na Ziemi. Są one używane, ponieważ mikrofale używane w telekomunikacji przemieszczają się w linii wzroku i dlatego nie mogą rozprzestrzeniać się po krzywiźnie Ziemi. Według stanu na 1 stycznia 2021 r. na orbicie okołoziemskiej znajdowały się 2224 satelity komunikacyjne. Większość znajduje się na geostacjonarnej 22 200 mil (35 700 km) nad równikiem , dzięki czemu satelita wydaje się nieruchomy w tym samym punkcie nieba, dzięki czemu anteny satelitarne stacji naziemnych mogą być stale skierowane na ten punkt i nie muszą się poruszać, aby go śledzić. W naziemnej stacji satelitarnej nadajnik mikrofalowy i duża antena satelitarna przesyłają wiązkę mikrofalową do satelity. Sygnał łącza zwrotnego przenosi wiele kanałów ruchu telekomunikacyjnego, takich jak międzymiastowe rozmowy telefoniczne, programy telewizyjne i sygnały internetowe, przy użyciu techniki zwanej multipleksowaniem z podziałem częstotliwości (FDM). Na satelicie transponder odbiera sygnał, tłumaczy go na inną częstotliwość łącza w dół, aby uniknąć zakłócania sygnału łącza w górę i przesyła go ponownie do innej stacji naziemnej, która może być znacznie oddzielona od pierwszej. Tam sygnał łącza pobierającego jest demodulowany, a niesiony przez niego ruch telekomunikacyjny jest przesyłany do lokalnych miejsc docelowych za pośrednictwem linii stacjonarnych. Satelity telekomunikacyjne mają zazwyczaj kilkadziesiąt transponderów na różnych częstotliwościach, które są dzierżawione przez różnych użytkowników.
  • Satelita transmisji bezpośredniej – geostacjonarny satelita komunikacyjny, który transmituje programy detaliczne bezpośrednio do odbiorników w domach i pojazdach abonentów na Ziemi, w satelitarnych systemach radiowo-telewizyjnych. Wykorzystuje większą moc nadajnika niż inne satelity komunikacyjne, aby umożliwić odbiór sygnału konsumentom za pomocą małej, dyskretnej anteny. Na przykład telewizja satelitarna wykorzystuje częstotliwości łącza w dół od 12,2 do 12,7 GHz w paśmie ku transmitowane z mocą od 100 do 250 watów, które można odebrać na stosunkowo małych 43–80 cm (17–31 cali) anteny satelitarne montowane na zewnątrz budynków.

Radar

Główny artykuł: Radar
Wojskowy kontroler ruchu lotniczego na lotniskowcu US Navy monitoruje samoloty na ekranie radaru

Radar to metoda radiolokacji wykorzystywana do lokalizowania i śledzenia statków powietrznych, statków kosmicznych, rakiet, statków, pojazdów, a także do mapowania warunków pogodowych i terenu. Zestaw radarowy składa się z nadajnika i odbiornika. Nadajnik emituje wąską wiązkę fal radiowych, która omiata otaczającą przestrzeń. Kiedy wiązka uderza w docelowy obiekt, fale radiowe są odbijane z powrotem do odbiornika. Kierunek wiązki ujawnia położenie obiektu. Ponieważ fale radiowe poruszają się ze stałą prędkością bliską prędkości światła mierząc krótkie opóźnienie między wychodzącym impulsem a odebranym „echem”, można obliczyć zasięg do celu. Cele są często wyświetlane graficznie na ekranie mapy zwanym ekranem radaru . Radar dopplerowski może mierzyć prędkość poruszającego się obiektu, mierząc zmianę częstotliwości powracających fal radiowych w wyniku efektu Dopplera .

Zestawy radarowe wykorzystują głównie wysokie częstotliwości w pasmach mikrofalowych , ponieważ częstotliwości te tworzą silne odbicia od obiektów wielkości pojazdów i mogą być skupione w wąskich wiązkach za pomocą kompaktowych anten. Anteny paraboliczne (talerzowe) są szeroko stosowane. W większości radarów antena nadawcza służy również jako antena odbiorcza; nazywa się to radarem monostatycznym . Radar wykorzystujący oddzielne anteny nadawcze i odbiorcze nazywany jest radarem bistatycznym .

Antena radaru nadzoru lotniska ASR-8. Obraca się raz na 4,8 sekundy. Prostokątna antena na górze to radar wtórny.
  • Radar nadzoru lotniska – w lotnictwie radar jest głównym narzędziem kontroli ruchu lotniczego . Obrotowa antena talerzowa omiata pionową wiązkę mikrofal w kształcie wachlarza po przestrzeni powietrznej, a zestaw radarowy pokazuje lokalizację samolotu w postaci „punktów” światła na wyświetlaczu zwanym ekranem radaru. częstotliwości 2,7 – 2,9 GHz w paśmie mikrofalowym S. Na dużych lotniskach obraz radarowy jest wyświetlany na wielu ekranach w pomieszczeniu operacyjnym zwanym TRACON ( Terminal Radar Approach Control ), gdzie kontrolerzy ruchu lotniczego kierować statkiem powietrznym drogą radiową, aby utrzymać bezpieczną separację statków powietrznych.
    • Wtórny radar dozorowania - samoloty wyposażone są w transpondery radarowe , urządzenia nadawczo-odbiorcze, które po uruchomieniu przez przychodzący sygnał radarowy transmitują zwrotny sygnał mikrofalowy. Powoduje to, że samolot jest wyraźniej widoczny na ekranie radaru. Radar, który uruchamia transponder i odbiera wiązkę zwrotną, zwykle montowany na górze czaszy radaru głównego, nazywany jest wtórnym radarem dozorowania . Ponieważ radar nie może zmierzyć wysokości statku powietrznego z jakąkolwiek dokładnością, transponder przesyła również wysokość statku powietrznego zmierzoną przez wysokościomierz oraz numer identyfikacyjny identyfikujący statek powietrzny, który jest wyświetlany na ekranie radaru.
  • Elektroniczne środki zaradcze (ECM) - wojskowe systemy elektroniczne obronne zaprojektowane w celu obniżenia skuteczności radaru wroga lub oszukania go fałszywymi informacjami, aby uniemożliwić wrogom zlokalizowanie lokalnych sił. Często składa się z potężnych nadajników mikrofalowych, które mogą naśladować sygnały radarowe wroga w celu tworzenia fałszywych wskazań celów na ekranach radarów wroga.
Obracająca się antena radaru morskiego na statku
  • Radar morski - radar działający w paśmie S lub X na statkach, używany do wykrywania pobliskich statków i przeszkód, takich jak mosty. Obracająca się antena omiata pionową wiązkę mikrofal w kształcie wachlarza wokół powierzchni wody otaczającej statek aż po horyzont.
  • Radar pogodowy - radar dopplerowski , który odwzorowuje intensywność opadów atmosferycznych i prędkość wiatru za pomocą echa powracającego od kropel deszczu i ich prędkości radialnej poprzez ich przesunięcie dopplerowskie .
  • Radar z układem fazowanym – zestaw radarowy wykorzystujący układ fazowany , antenę sterowaną komputerowo, która może szybko kierować wiązkę radaru w różne kierunki bez poruszania anteną. Wojsko opracowało radary z układem fazowym do śledzenia szybko poruszających się rakiet i samolotów. Są szeroko stosowane w sprzęcie wojskowym, a obecnie rozprzestrzeniają się do zastosowań cywilnych.
  • Radar z syntetyczną aperturą (SAR) – wyspecjalizowany pokładowy zestaw radarowy, który tworzy mapę terenu naziemnego w wysokiej rozdzielczości. Radar jest montowany na samolocie lub statku kosmicznym, a antena radaru emituje wiązkę fal radiowych na boki pod kątem prostym do kierunku ruchu, w stronę ziemi. Podczas przetwarzania sygnału radaru powrotnego ruch pojazdu jest wykorzystywany do symulacji dużej anteny, dzięki czemu radar ma wyższą rozdzielczość.
  • Radar penetrujący ziemię – specjalistyczny przyrząd radarowy, który toczy się po powierzchni gruntu na wózku i wysyła do gruntu wiązkę fal radiowych, tworząc obraz obiektów podpowierzchniowych. Stosowane są częstotliwości od 100 MHz do kilku GHz. Ponieważ fale radiowe nie mogą wnikać bardzo głęboko w ziemię, głębokość georadaru jest ograniczona do około 50 stóp.
  • System unikania kolizji – radar bliskiego zasięgu lub system LIDAR w samochodzie lub pojeździe, który wykrywa, czy pojazd ma wkrótce zderzyć się z obiektem, i uruchamia hamulce, aby zapobiec kolizji.
  • Zapalnik radarowy – detonator bomby lotniczej , który wykorzystuje wysokościomierz radarowy do pomiaru wysokości bomby nad ziemią w momencie jej upadku i detonuje ją na określonej wysokości.

Radiolokacja

Główny artykuł: Radiolokacja

Radiolokacja to ogólny termin obejmujący różnorodne techniki wykorzystujące fale radiowe do ustalania lokalizacji obiektów lub do nawigacji.

Osobisty asystent nawigacji Odbiornik GPS w samochodzie, który może podać wskazówki dojazdu do celu.
  • Globalny system nawigacji satelitarnej (GNSS) lub system nawigacji satelitarnej – system satelitów umożliwiający określenie położenia geograficznego na Ziemi ( szerokość , długość geograficzna oraz wysokość/wysokość) z dużą precyzją (z dokładnością do kilku metrów) za pomocą małych przenośnych przyrządów nawigacyjnych, pomiaru czasu nadejścia sygnałów radiowych z satelitów. Są to obecnie najczęściej używane systemy nawigacji. Główne systemy nawigacji satelitarnej to amerykański globalny system pozycjonowania (GPS), rosyjski GLONASS i Chiny system nawigacji satelitarnej BeiDou ( BDS ) i europejski Galileo .
    • Globalny system pozycjonowania (GPS) – najpowszechniej używany system nawigacji satelitarnej, utrzymywany przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych, który wykorzystuje konstelację 31 satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiej . Orbity satelitów są rozmieszczone tak, aby w dowolnym momencie nad każdym punktem na Ziemi nad horyzontem znajdowały się co najmniej cztery satelity. Każdy satelita ma wbudowany zegar atomowy i przesyła ciągły sygnał radiowy zawierający dokładny sygnał czasu oraz jego aktualną pozycję. Stosowane są dwie częstotliwości: 1,2276 i 1,57542 GHz. Ponieważ prędkość fal radiowych jest praktycznie stała, opóźnienie sygnału radiowego z satelity jest proporcjonalne do odległości odbiornika od satelity. Odbierając sygnały z co najmniej czterech satelitów, odbiornik GPS może obliczyć swoje położenie na Ziemi, porównując czas przybycia sygnałów radiowych. Ponieważ pozycja każdego satelity jest w danym momencie dokładnie znana, mikroprocesor znajdujący się w odbiorniku może na podstawie opóźnienia obliczyć pozycję odbiornika. Pozycja może być wyświetlana jako szerokość i długość geograficzna lub jako znacznik na mapie elektronicznej. Odbiorniki GPS są wbudowane w prawie wszystkie telefony komórkowe oraz pojazdy, takie jak samochody, samoloty i statki, i służą do naprowadzania dronów , rakiet , rakiet manewrujących , a nawet pocisków artyleryjskich do celu, a przenośne odbiorniki GPS są produkowane dla turystów pieszych i wojska.
  • Radiolatarnia – naziemny nadajnik radiowy o stałej lokalizacji, transmitujący ciągły sygnał radiowy wykorzystywany przez statki powietrzne i statki do nawigacji . Lokalizacje latarni nawigacyjnych są nanoszone na mapach nawigacyjnych używanych przez samoloty i statki.
    • Zasięg dookólny VHF (VOR) – ogólnoświatowy system radionawigacji statków powietrznych składający się ze stacjonarnych naziemnych radiolatarni transmitujących w zakresie od 108,00 do 117,95 MHz w paśmie bardzo wysokich częstotliwości (VHF). Zautomatyzowany przyrząd nawigacyjny znajdujący się na samolocie wskazuje namiar na pobliski nadajnik VOR. Latarnia VOR transmituje jednocześnie dwa sygnały na różnych częstotliwościach. Antena kierunkowa przesyła wiązkę fal radiowych, która obraca się jak latarnia morska ze stałą szybkością, 30 razy na sekundę. Gdy wiązka kierunkowa skierowana jest na północ, an Antena dookólna przesyła impuls. Mierząc różnicę fazy tych dwóch sygnałów, statek powietrzny może dokładnie określić swój namiar (lub „promieniowy”) ze stacji. Obierając namiar na dwie latarnie VOR, statek powietrzny może określić swoją pozycję (tzw. „Poprawkę”) z dokładnością do około 90 metrów (300 stóp). Większość latarni VOR ma również funkcję pomiaru odległości, zwaną sprzętem do pomiaru odległości (DME); nazywane są one VOR/DME. Dron wysyła sygnał radiowy do radiolatarni VOR/DME i transpondera przesyła sygnał zwrotny. Na podstawie opóźnienia propagacji pomiędzy sygnałem nadawanym i odbieranym statek powietrzny może obliczyć swoją odległość od latarni. Dzięki temu statek powietrzny może określić „naprawioną” swoją lokalizację tylko na podstawie jednej latarni VOR. Ponieważ używane są częstotliwości VHF w zasięgu wzroku, latarnie VOR mają zasięg około 200 mil dla samolotów na wysokości przelotowej. TACAN to podobny wojskowy system radiolatarni, który nadaje w paśmie 962–1213 MHz, a połączona latarnia VOR i TACAN nazywa się VORTAC . Liczba radiolatarni VOR spada wraz z przejściem lotnictwa na RNAV system oparty na nawigacji satelitarnej Globalnego Systemu Pozycjonowania .
    • Latarnia bezkierunkowa (NDB) – starsze, stałe latarnie radiowe używane przed systemem VOR, które transmitują prosty sygnał we wszystkich kierunkach dla statków powietrznych lub statków do wykorzystania do radiowego namierzania kierunku . Samoloty korzystają z automatycznego namierzania kierunku (ADF), które korzystają z anteny kierunkowej w celu określenia namiaru na latarnię morską. Biorąc namiar na dwie latarnie, mogą określić ich położenie. NDB wykorzystują częstotliwości od 190 do 1750 kHz w LF i MF , które rozchodzą się poza horyzont jako fale przyziemne lub fale powietrzne znacznie dalej niż latarnie VOR. Jako identyfikator przesyłają znak wywoławczy składający się z jednej do trzech liter alfabetu Morse'a .
Latarnia lokalizacyjna EPIRB na statku
  • Awaryjna latarnia lokalizacyjna – przenośny nadajnik radiowy zasilany baterią , używany w sytuacjach awaryjnych do lokalizowania samolotów, statków i osób znajdujących się w niebezpieczeństwie i potrzebujących natychmiastowej pomocy. Różne typy awaryjnych latarni lokalizacyjnych są przewożone przez samoloty, statki, pojazdy, turystów pieszych i narciarzy biegowych. W przypadku sytuacji awaryjnej, takiej jak katastrofa samolotu, zatonięcie statku lub zagubienie się turysty, nadajnik zostaje uruchomiony i zaczyna nadawać ciągły sygnał radiowy, który jest wykorzystywany przez zespoły poszukiwawczo-ratownicze do szybkiego zlokalizowania zagrożenia i udzielić pomocy. Najnowsza generacja Awaryjne sygnalizatory ratunkowe wskazujące położenie (EPIRB) zawierają odbiornik GPS i przekazują zespołom ratowniczym dokładną lokalizację w promieniu 20 metrów.
Oficer zajmujący się dziką przyrodą tropi lwa górskiego z oznakowaniem radiowym
  • Radiowe namierzanie kierunku (RDF) – jest to ogólna technika stosowana od początku XX wieku, polegająca na wykorzystaniu specjalistycznych odbiorników radiowych z antenami kierunkowymi (odbiorniki RDF) do dokładnego określenia namiaru sygnału radiowego, w celu ustalenia lokalizacji nadajnika. Lokalizację nadajnika naziemnego można określić za pomocą prostej triangulacji na podstawie namiarów uzyskanych przez dwie stacje RDF oddzielone geograficznie, jako punkt, w którym przecinają się dwie linie namiaru, nazywany jest „fixem”. Siły zbrojne wykorzystują RDF do lokalizowania sił wroga za pomocą taktycznych transmisji radiowych, kontrwywiadu używają go do lokalizowania tajnych nadajników używanych przez agentów szpiegowskich , a rządy używają go do lokalizowania nielicencjonowanych nadajników lub źródeł zakłóceń. Starsze odbiorniki RDF wykorzystywały obrotowe anteny pętlowe . Antena jest obracana do momentu, aż siła sygnału radiowego będzie najsłabsza, co wskazuje, że nadajnik znajduje się w jednym z dwóch miejsc zerowych anteny . Wartości zerowe są używane, ponieważ są ostrzejsze niż listki anteny (maksyma). Bardziej nowoczesne odbiorniki wykorzystują z układem fazowanym , które mają znacznie większą rozdzielczość kątową.

Pilot

Główny artykuł: Sterowanie radiowe
Sił Powietrznych USA MQ-1 Predator pilotowany zdalnie przez pilota na ziemi

Zdalne sterowanie radiowe polega na wykorzystaniu elektronicznych sygnałów sterujących wysyłanych falami radiowymi z nadajnika w celu zdalnego sterowania działaniem urządzenia. Systemy zdalnego sterowania mogą zawierać także kanały telemetryczne w drugim kierunku, służące do przekazywania w czasie rzeczywistym informacji o stanie urządzenia z powrotem do stacji sterującej. Bezzałogowe statki kosmiczne są przykładem maszyn zdalnie sterowanych, sterowanych za pomocą poleceń przekazywanych przez satelitarne stacje naziemne . Większość ręcznych pilotów zdalnego sterowania służy do sterowania elektroniką użytkową produkty takie jak telewizory czy odtwarzacze DVD w rzeczywistości działają w oparciu o światło podczerwone , a nie fale radiowe, więc nie są przykładami zdalnego sterowania radiowego. Problemem związanym z bezpieczeństwem systemów zdalnego sterowania jest spoofing , podczas którego nieupoważniona osoba przesyła imitację sygnału sterującego w celu przejęcia kontroli nad urządzeniem. Przykłady pilota radiowego:

  • Bezzałogowy statek powietrzny (UAV, dron) – Dron to statek powietrzny bez pilota na pokładzie, pilotowany zdalnie przez pilota w innym miejscu, zwykle w stacji pilotażowej na ziemi. Są używane przez wojsko do rozpoznania i ataku naziemnego, a ostatnio przez świat cywilny do reportaży i zdjęć lotniczych . Pilot wykorzystuje elementy sterujące samolotu, takie jak joystick lub kierownica, które tworzą sygnały sterujące przesyłane drogą radiową do drona w celu sterowania powierzchniami lotu i silnikiem. System telemetryczny przesyła obraz wideo z kamery znajdującej się w dronie, aby pilot mógł zobaczyć, dokąd leci samolot, oraz dane z odbiornika GPS podające położenie samolotu w czasie rzeczywistym. UAV mają zaawansowane pokładowe automatycznego pilota , które utrzymują stabilny lot i wymagają jedynie ręcznego sterowania w celu zmiany kierunku.
Pilot zdalnego sterowania bezkluczykowy do samochodu
  • System otwierania pojazdu bez kluczyka – ręczny pilot zdalnego sterowania krótkiego zasięgu , zasilany bateryjnie, dołączany do większości nowoczesnych samochodów, który może zamykać i otwierać drzwi pojazdu od zewnątrz, eliminując potrzebę użycia klucza. Po naciśnięciu przycisku nadajnik wysyła zakodowany sygnał radiowy do odbiornika w pojeździe, który uruchamia zamki. Pilot musi znajdować się blisko pojazdu, zazwyczaj w odległości od 5 do 20 metrów. W Ameryce Północnej i Japonii stosowana jest częstotliwość 315 MHz, natomiast w Europie 433,92 i 868 MHz. Niektóre modele umożliwiają także zdalne uruchomienie silnika w celu rozgrzania samochodu. Problemem bezpieczeństwa wszystkich systemów dostępu bezkluczykowego jest atak polegający na powtórzeniu , w którym złodziej za pomocą specjalnego odbiornika („code grabbera”) rejestruje sygnał radiowy podczas otwierania, który można później odtworzyć w celu otwarcia drzwi. Aby temu zapobiec, systemy bezkluczykowe wykorzystują zmienny kod , w którym generator liczb pseudolosowych w pilocie generuje inny losowy klucz za każdym razem, gdy jest używany. Aby uniemożliwić złodziejom symulowanie generatora pseudolosowego w celu obliczenia kolejnego klucza, sygnał radiowy jest również szyfrowany .
    • Urządzenie do otwierania bramy garażowej – ręczny nadajnik krótkiego zasięgu, który może otwierać lub zamykać budynek sterowany elektrycznie brama garażowa od zewnątrz, tak aby właściciel mógł otworzyć bramę w dniu przyjazdu i zamknąć ją po wyjeździe. Po naciśnięciu przycisku sterownik wysyła zakodowany FSK do odbiornika w napędzie, podnosząc lub opuszczając bramę. Nowoczesne otwieracze wykorzystują 310, 315 lub 390 MHz. Aby zapobiec atakowi polegającemu na powtórzeniu ataku , nowoczesne otwieracze wykorzystują system zmienny kod .
Quadcopter , popularna zdalnie sterowana zabawka
  • Modele sterowane radiowo – popularnym hobby są zabawy zdalnie sterowanymi modelami łodzi, samochodów, samolotów i helikopterów ( quadkopterów ), którymi steruje się sygnałami radiowymi z przenośnej konsoli wyposażonej w joystick . Najnowsze nadajniki wykorzystują pasmo ISM 2,4 GHz z wieloma kanałami sterującymi modulowanymi za pomocą PWM , PCM lub FSK.
  • Bezprzewodowy dzwonek do drzwi – dzwonek do drzwi mieszkaniowych , który wykorzystuje technologię bezprzewodową, aby wyeliminować konieczność prowadzenia przewodów przez ściany budynku. Składa się z przycisku dzwonka obok drzwi, zawierającego mały nadajnik zasilany baterią. Po naciśnięciu dzwonka do drzwi wysyła on sygnał do odbiornika w domu z głośnikiem, który emituje sygnał dźwiękowy, sygnalizujący, że ktoś jest przy drzwiach. Zwykle korzystają z pasma ISM 2,4 GHz. Używany kanał częstotliwości może zazwyczaj zostać zmieniony przez właściciela w przypadku, gdy inny pobliski dzwonek do drzwi korzysta z tego samego kanału.

Zagłuszanie

Zagłuszanie radia to celowe emitowanie sygnałów radiowych, które ma na celu zakłócanie odbioru innych sygnałów radiowych. Urządzenia zakłócające nazywane są „tłumikami sygnału”, „generatorami zakłóceń” lub po prostu zakłócaczami.

W czasie wojny wojsko wykorzystuje zakłócanie, aby zakłócać taktyczną komunikację radiową wrogów. Ponieważ fale radiowe mogą przekraczać granice państw, niektóre totalitarne stosujące cenzurę stosują zagłuszanie, aby uniemożliwić swoim obywatelom słuchanie audycji ze stacji radiowych w innych krajach. Zagłuszanie jest zwykle realizowane za pomocą potężnego nadajnika, który generuje szum na tej samej częstotliwości, co nadajnik docelowy.

Prawo federalne Stanów Zjednoczonych zabrania prowadzenia działalności pozamilitarnej lub sprzedaży wszelkiego rodzaju urządzeń zakłócających, w tym zakłócających działanie GPS, sieci komórkowych, Wi-Fi i radarów policyjnych.

Badania naukowe

  • Radioastronomia to naukowe badanie fal radiowych emitowanych przez obiekty astronomiczne. Radioastronomowie używają radioteleskopów , dużych anten i odbiorników radiowych do odbierania i badania fal radiowych z astronomicznych źródeł radiowych . Ponieważ astronomiczne źródła radiowe są tak daleko, fale radiowe z nich są niezwykle słabe, co wymaga niezwykle czułych odbiorników, a radioteleskopy są najczulszymi istniejącymi odbiornikami radiowymi. Używają dużych anten parabolicznych (talerzowych) o średnicy do 500 metrów (2000 stóp), aby zebrać wystarczającą ilość energii fal radiowych do badań. Front RF elektronika odbiornika jest często chłodzona ciekłym azotem w celu zmniejszenia szumu termicznego . Wiele anten jest często połączonych ze sobą w układy, które działają jak pojedyncza antena, aby zwiększyć moc zbierania. W przypadku interferometrii bardzo długiej linii bazowej (VLBI) połączone są radioteleskopy na różnych kontynentach, co pozwala uzyskać rozdzielczość anteny o średnicy tysięcy mil.
  • Teledetekcja – w radiu teledetekcja to odbiór fal elektromagnetycznych emitowanych przez obiekty naturalne lub atmosferę do celów badań naukowych. Wszystkie ciepłe obiekty emitują mikrofale , a emitowane widmo można wykorzystać do określenia temperatury. Radiometry mikrofalowe wykorzystywane są w meteorologii i naukach o ziemi do określania temperatury atmosfery i powierzchni ziemi oraz reakcji chemicznych zachodzących w atmosferze.

Etymologia

Słowo „radio” pochodzi od łacińskiego słowa „promień”, co oznacza „mówiło o kole, wiązce światła, promieniu”. Po raz pierwszy zastosowano go w komunikacji w 1881 roku, kiedy za sugestią francuskiego naukowca Ernesta Mercadiera [ fr ] , Alexander Graham Bell przyjął „radiofon” (co oznacza „dźwięk wypromieniowany”) jako alternatywną nazwę swojego systemu transmisji optycznej fotofonu .

Po odkryciu istnienia fal radiowych przez Heinricha Hertza w 1886 r. początkowo używano terminu „fale Hertza” na określenie tego promieniowania. Pierwsze praktyczne systemy komunikacji radiowej, opracowane przez Guglielmo Marconiego w latach 1894–1895, przesyłały sygnały telegraficzne za pomocą fal radiowych, dlatego komunikację radiową po raz pierwszy nazwano „ telegrafią bezprzewodową ”. Aż do około 1910 roku termin „telegrafia bezprzewodowa” obejmował także szereg innych eksperymentalnych systemów transmisji sygnałów telegraficznych bez przewodów, w tym indukcja elektrostatyczna , indukcja elektromagnetyczna oraz przewodzenie w wodzie i ziemi , dlatego zaistniała potrzeba bardziej precyzyjnego określenia odnoszącego się wyłącznie do promieniowania elektromagnetycznego.

Francuski fizyk Édouard Branly , który w 1890 roku opracował koherer wykrywający fale radiowe , nazwał go po francusku radioprzewodnikiem . Przedrostek radiowy był później używany do tworzenia dodatkowych opisowych słów złożonych i łączników, zwłaszcza w Europie. Na przykład na początku 1898 r. brytyjska publikacja The Practical Engineer zawierała wzmiankę o „radiotelegrafie” i „radiotelegrafii”.

Użycie słowa „radio” jako samodzielnego słowa sięga co najmniej 30 grudnia 1904 r., kiedy instrukcje wydane przez Pocztę Brytyjską dotyczące przesyłania telegramów precyzowały, że „Słowo„ Radio ”... jest wysyłane w instrukcji serwisowej”. Praktyka ta została powszechnie przyjęta, a słowo „radio” zostało wprowadzone na arenie międzynarodowej przez Berlińską Konwencję Radiotelegraficzną z 1906 r., która zawierała Regulamin usług określający, że „Radiotelegramy muszą zawierać w preambule informację, że służbą jest «Radio» ” .

Przejście na „radio” zamiast „bezprzewodowego” następowało w świecie anglojęzycznym powoli i nierównomiernie. Lee de Forest pomógł spopularyzować to nowe słowo w Stanach Zjednoczonych — na początku 1907 roku założył DeForest Radio Telephone Company, a jego list z 22 czerwca 1907 roku w „ Electrical World” o potrzebie wprowadzenia ograniczeń prawnych przestrzegł, że „chaos radiowy z pewnością będzie skutkiem, dopóki nie zostaną wprowadzone tak rygorystyczne przepisy”. Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych również odegrałaby pewną rolę. Chociaż w tłumaczeniu Konwencji Berlińskiej z 1906 r. użyto terminów „telegraf bezprzewodowy” i „telegram bezprzewodowy”, od 1912 r. zaczęto promować używanie zamiast tego słowa „radio”. Termin ten zaczął być preferowany przez ogół społeczeństwa w latach dwudziestych XX wieku wraz z wprowadzeniem nadawania.

Historia

Zobacz historię radia , wynalezienie radia , oś czasu radia , historię radiofonii i telewizji

Fale elektromagnetyczne zostały przewidziane przez Jamesa Clerka Maxwella w jego teorii elektromagnetyzmu z 1873 r. , zwanej obecnie równaniami Maxwella , który zaproponował, że sprzężone oscylujące pole elektryczne i pole magnetyczne mogą przemieszczać się w przestrzeni jako fala, i zaproponował, że światło składa się z fal elektromagnetycznych o krótkiej długości . 11 listopada 1886 roku niemiecki fizyk Heinrich Hertz , próbując potwierdzić teorię Maxwella, po raz pierwszy zaobserwował fale radiowe, które wygenerował za pomocą prymitywnego nadajnika iskiernikowego . Eksperymenty przeprowadzone między innymi przez Hertza i fizyków Jagadisha Chandrę Bose , Olivera Lodge'a , Lorda Rayleigha i Augusto Righi wykazały, że fale radiowe, takie jak światło, wykazują odbicie, załamanie , dyfrakcję , polaryzację , fale stojące i przemieszczają się z tą samą prędkością co światło, co potwierdza że zarówno światło, jak i fale radiowe są falami elektromagnetycznymi, różniącymi się jedynie częstotliwością. W 1895 roku Guglielmo Marconi opracował pierwszy system komunikacji radiowej, wykorzystujący: nadajnik iskiernikowy do wysyłania alfabetu Morse'a na duże odległości. Do grudnia 1901 roku przeniósł się przez Ocean Atlantycki. Radio zaczęto wykorzystywać komercyjnie około 1900 roku.

W ciągu pierwszych dwóch dekad radia, zwanych erą radiotelegrafii , prymitywne nadajniki radiowe z falami tłumionymi mogły transmitować jedynie impulsy fal radiowych, a nie fale ciągłe, które były potrzebne do modulacji dźwięku , więc radio było używane do bezpośrednich kontaktów handlowych, dyplomatycznych i wojskowe SMS-y. Począwszy od około 1908 roku kraje uprzemysłowione zbudowały ogólnoświatowe sieci potężnych transoceanicznych nadajników iskier w celu wymiany telegramowego między kontynentami oraz komunikowania się ze swoimi koloniami i flotami morskimi. W czasie I wojny światowej rozwój Nadajniki radiowe na fali ciągłej oraz prostownicze elektrolityczne i kryształowe odbiorniki radiowe umożliwiły Reginaldowi Fessendenowi i innym osiągnięcie radiotelefonii z modulacją amplitudy (AM) , umożliwiając przesyłanie dźwięku ( audio ). 2 listopada 1920 roku Westinghouse Electric and Manufacturing Company z Pittsburgha nadała pierwszą komercyjną audycję radiową pod znakiem wywoławczym KDKA , zawierającą relację na żywo z wyborów prezydenckich Harding-Cox .

Zobacz też

Ogólne odniesienia

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Radio&oldid=1143209606 ”