Radio - Radio

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Różne anteny radiowe na Sandia Peak w pobliżu Albuquerque , Nowy Meksyk, USA. Anteny nadawcze FM i telewizyjne są często umieszczane na wysokich wieżach lub szczytach gór, aby zmaksymalizować zasięg transmisji. Pokazane są tutaj anteny obu rodzajów, a także okrągłe talerze i bębny do komunikacji mikrofalowej punkt-punkt (na przykład ze studia do nadajnika ).

Radio to technologia sygnalizacji i komunikacji za pomocą fal radiowych . Fale radiowe są fale elektromagnetyczne o częstotliwości od 30  herców (Hz) i 300  gigaherca (GHz). Są one generowane przez urządzenie elektroniczne zwane nadajnikiem podłączonym do anteny, która wypromieniowuje fale i odbierane przez inną antenę podłączoną do odbiornika radiowego . Radio jest bardzo szeroko stosowane w nowoczesnej technologii, w komunikacji radiowej, radarach , radionawigacji , zdalnym sterowaniu , teledetekcji i innych zastosowaniach.

W komunikacji radiowej , wykorzystywanej w radiofonii i telewizji , telefonach komórkowych , radiach dwukierunkowych , sieciach bezprzewodowych i komunikacji satelitarnej, wśród wielu innych zastosowań, fale radiowe są wykorzystywane do przenoszenia informacji w przestrzeni z nadajnika do odbiornika poprzez modulację sygnału radiowego. (wyciskanie sygnału informacyjnego na fali radiowej poprzez zmianę pewnego aspektu fali) w nadajniku. W radarze używanym do lokalizowania i śledzenia obiektów, takich jak samoloty, statki, statki kosmiczne i pociski, wiązka fal radiowych emitowana przez nadajnik radarowy odbija się od obiektu docelowego, a fale odbite ujawniają położenie obiektu. W systemach radionawigacyjnych , takich jak GPS i VOR , mobilny odbiornik przyjmuje sygnały radiowe z nawigacyjnych radiolatarni, których położenie jest znane, a dzięki dokładnemu pomiarowi czasu nadejścia fal radiowych odbiornik może obliczyć swoje położenie na Ziemi. W bezprzewodowych urządzeniach zdalnego sterowania radiowego , takich jak drony , otwieracze do drzwi garażowych i systemy dostępu bezkluczykowego , sygnały radiowe przesyłane z urządzenia sterującego sterują działaniami zdalnego urządzenia.

Zastosowania fal radiowych, które nie wymagają przenoszenia fal na znaczne odległości, takie jak ogrzewanie RF stosowane w procesach przemysłowych i kuchenkach mikrofalowych oraz zastosowania medyczne, takie jak diatermia i urządzenia MRI , nie są zwykle nazywane radiami . Rzeczownik radio jest również używany w odniesieniu do nadawczego odbiornika radiowego .

Fale radiowe zostały po raz pierwszy zidentyfikowane i zbadane przez niemieckiego fizyka Heinricha Hertza w 1886 r. Pierwsze praktyczne nadajniki i odbiorniki radiowe zostały opracowane około 1895–1896 przez Włocha Guglielmo Marconiego , a radio zaczęło być wykorzystywane komercyjnie około 1900 r. Aby zapobiec zakłóceniom między użytkownikami, emisja fal radiowych jest regulowana przez prawo, koordynowane przez międzynarodowy organ zwany Międzynarodowym Związkiem Telekomunikacyjnym (ITU), który przydziela pasma częstotliwości w widmie radiowym do różnych zastosowań.

Technologia

Fale radiowe są wypromieniowywane przez ładunki elektryczne ulegające przyspieszeniu . Są wytwarzane sztucznie przez zmieniające się w czasie prądy elektryczne , składające się z elektronów przepływających tam iz powrotem w metalowym przewodniku zwanym anteną, przyspieszając w ten sposób. Podczas transmisji nadajnik generuje zmienny prąd o częstotliwości radiowej, który jest doprowadzany do anteny. Antena wypromieniowuje moc prądu w postaci fal radiowych. Kiedy fale uderzają w antenę odbiornika radiowego , popychają elektrony w metalu tam iz powrotem, indukując niewielki prąd przemienny. Odbiornik radiowy podłączony do anteny odbiorczej wykrywa ten oscylacyjny prąd i wzmacnia go.

Gdy przemieszczają się dalej od anteny nadawczej, fale radiowe rozchodzą się tak, że ich siła sygnału ( natężenie w watach na metr kwadratowy) maleje, więc transmisje radiowe mogą być odbierane tylko w ograniczonym zasięgu nadajnika, odległość zależy od mocy nadajnika, wzór promieniowania anteny , czułość odbiornika, poziom szumów i obecność przeszkód między nadajnikiem a odbiornikiem. An bezkierunkowych anten transmituje lub odbiera sygnały radiowe wszystkich kierunkach, podczas gdy antena i duży zysk anteny wysyła sygnały radiowe wiązki w danym kierunku, i odbiera fale tylko z jednego kierunku.

Fale radiowe przemieszczają się w próżni z prędkością światła , aw powietrzu z prędkością bardzo bliską prędkości światła, więc długość fali radiowej, czyli odległość w metrach między sąsiednimi grzbietami fali, jest odwrotnie proporcjonalna do jej częstotliwości .

Inne rodzaje fal elektromagnetycznych oprócz fal radiowych; podczerwień , światło widzialne , ultrafiolet , promieniowanie rentgenowskie i promienie gamma są również w stanie przenosić informacje i być wykorzystywane do komunikacji. Szerokie zastosowanie fal radiowych w telekomunikacji wynika głównie z ich pożądanych właściwości propagacyjnych wynikających z dużej długości fal. Fale radiowe mają zdolność przechodzenia przez atmosferę, liście i większość materiałów budowlanych, a przez dyfrakcję mogą zginać się wokół przeszkód, aw przeciwieństwie do innych fal elektromagnetycznych mają tendencję do rozpraszania, a nie pochłaniania przez obiekty większe niż ich długość fali.

Komunikacja

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

W systemach komunikacji radiowej informacje są przenoszone w przestrzeni za pomocą fal radiowych. Na końcu wysyłania informacja, która ma być wysłana, jest konwertowana przez pewien typ przetwornika na zmieniający się w czasie sygnał elektryczny, zwany sygnałem modulacji. Sygnał modulacji może być sygnałem audio reprezentującym dźwięk z mikrofonu , sygnałem wideo reprezentującym ruchome obrazy z kamery wideo lub sygnałem cyfrowym składającym się z sekwencji bitów reprezentujących dane binarne z komputera. Sygnał modulacji jest podawany 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 pewien aspekt fali nośnej, wprowadzając informacje na nośnej. Różne systemy radiowe wykorzystują różne metody modulacji :

Stosowanych jest również wiele innych rodzajów modulacji. W niektórych typach fala nośna nie jest transmitowana, ale tylko jedno lub oba pasma boczne modulacji . Zmodulowana nośna jest wzmacniana w nadajniku i podawana na antenę nadawczą, która wypromieniowuje energię w postaci fal radiowych. Fale radiowe przenoszą informacje do lokalizacji odbiornika.

W odbiorniku fala radiowa indukuje niewielkie napięcie oscylacyjne w antenie odbiorczej, które jest słabszą repliką prądu w antenie nadawczej. Napięcie to jest podawane do odbiornika radiowego , który wzmacnia słaby sygnał radiowy, dzięki czemu jest silniejszy, a następnie demoduluje go, wydobywając oryginalny sygnał modulacyjny z modulowanej fali nośnej. Sygnał modulacji jest konwertowany przez przetwornik z powrotem do postaci nadającej się do użytku przez człowieka: sygnał audio jest konwertowany na fale dźwiękowe przez głośnik lub słuchawki, sygnał wideo jest konwertowany na obrazy przez wyświetlacz , a sygnał cyfrowy jest przesyłany do komputera lub mikroprocesor, który współdziała z ludźmi.

Fale radiowe z wielu nadajników przechodzą przez powietrze jednocześnie, nie zakłócając się wzajemnie, ponieważ fale radiowe każdego nadajnika oscylują z różną częstotliwością, innymi słowy, każdy nadajnik ma inną częstotliwość , mierzoną w kilohercach (kHz), megahercach (MHz) lub gigaherc (GHz). Antena odbiorcza zwykle odbiera sygnały radiowe wielu nadajników. Odbiornik wykorzystuje dostrojone obwody do wybierania żądanego sygnału radiowego spośród wszystkich sygnałów odbieranych przez antenę i odrzucania pozostałych. Dostrojony obwód (zwany również obwód rezonansowy lub obwód rezonansowy) działa jak rezonator , podobnie do widełek . Ma 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 z żądanej stacji powoduje, że dostrojony obwód rezonuje , oscyluje w sympatii i przekazuje sygnał do reszty odbiornika. Sygnały radiowe na innych częstotliwościach są blokowane przez dostrojony obwód i nie są przekazywane dalej.

Pasmo

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

Modulowana fala radiowa, przenosząca sygnał informacyjny, zajmuje szereg częstotliwości . Zobacz schemat. 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, czyli od najwyższej częstotliwości do najniższej, nazywana jest szerokością pasma ( BW ). Dla dowolnego stosunku sygnału do szumu , szerokość pasma może przenosić taką samą ilość informacji ( szybkość transmisji danych w bitach na sekundę) niezależnie od tego, gdzie w widmie częstotliwości radiowej się znajduje, więc szerokość pasma jest miarą przenoszenia informacji pojemność . Przepustowość z wymaganiami transmisji radiowej zależy od szybkości transmisji danych (sygnał modulacji) są wysyłane i wydajność widmową z modulacją metody; ile danych może przesłać na każdy kiloherc pasma. Różne rodzaje sygnałów informacyjnych przenoszonych drogą radiową mają różne szybkości transmisji danych. Na przykład sygnał telewizyjny (wideo) ma większą szybkość transmisji danych niż sygnał audio .

Widma radiowego , całkowity zakres częstotliwości radiowych, które mogą być wykorzystane do komunikacji w danej dziedzinie jest zasobem ograniczonym. Każda transmisja radiowa zajmuje część całkowitej dostępnej szerokości pasma. Szerokość pasma radiowego jest uważana za dobro ekonomiczne, które wiąże się z kosztami pieniężnymi i jest coraz bardziej poszukiwane. W niektórych częściach widma radiowego prawo do korzystania z pasma częstotliwości lub nawet pojedynczego kanału radiowego jest kupowane i sprzedawane za miliony dolarów. Istnieje więc zachęta do stosowania technologii w celu zminimalizowania szerokości pasma wykorzystywanego przez usługi radiowe.

W ostatnich latach nastąpiło przejście od analogowych do cyfrowych technologii transmisji radiowej. Jednym z powodów tego jest fakt, że modulacja cyfrowa może często przesyłać więcej informacji (większą szybkość transmisji danych) w danym paśmie niż modulacja analogowa , dzięki zastosowaniu algorytmów kompresji danych , które zmniejszają redundancję wysyłanych danych i bardziej wydajną modulację. Innym powodem przejścia jest to, że modulacja cyfrowa ma większą odporność na zakłócenia niż analogowa, chipy cyfrowego przetwarzania sygnału mają większą moc i elastyczność niż obwody analogowe, a przy użyciu tej samej modulacji cyfrowej można przesyłać wiele różnych typów informacji.

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

Pasma częstotliwości ITU

ITU dowolnie dzieli widma radiowego na 12 zespołów, z których każdy początek przy długości fali, która jest siłą dziesięciu (10 n ) m, przy odpowiedniej częstotliwości od 3 razy mocy dziesięciu, a każda pokrywa dekadę częstotliwości lub długości fali. Każdy z tych zespołów ma tradycyjną nazwę:

Nazwa zespołu Skrót Częstotliwość Długość fali Nazwa zespołu Skrót Częstotliwość Długość fali
Ekstremalnie niska częstotliwość ELF 3 - 30 Hz 100 000–10 000 km Wysoka częstotliwość HF 3 - 30 MHz 100–10 m
Super niska częstotliwość SLF 30 - 300 Hz 10 000–1 000 km Bardzo wysoka częstotliwość VHF 30 - 300 MHz 10–1 m
Bardzo niska częstotliwość ULF 300-3000 Hz 1000–100 km Bardzo wysoka częstotliwość UHF 300–3000 MHz 100–10 cm
Bardzo niska częstotliwość VLF 3 - 30 kHz 100–10 km Super wysoka częstotliwość SHF 3–30 GHz 10–1 cm
Niska częstotliwość LF 30 - 300 kHz 10–1 km Ekstremalnie wysoka częstotliwość EHF 30–300 GHz 10–1 mm
Średnia częstotliwość MF 300 - 3000 kHz 1000–100 m Niezwykle wysoka częstotliwość THF 300–3000 GHz 1–0,1 mm

Można zauważyć, że szerokość pasma , zakres częstotliwości zawartych w każdym paśmie nie jest równy, ale rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem częstotliwości; każde pasmo zawiera dziesięć razy większą przepustowość niż poprzednie pasmo. Dostępna większa szerokość pasma motywowała stały trend wykorzystywania wyższych częstotliwości w całej historii radia.

Rozporządzenie

Fale radiowe są zasobami udostępnianymi przez wielu użytkowników. Dwa nadajniki radiowe w tym samym obszarze, które próbują nadawać na tej samej częstotliwości, będą się wzajemnie zakłócać, powodując zniekształcenie odbioru, więc żadna transmisja nie może być odebrana wyraźnie. Zakłócenia w transmisjach radiowych mogą nie tylko wiązać się z dużymi kosztami ekonomicznymi, ale mogą zagrażać życiu (np. W przypadku zakłóceń łączności ratunkowej lub kontroli ruchu lotniczego ).

Aby zapobiec zakłóceniom między różnymi użytkownikami, emisja fal radiowych jest ściśle regulowana przepisami krajowymi, koordynowanymi przez międzynarodowy organ, 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 radiowe i telewizyjne, nadajnik otrzymuje niepowtarzalny identyfikator składający się z ciągu liter i cyfr zwany znakiem wywoławczym , który musi być używany we wszystkich transmisjach. Operator radiowy musi posiadać licencję rządową, taką jak ogólna licencja operatora radiotelefonicznego w USA, uzyskaną po przejściu testu wykazującego odpowiednią wiedzę techniczną i prawną w zakresie bezpiecznej obsługi radiotelefonu.

Wyjątki od powyższych zasad pozwoli na nielicencjonowanych operację widowni nadajników krótkiego zasięgu małej mocy w produktach konsumenckich, takich jak telefony komórkowe, telefony bezprzewodowe , urządzenia bezprzewodowe , walkie-talkie , obywateli radia zespołu , mikrofony bezprzewodowe , otwierania drzwi garażowych , a także elektroniczne nianie . W Stanach Zjednoczonych, są objęte częścią 15 z Federalna Komisja Łączności (FCC). Wiele z tych urządzeń korzysta z pasm ISM , szeregu pasm częstotliwości w całym spektrum radiowym zarezerwowanych do użytku nielicencjonowanego. Chociaż można je obsługiwać bez licencji, podobnie jak wszystkie urządzenia radiowe, urządzenia te generalnie muszą uzyskać homologację typu przed sprzedażą.

Aplikacje

Poniżej przedstawiono niektóre z najważniejszych zastosowań radia, uporządkowane według funkcji.

Nadawanie

Stacja radiowa AM
Stacja radiowa FM
Stacja telewizyjna
Anteny nadawcze

Nadawanie to jednokierunkowa transmisja informacji z nadajnika do odbiorników należących do publiczności. Ponieważ fale radiowe słabną wraz z odległością, stacja nadawcza może być odbierana tylko w ograniczonej odległości od jej nadajnika. Systemy, które nadają z satelitów, można generalnie odbierać w całym kraju lub na całym kontynencie. Starsze naziemne radio i telewizja są opłacane przez reklamy komercyjne lub rządy. W systemach abonamentowych, takich jak telewizja satelitarna i radio satelitarne, klient płaci miesięczną opłatę. W tych systemach sygnał radiowy jest szyfrowany i może być odszyfrowany tylko przez odbiornik, który jest kontrolowany przez firmę i może zostać dezaktywowany, jeśli klient nie zapłaci rachunku.

Nadawanie wykorzystuje kilka części widma radiowego, w zależności od rodzaju przesyłanych sygnałów i pożądanej grupy docelowej. Sygnały długofalowe i średnie mogą zapewnić niezawodne pokrycie obszarów o szerokości kilkuset kilometrów, ale mają mniejszą pojemność przenoszenia informacji, dlatego najlepiej działają z sygnałami audio (mowa i muzyka), a jakość dźwięku może zostać obniżona przez szum radiowy pochodzący z naturalnego i sztucznego. źródła. W krótkofalowej zespoły mają większy potencjalny zasięg, ale są bardziej podatne na zakłócenia przez odległych stacji i zmiennych warunkach 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 modą zasadniczą. Te wyższe częstotliwości zapewniają dużą przepustowość wymaganą do nadawania programów telewizyjnych. Ponieważ naturalne i sztuczne źródła hałasu są mniej obecne przy tych częstotliwościach, możliwa jest transmisja dźwięku wysokiej jakości przy użyciu modulacji częstotliwości .

Audio: transmisje radiowe

Transmisja radiowa oznacza transmisję dźwięku (dźwięku) do odbiorników radiowych należących do publiczności. Dźwięk analogowy to najwcześniejsza forma przekazu radiowego. Nadawanie w paśmie AM rozpoczęło się około 1920 r. Nadawanie w paśmie FM zostało wprowadzone pod koniec lat trzydziestych z lepszą wiernością . Odbiornik radiowy nazywany jest radiem . Większość radiotelefonów może odbierać zarówno AM, jak i FM i nazywa się je odbiornikami AM / FM.

Pojedyncza stacja DAB transmituje sygnał o szerokości pasma 1500 kHz, który przenosi od 9 do 12 kanałów cyfrowego dźwięku modulowanego przez OFDM, spośród których słuchacz może wybierać. Nadawcy mogą transmitować kanał z różnymi szybkościami transmisji bitów , więc 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 paśmie UHF, tak więc odbiór FM jest ograniczony horyzontem widzenia do około 40 mil (64 km).
  • Digital Radio Mondiale (DRM) to konkurencyjny standard naziemnej telewizji cyfrowej opracowany głównie przez nadawców jako zamiennik o wyższej wydajności widmowej dla starszych nadawców AM i FM. Mondiale oznacza „ogólnoświatowy” w języku francuskim i włoskim, a DRM, opracowany w 2001 r., Jest obecnie obsługiwany przez 23 kraje i został przyjęty przez niektórych europejskich i wschodnich nadawców od 2003 r. Tryb DRM30 wykorzystuje pasma nadawcze AM poniżej 30 MHz i jest przeznaczony do zastąpienia nadawania w paśmie AM i krótkofalowym, a tryb DRM + wykorzystuje częstotliwości VHF wyśrodkowane w paśmie nadawania FM i ma zastąpić nadawanie w paśmie FM. Jest niekompatybilny z istniejącymi odbiornikami radiowymi i wymaga od słuchaczy zakupu nowego odbiornika DRM. Zastosowana modulacja jest formą OFDM zwaną COFDM, w której do 4 nośnych jest transmitowanych w kanale zajmowanym wcześniej przez pojedynczy sygnał AM lub FM, modulowany przez kwadraturową modulację amplitudy (QAM). System DRM został zaprojektowany tak, aby był jak najbardziej kompatybilny z istniejącymi nadajnikami radiowymi AM i FM, dzięki czemu wiele urządzeń w istniejących stacjach radiowych nie będzie musiało być wymieniane.
  • Satelitarne radio jest radiem subskrypcji usługa, która transmituje CD jakość dźwięku cyfrowego bezpośrednio do odbiorników abonenckich z wykorzystaniem mikrofal zstępującego sygnału od bezpośredniej transmisji satelitarnej komunikacji w geostacjonarnej orbicie 22.000 mil nad Ziemią. Przeznaczony jest głównie do radia samochodowego w pojazdach. Radio satelitarne wykorzystuje pasmo S 2,3 GHz w Ameryce Północnej, w innych częściach świata wykorzystuje pasmo L 1,4 GHz przeznaczone dla DAB.
    Odbiornik telewizyjny

Wideo: Transmisja telewizyjna

Transmisja telewizyjna to transmisja ruchomych obrazów drogą radiową, która składa się z sekwencji nieruchomych obrazów, które są wyświetlane na ekranie odbiornika telewizyjnego („telewizor” lub telewizor) wraz z zsynchronizowanym kanałem audio (dźwiękowym). Sygnały telewizyjne ( wideo ) zajmują szersze pasmo niż nadawane sygnały radiowe ( audio ). Telewizja analogowa , oryginalna technologia telewizyjna, wymagała 6 MHz, więc pasma częstotliwości telewizyjnych są podzielone na kanały 6 MHz, obecnie nazywane „kanałami RF”. Obecny standard telewizyjny, wprowadzona począwszy od roku 2006, to cyfrowy format zwany HDTV (telewizja wysokiej rozdzielczości), który przesyła zdjęcia w wyższej rozdzielczości, zazwyczaj 1080 pikseli wysokiej przez 1920 pikseli szerokości, 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 i wysokowydajną modulację cyfrową, taką jak OFDM i 8VSB, do transmisji wideo HDTV w mniejszym paśmie niż stare kanały analogowe, oszczędzając skąpe radio przestrzeń widmowa . Dlatego każdy z analogowych kanałów RF 6 MHz obsługuje obecnie do 7 kanałów DTV - są to nazywane „kanałami wirtualnymi”. Odbiorniki telewizji cyfrowej zachowują się inaczej w przypadku słabego odbioru lub szumu niż telewizja analogowa, nazywane efektem „ cyfrowego klifu ”. W przeciwieństwie do telewizji analogowej, w której coraz słabszy odbiór powoduje stopniowe pogarszanie się jakości obrazu, w telewizji cyfrowej na jakość obrazu nie wpływa słaby odbiór, dopóki w pewnym momencie odbiornik nie przestanie działać i ekran stanie się czarny.

  • Naziemnej telewizji , over-the-air (OTA) telewizyjnych lub telewizyjnych transmisji - najstarsza technologia telewizja, jest transmisja sygnałów telewizyjnych z naziemnych stacji telewizyjnych do odbiorników telewizyjnych (tzw telewizorów czy telewizory) w domach widza. Nadawanie telewizji naziemnej wykorzystuje zakresy 41–88 MHz ( niskie pasmo VHF lub pasmo I , przenoszące kanały RF 1–6), 174–240 MHz (pasmo wysokie VHF lub pasmo III ; przenoszące kanały RF 7–13) i 470 - 614 MHz ( pasmo IV i pasmo V UHF ; przenoszenie kanałów RF 14 i więcej). Dokładne granice częstotliwości są różne w różnych krajach. Rozprzestrzenianie się odbywa się na linii wzroku , więc odbiór jest ograniczony przez horyzont wizualny do 30–40 mil (48–64 km). W USA efektywna moc promieniowana (ERP) nadajników telewizyjnych jest ograniczona do 35 kW w dolnym paśmie VHF, 50 kW w górnym paśmie VHF i 220 kW w paśmie UHF; większość stacji telewizyjnych działa poniżej 75% limitu. W większości obszarów widzowie używają prostej anteny dipolowej „uszy królika” umieszczonej na górze telewizora, ale widzowie znajdujący się na obrzeżach obszarów odbioru oddalonych o ponad 15 mil od stacji zwykle muszą używać anteny zewnętrznej zamontowanej na dachu, aby uzyskać odpowiedni odbiór.

Czas

Rządowe usługi częstotliwości i sygnałów czasu obsługują stacje radiowe z czasem, 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 i zegarki, które zawierają automatyczny odbiornik, który okresowo (zwykle co tydzień) odbiera i dekoduje sygnał czasu oraz resetuje wewnętrzny zegar kwarcowy zegarka na prawidłową godzinę, dzięki czemu mały zegarek lub zegar biurkowy ma ten sam dokładność jak zegar atomowy. Zmniejsza się liczba rządowych stacji czasowych, ponieważ satelity GPS i protokół NTP ( Internet Network Time Protocol ) zapewniają równie dokładne standardy czasu.

Dwukierunkowa komunikacja głosowa

(po lewej) Nowoczesny telefon komórkowy. (po prawej) Wieża telefonii komórkowej współdzielona przez anteny należące do 3 różnych sieci.

Dwukierunkowej łączności radiowej jest dźwięk transceiver , wykorzystując odbiornik i nadajnik w tym samym urządzeniu, wykorzystywane do dwukierunkowego osoba do osoby komunikację głosową z innymi użytkownikami o podobnych radia. Starszym terminem określającym ten sposób komunikacji jest radiotelefonia . Łącze radiowe może być półdupleksowe , jak w krótkofalówce , wykorzystując pojedynczy kanał radiowy, w którym tylko jedno radio może nadawać w danej chwili, więc różni użytkownicy na zmianę rozmawiają, naciskając przycisk „ naciśnij i mów ” w swoim radiu co wyłącza odbiornik i włącza nadajnik. Lub łącze radiowe może być w trybie pełnego dupleksu , dwukierunkowym łączem wykorzystującym 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 lokalną anteną w komórkowej stacji bazowej ( wieża komórkowa ). Obszar usług obsługiwany przez dostawcę jest podzielony na małe obszary geograficzne zwane „komórkami”, z których każdy jest obsługiwany przez oddzielną antenę stacji bazowej i wielokanałowy nadajnik-odbiornik . Wszystkie telefony komórkowe w komórce komunikują się z tą anteną na oddzielnych kanałach częstotliwości, przypisanych ze wspólnej puli częstotliwości.

    Celem organizacji komórkowej jest oszczędzanie szerokości pasma radiowego poprzez ponowne wykorzystanie częstotliwości . Stosowane są nadajniki małej mocy, aby fale radiowe używane w komórce nie przemieszczały się daleko poza komórkę, umożliwiając ponowne wykorzystanie tych samych częstotliwości w komórkach oddzielonych geograficznie. Kiedy użytkownik niosący telefon komórkowy przechodzi z jednej komórki do drugiej, jego telefon jest automatycznie „przekazywany” płynnie do nowej anteny i przypisuje nowe częstotliwości. Telefony komórkowe są wyposażone w wysoce zautomatyzowany cyfrowy nadajnik-odbiornik z pełnym dupleksem, wykorzystujący modulację OFDM, wykorzystujący dwa cyfrowe kanały radiowe, z których każdy przenosi jeden kierunek rozmowy dwukierunkowej, a także kanał sterujący, który obsługuje wybieranie numerów i „przekazywanie” telefonu do innej wieży komórkowej. Starsze sieci 2G , 3G i 4G używają częstotliwości w zakresie UHF i niskiego zakresu mikrofal, między 700 MHz a 3 GHz. Nadajnik telefonu komórkowego dostosowuje swoją moc wyjściową, aby wykorzystywać minimalną moc niezbędną do komunikacji z wieżą komórkową; 0,6 W w pobliżu wieży, do 3 W w większej odległości. Wieża komórki moc nadajnika kanału wynosi 50 W. telefony obecnej generacji, zwane smartfony , posiada wiele funkcji, oprócz wykonywania połączeń telefonicznych, a więc mają kilka innych nadajników i odbiorników radiowych, które łączą je z innymi sieciami: Zazwyczaj do modemu WiFi , jak Bluetooth, modem, i odbiornik GPS .

    • Sieć komórkowa 5G - sieci komórkowe nowej generacji, które zaczęły być wdrażane w 2019 roku. Ich główną zaletą jest znacznie wyższa prędkość transmisji danych niż poprzednie sieci komórkowe, do 10  Gb / s ; 100 razy szybciej niż poprzednia technologia komórkowa, 4G LTE . Wyższe szybkości transmisji danych uzyskuje się częściowo dzięki zastosowaniu fal radiowych o wyższej częstotliwości, w wyższym paśmie mikrofalowym 3 - 6 GHz i paśmie fal milimetrowych , około 28 i 39 GHz. Ponieważ te częstotliwości mają mniejszy zakres niż poprzednie pasma telefonów komórkowych, komórki będą mniejsze niż komórki w poprzednich sieciach komórkowych, które mogą mieć wiele mil średnicy. Ogniwa o falach milimetrowych będą miały tylko kilka bloków długości 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 poprzez łącze radiowe z orbitującym satelitą komunikacyjnym zamiast przez wieże komórkowe . Są droższe niż telefony komórkowe; ale ich zaletą jest to, że w przeciwieństwie do telefonów komórkowych, które są ograniczone do obszarów pokrytych wieżami komórkowymi, słuchawki satelitarne mogą być używane na większości lub całym obszarze geograficznym Ziemi. Aby telefon mógł komunikować się z satelitą za pomocą małej anteny dookólnej , systemy pierwszej generacji wykorzystują satelity na niskiej orbicie okołoziemskiej , około 400–700 mil (640–1 100 km) nad powierzchnią. Przy okresie orbitalnym wynoszącym około 100 minut satelita może być widoczny w telefonie tylko przez około 4-15 minut, więc połączenie jest „przekazywane” do innego satelity, gdy znajdzie się on poza lokalnym horyzontem. Dlatego wymagana jest duża liczba satelitów, od około 40 do 70, aby zapewnić ciągłą widoczność co najmniej jednego satelity z każdego punktu na Ziemi. Inne systemy satelitarne wykorzystują satelity na orbicie geostacjonarnej, na której potrzebnych jest tylko kilka satelitów, ale nie można ich 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 pełnodupleksowego łącza radiowego krótkiego zasięgu , zamiast połączenia przewodem. Zarówno słuchawka, jak i stacja bazowa są wyposażone w nadajniki-odbiorniki radiowe FM małej mocy działające w paśmie UHF, które obsługują dwukierunkowe łącze radiowe krótkiego zasięgu.
Strażak używający krótkofalówki
  • Lądowy mobilny system radiowy - mobilne lub przenośne nadajniki - odbiorniki radiowe krótkiego zasięgu, pracujące w paśmie VHF lub UHF, pracujące w paśmie półdupleksowym lub przenośne . Często są instalowane w pojazdach, a jednostki mobilne komunikują się z dyspozytorem na stałej stacji bazowej . Systemy specjalne z zarezerwowanych częstotliwości są używane przez pierwszych reagujących usług; policja, straż pożarna, pogotowie ratunkowe i inne służby rządowe. Inne systemy są przeznaczone do użytku przez firmy komercyjne, takie jak taksówki i usługi dostawcze. Systemy VHF wykorzystują kanały w zakresie 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. Stosowana jest głównie modulacja AM lub FM, ale wprowadzane są systemy cyfrowe, takie jak DMR . Moc promieniowana 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. Powtarzacze instalowane na wysokich budynkach, wzgórzach lub szczytach górskich są często używane w celu zwiększenia zasięgu, gdy pożądane jest pokrycie obszaru większego niż linia wzroku. Przykładami naziemnych systemów mobilnych są CB , FRS , GMRS i MURS . Nowoczesne systemy cyfrowe, zwane systemami trankingowymi , mają cyfrowy system zarządzania kanałami wykorzystujący kanał sterujący, który automatycznie przypisuje kanały częstotliwości do grup użytkowników.
    • Walkie-talkie - przenośne, przenośne, dwukierunkowe radio półdupleksowe zasilane bateryjnie, używane w naziemnych mobilnych systemach radiowych.
  • Airband - półdupleksowy system radiowy używany przez pilotów statków powietrznych do rozmów z innymi statkami powietrznymi i naziemnymi kontrolerami ruchu lotniczego . Ten ważny system jest głównym kanałem komunikacyjnym dla kontroli ruchu lotniczego . W przypadku większości połączeń w lotach lądowych w korytarzach powietrznych stosuje się system VHF-AM wykorzystujący kanały między 108 a 137 MHz w paśmie VHF . Ten system ma typowy zasięg transmisji 200 mil (320 km) dla samolotów lecących na wysokości przelotowej. W przypadku lotów w bardziej odległych obszarach, takich jak loty transoceaniczne, samoloty wykorzystują pasmo HF lub kanały satelitów Inmarsat lub Iridium . Samoloty wojskowe wykorzystują również dedykowane pasmo UHF-AM od 225,0 do 399,95 MHz.
Morskie radio VHF na statku
  • Radio morskie - radiostacje 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 o mocy do 25 watów , co daje im zasięg około 60 mil (97 km). Niektóre kanały są półdupleksowe, a niektóre pełnodupleksowe , aby były kompatybilne z siecią telefoniczną, aby umożliwić użytkownikom wykonywanie połączeń telefonicznych za pośrednictwem operatora morskiego.
  • Krótkofalówka - krótkofalówka dalekiego zasięgu dwukierunkowa, półdupleksowa, wykorzystywana przez hobbystów do celów niekomercyjnych: rekreacyjne kontakty radiowe z innymi amatorami, ochotnicza komunikacja ratunkowa podczas katastrof, konkursów i eksperymentów. Radioamatorzy muszą posiadać licencję amatorską i otrzymać unikalny znak wywoławczy, który musi być używany jako identyfikator w transmisji. Radio amatorskie jest ograniczone do małych pasm częstotliwości, amatorskich pasm radiowych , rozmieszczonych w całym widmie radiowym od 136 kHz do 2,4 GHz. W tych pasmach amatorzy mają swobodę nadawania na dowolnej częstotliwości z wykorzystaniem szerokiej gamy metod modulacji. Oprócz radiotelefonii , amatorzy są jedynymi radiooperatorami wciąż używającymi przestarzałej radiotelegrafii kodem Morse'a .

Jednokierunkowa komunikacja głosowa

Jednokierunkowa transmisja radiowa nosi nazwę simplex .

  • Elektroniczna niania - jest to urządzenie przy łóżeczku dla rodziców niemowląt, które przesyła dźwięki dziecka do odbiornika noszonego przez rodzica, dzięki czemu mogą monitorować dziecko, gdy są w innych częściach domu. Nadają w FM na częstotliwości 49,300, 49,830, 49,845, 49,860 lub 49,875 MHz przy małej mocy. Wiele monitorów dziecięcych ma kanały dupleksowe, dzięki czemu rodzic może rozmawiać z dzieckiem, oraz kamery wideo pokazujące zdjęcie dziecka, nazywane jest to kamerką dziecięcą .
  • Mikrofon bezprzewodowy - mikrofon zasilany bateryjnie z nadajnikiem krótkiego zasięgu, który jest trzymany w ręku lub noszony na ciele osoby, który przekazuje dźwięk drogą radiową do pobliskiego odbiornika podłączonego do systemu nagłaśniającego. Mikrofony bezprzewodowe są używane przez głośniki publiczne, wykonawców i osobowości telewizyjne, dzięki czemu mogą się swobodnie poruszać bez ciągnięcia przewodu mikrofonowego. Modele analogowe nadają w paśmie FM na nieużywanych fragmentach częstotliwości transmisji telewizyjnych w pasmach VHF i UHF. Niektóre modele nadają na dwóch kanałach częstotliwościowych w celu odbioru zróżnicowanego, aby zapobiec przerwaniu transmisji przez wartości zerowe, gdy wykonawca się porusza. Niektóre modele wykorzystują modulację cyfrową, aby zapobiec nieautoryzowanemu odbiorze przez odbiorniki radiowe skanera; działają one w pasmach ISM 900 MHz, 2,4 GHz lub 6 GHz .

Transmisja danych

  • Sieci bezprzewodowe - zautomatyzowane łącza radiowe, które przesyłają dane cyfrowe między komputerami i innymi urządzeniami bezprzewodowymi za pomocą fal radiowych, łącząc urządzenia w sieci komputerowej w sposób przezroczysty . Sieci komputerowe mogą przesyłać dowolne formy danych: oprócz poczty elektronicznej i stron internetowych, przenoszą również rozmowy telefoniczne ( VoIP ), treści audio i wideo (zwane mediami strumieniowymi ). Bezpieczeństwo jest większym problemem w sieciach bezprzewodowych niż w sieciach przewodowych, ponieważ każdy znajdujący się w pobliżu modem bezprzewodowy może uzyskać dostęp do sygnału i próbować się zalogować. Sygnały radiowe sieci bezprzewodowych są szyfrowane przy użyciu WPA .
    Laptop z WiFi i typowym domowym routerem bezprzewodowym (po prawej) łączącym go z Internetem
    • Bezprzewodowa sieć LAN ( bezprzewodowa sieć lokalna lub WiFi ) - w oparciu o standardy IEEE 802.11 są to najczęściej używane sieci komputerowe, wykorzystywane do realizacji lokalnych sieci bez kabli, łączenia komputerów, laptopów, telefonów komórkowych, konsol do gier wideo , smart TV i drukarki w domu lub biurze, a także do routera bezprzewodowego łączącego je z Internetem za pomocą połączenia przewodowego lub kablowego. Routery bezprzewodowe w miejscach publicznych, takich jak biblioteki, hotele i kawiarnie, tworzą punkty dostępu bezprzewodowego ( hotspoty ), aby umożliwić ogółowi dostęp do Internetu za pomocą urządzeń przenośnych, takich jak smartfony , tablety lub laptopy . Każde urządzenie wymienia dane za pomocą modemu bezprzewodowego (kontrolera interfejsu sieci bezprzewodowej), zautomatyzowanego nadajnika i odbiornika mikrofalowego z anteną dookólną, która działa w tle, wymieniając pakiety danych z routerem. WiFi wykorzystuje kanały w pasmach ISM 2,4 GHz i 5 GHz z modulacją OFDM ( ortogonalne zwielokrotnianie z podziałem częstotliwości ) do przesyłania danych z dużą szybkością. Nadajniki w modemach WiFi są ograniczone do promieniowania o mocy od 200 mW do 1 wata, w zależności od kraju. Ich maksymalny zasięg w pomieszczeniach wynosi około 150 stóp (50 m) na 2,4 GHz i 50 stóp (20 m) na 5 GHz.
      Sąsiedzki router bezprzewodowy WAN na słupie telefonicznym
    • Bezprzewodowa sieć WAN (bezprzewodowa sieć rozległa, WWAN) - różnorodne technologie zapewniające bezprzewodowy dostęp do Internetu na szerszym obszarze niż sieci Wi-Fi - od biurowca, przez kampus, po sąsiedztwo i całe miasto. Najczęściej używane technologie to: modemy komórkowe , które wymieniają dane komputerowe drogą radiową z wieżami komórkowymi ; dostęp do internetu satelitarnego; i niższe częstotliwości w paśmie UHF, które mają większy zasięg niż częstotliwości Wi-Fi. Ponieważ sieci WWAN są znacznie droższe i bardziej skomplikowane w zarządzaniu niż sieci Wi-Fi, ich użycie było dotychczas zasadniczo ograniczone do sieci prywatnych obsługiwanych przez duże korporacje.
    • Bluetooth - interfejs bezprzewodowy bardzo krótkiego zasięgu na przenośnym urządzeniu bezprzewodowym, używany jako zamiennik połączenia przewodowego lub kablowego, głównie do wymiany plików między urządzeniami przenośnymi oraz łączenia telefonów komórkowych i odtwarzaczy muzycznych ze słuchawkami bezprzewodowymi . W najczęściej używanym trybie moc transmisji jest ograniczona do 1 miliwata, co daje bardzo krótki zasięg do 10 m (30 stóp). System wykorzystuje transmisję widma rozproszonego z przeskokiem częstotliwości , w której kolejne pakiety danych są przesyłane w kolejności pseudolosowej na jednym z 79 kanałów Bluetooth 1 MHz między 2,4 a 2,83 GHz w paśmie ISM . Dzięki temu sieci Bluetooth mogą działać w obecności szumów , innych urządzeń bezprzewodowych i innych sieci Bluetooth korzystających z tych samych częstotliwości, ponieważ prawdopodobieństwo, 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 o dużym zasięgu peer-to-peer, w której pakiety danych są wymieniane między sterowanymi komputerowo modemami radiowymi (nadajnikami / odbiornikami) zwanymi węzłami, które mogą być oddalone o mile i mogą być mobilne. Każdy węzeł komunikuje się tylko z sąsiednimi węzłami, więc pakiety danych są przesyłane z węzła do węzła, aż dotrą do miejsca przeznaczenia. Używa protokołu sieciowego X.25 . Pakiety radiowe są używane w ograniczonym stopniu przez komercyjne firmy telekomunikacyjne i społeczność krótkofalarską .
  • Wiadomości tekstowe (sms-y) - to usługa na telefony komórkowe , która umożliwia wpisanie przez użytkownika krótkiej wiadomości alfanumerycznej i przesłanie jej na inny numer telefonu, a tekst wyświetla się na ekranie telefonu odbiorcy. Opiera się na usłudze Short Message Service (SMS), która transmituje z wykorzystaniem wolnego pasma w sterującym kanale radiowym używanym przez telefony komórkowe do obsługi funkcji działających w tle, takich jak wybieranie numerów i przekazywanie połączeń komórkowych. Ze względu na ograniczenia techniczne kanału, komunikaty tekstowe ograniczone są do 160 znaków alfanumerycznych.
Anteny paraboliczne mikrofalowych łączy przekaźnikowych na wieży w Australii.
  • Przekaźnik mikrofalowy - dalekosiężne, szerokopasmowe cyfrowe łącze transmisji danych typu punkt-punkt, składające się z nadajnika mikrofalowego połączonego z anteną talerzową, która przesyła wiązkę mikrofal do innej anteny i odbiornika. Ponieważ anteny muszą znajdować się w zasięgu wzroku, odległości są ograniczone przez horyzont widzenia do 30–40 mil (48–64 km). Łącza mikrofalowe są wykorzystywane do prywatnych danych biznesowych, rozległych sieci komputerowych (WAN) i przez firmy telekomunikacyjne do przesyłania międzymiastowych rozmów telefonicznych i sygnałów telewizyjnych.
  • Telemetria - zautomatyzowana jednokierunkowa (simplex) transmisja pomiarów i danych operacyjnych ze zdalnego procesu lub urządzenia do odbiornika w celu monitorowania. Telemetria służy do monitorowania w locie pocisków rakietowych, dronów, satelitów i radiosond balonów meteorologicznych , wysyłania danych naukowych z powrotem na Ziemię z międzyplanetarnych statków kosmicznych, komunikowania się z elektronicznymi czujnikami biomedycznymi wszczepionymi do ludzkiego ciała oraz rejestrowania wyników . Wiele kanałów danych jest często przesyłanych z wykorzystaniem multipleksowania z podziałem częstotliwości lub multipleksowania z podziałem czasu . Telemetria zaczyna być używana w aplikacjach konsumenckich, takich jak:
Tag RFID z płyty DVD
  • Identyfikacja radiowa (RFID) - etykiety identyfikacyjne zawierające malutki transponder radiowy ( odbiornik i nadajnik ), który jest przymocowany do towaru. Gdy otrzyma impuls zapytania fal radiowych z pobliskiego czytnika, przywieszka przesyła z powrotem numer identyfikacyjny, który może być użyty do inwentaryzacji towarów. Tagi pasywne, najpowszechniejszy typ, mają chip zasilany energią radiową odbieraną z czytnika, prostowany przez diodę i mogą być tak małe jak ziarenko ryżu. Są one zawarte w produktach, ubraniach, wagonach, książkach bibliotecznych, przywieszkach bagażowych linii lotniczych i są wszczepiane pod skórę zwierzętom domowym i inwentarzowym ( implant mikroczipa ), a nawet ludziom. Kwestie prywatności rozwiązano dzięki tagom, które używają zaszyfrowanych sygnałów i uwierzytelniają czytelnika przed udzieleniem odpowiedzi. Znaczniki 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 przesyłać silniejszy sygnał, dając im zasięg setek metrów.
  • Komunikacja z okrętami podwodnymi - Po zanurzeniu okręty podwodne są odcięte od wszelkiej zwykłej łączności radiowej z ich wojskowymi władzami dowodzenia przez przewodzącą wodę morską. Jednak fale radiowe o dostatecznie niskich częstotliwościach w pasmach VLF (30 do 3 kHz) i ELF (poniżej 3 kHz) mogą przenikać wodę morską. Marynarki wojenne obsługują duże nadbrzeżne stacje nadawcze o mocy rzędu megawatów, aby przesyłać zaszyfrowane wiadomości do swoich okrętów podwodnych w 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 przewodowe 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 nawet większe anteny zwane dipolami naziemnymi , składające się z dwóch połączeń naziemnych (ziemskich) oddalonych od siebie o 23–60 km (14–37 mil), połączonych napowietrznymi liniami przesyłowymi z nadajnikiem elektrowni.

Komunikacja kosmiczna

Jest to komunikacja radiowa między statkiem kosmicznym a naziemną stacją naziemną lub innym statkiem kosmicznym. Komunikacja ze statkiem kosmicznym obejmuje największe odległości transmisji ze wszystkich łączy radiowych, do miliardów kilometrów w przypadku międzyplanetarnych statków kosmicznych . Aby odbierać słabe sygnały z odległych statków kosmicznych, naziemne stacje satelitarne wykorzystują duże anteny paraboliczne o średnicy do 25 metrów (82 stóp) oraz niezwykle czułe odbiorniki. Stosowane są wysokie częstotliwości w paśmie mikrofalowym , ponieważ mikrofale przechodzą przez jonosferę bez załamania , a przy częstotliwościach mikrofalowych anteny o dużym wzmocnieniu potrzebne do skupienia energii radiowej w wąskiej wiązce skierowanej na odbiornik są małe i zajmują minimum miejsca w satelita. Fragmenty UHF , L , C , S , k u a k jest taśma są przydzielone do przestrzeni komunikacji. Łącze radiowe, które przesyła dane z powierzchni Ziemi do statku kosmicznego, nazywane jest łączem w górę , natomiast łącze, które przesyła dane ze statku kosmicznego na ziemię, nazywa się łączem w dół.

Satelita komunikacyjny należący do Azerbejdżanu
  • Satelita komunikacyjny - sztuczny satelita używany jako przekaźnik telekomunikacyjny do przesyłania danych między szeroko oddalonymi punktami na Ziemi. Są one używane, ponieważ mikrofale używane w telekomunikacji przemieszczają się na linii wzroku, a zatem nie mogą rozprzestrzeniać się po krzywej Ziemi. Obecnie na orbicie okołoziemskiej znajduje się ponad 2000 satelitów komunikacyjnych. Większość znajduje się na orbicie geostacjonarnej 22200 mil (35700 km) nad równikiem , więc satelita wydaje się być nieruchomy w tym samym punkcie na niebie, więc anteny satelitarne stacji naziemnych mogą być skierowane na stałe w to miejsce i nie muszą się poruszać śledzić to. W naziemnej stacji satelitarnej nadajnik mikrofalowy i duża antena satelitarna przesyła wiązkę mikrofal w górę do satelity. Sygnał łącza w górę przenosi wiele kanałów ruchu telekomunikacyjnego, takich jak dalekodystansowe rozmowy telefoniczne, programy telewizyjne i sygnały internetowe, wykorzystując technikę zwaną multipleksowaniem z podziałem częstotliwości (FDM). Na satelicie transponder odbiera sygnał, przetwarza go na inną częstotliwość łącza w dół, aby uniknąć zakłócania sygnału łącza w górę, i przesyła go do innej stacji naziemnej, która może być znacznie oddzielona od pierwszej. Tam sygnał łącza w dół jest demodulowany, a ruch telekomunikacyjny, który przenosi, jest przesyłany do lokalnych miejsc docelowych za pośrednictwem linii stacjonarnych. Satelity komunikacyjne mają zazwyczaj kilkadziesiąt transponderów na różnych częstotliwościach, które są dzierżawione przez różnych użytkowników.
  • Satelita nadawczy bezpośredni - geostacjonarny satelita komunikacyjny, który transmituje programy detaliczne bezpośrednio do odbiorników w domach i pojazdach abonentów na Ziemi, w satelitarnych systemach radiowych i telewizyjnych. Wykorzystuje większą moc nadajnika niż inne satelity komunikacyjne, aby umożliwić odbieranie sygnału przez użytkowników za pomocą małej, dyskretnej anteny. Na przykład, Telewizja satelitarna zastosowania downlink częstotliwości od 12,2 do 12,7 GHz w k u pasmo transmitowanego na 100 do 250 watów, które mogą być odbierane przez stosunkowo niewielką 43-80 cm (17-31 cm) anteny satelitarne montowane na zewnątrz budynków .

Radar

Wojskowy kontroler ruchu lotniczego na lotniskowcu US Navy monitoruje samolot na ekranie radaru

Radar to metoda radiolokacji używana do lokalizowania i śledzenia samolotów, statków kosmicznych, pocisków rakietowych, statków, pojazdów, a także do mapowania wzorców pogody i terenu. Zestaw radarowy składa się z nadajnika i odbiornika. Nadajnik emituje wąską wiązkę fal radiowych, która jest omiatana wokół otaczającej przestrzeni. Kiedy wiązka uderza w obiekt docelowy, fale radiowe są odbijane z powrotem do odbiornika. Kierunek wiązki wskazuje położenie obiektu. Ponieważ fale radiowe poruszają się ze stałą prędkością bliską prędkości światła , mierząc krótkie opóźnienie między wychodzącym impulsem a odebranym „echem”, można obliczyć odległość do celu. Cele są często wyświetlane graficznie na ekranie mapy zwanym ekranem radaru . Radar dopplerowski może mierzyć prędkość poruszającego się obiektu, mierząc zmianę częstotliwości powrotnych fal radiowych w wyniku efektu Dopplera .

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

Antena radaru nadzoru lotniska ASR-8. Obraca się co 4,8 sekundy. Prostokątna antena na górze jest radarem wtórnym.
  • Radar dozorowania lotnisk - w lotnictwie radar jest głównym narzędziem kontroli ruchu lotniczego . Obrotowa antena talerzowa omiata pionową wiązkę mikrofal w kształcie wachlarza wokół przestrzeni powietrznej, a zestaw radarowy pokazuje położenie samolotu w postaci „błysków” światła na wyświetlaczu zwanym ekranem radaru. Radaru lotnisko działa na poziomie 2,7 - 2,9 GHz w urządzeniu mikrofalowym w paśmie S . Na dużych lotniskach obraz radarowy jest wyświetlany na wielu ekranach w sali operacyjnej zwanej TRACON ( Terminal Radar Approach Control ), gdzie kontrolerzy ruchu lotniczego kierują statkiem powietrznym drogą radiową, aby zachować bezpieczną separację statków powietrznych.
    • Wtórny radar dozorowania - Samoloty posiadają transpondery radarowe , nadajniki-odbiorniki, które po wyzwoleniu przychodzącego sygnału radarowego nadają zwrotny sygnał mikrofalowy. Powoduje to, że dron pojawia się mocniej na ekranie radaru. Radar, który wyzwala transponder i odbiera wiązkę powrotną, zwykle zamontowany na szczycie głównej czaszy radaru, nazywany jest wtórnym radarem dozorowania . Ponieważ radar nie może zmierzyć wysokości samolotu z żadną dokładnością, transponder przesyła również z powrotem wysokość samolotu mierzoną przez jego wysokościomierz oraz numer identyfikacyjny identyfikujący statek powietrzny, który jest wyświetlany na ekranie radaru.
  • Elektroniczne środki zaradcze (ECM) - Wojskowe obronne systemy elektroniczne zaprojektowane w celu obniżenia skuteczności radarów 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, aby tworzyć fałszywe wskazania celu na ekranach radarów wroga.
  • Wysokościomierz radarowy - wyspecjalizowany radar na samolocie, który mierzy wysokość samolotu nad terenem poprzez odbijanie wiązki radiowej od powierzchni ziemi i mierzenie czasu powrotu echa.
Obrotowa antena radaru morskiego na statku.
  • Radar morski - radar w paśmie X na statkach używany do wykrywania pobliskich statków i przeszkód, takich jak mosty. Obrotowa antena omiata pionową wiązkę mikrofal w kształcie wachlarza wokół powierzchni wody otaczającej statek aż po horyzont.
  • Radar pogodowy - radar dopplerowski, który mapuje systemy pogodowe i mierzy prędkość wiatru poprzez odbicie mikrofal od kropel deszczu.
  • Radar z układem fazowym - zestaw radarowy wykorzystujący układ fazowy , antenę sterowaną komputerowo, która może szybko skierować wiązkę radaru w różne kierunki bez poruszania anteną. Wojsko opracowało radary z układem fazowanym, aby śledzić szybko poruszające się pociski i samoloty. Są szeroko stosowane w sprzęcie wojskowym, a obecnie rozprzestrzeniają się na zastosowania cywilne.
  • Radar z aperturą syntetyczną (SAR) - wyspecjalizowany zestaw radarów lotniczych, który tworzy mapę terenu naziemnego o wysokiej rozdzielczości. Radar jest zamontowany na samolocie lub statku kosmicznym, a antena radaru wypromieniowuje wiązkę fal radiowych na boki pod kątem prostym do kierunku ruchu, w kierunku ziemi. Podczas przetwarzania powrotnego sygnału radarowego ruch pojazdu jest wykorzystywany do symulacji dużej anteny, co daje radarowi wyższą rozdzielczość.
  • Radar penetracyjny - wyspecjalizowany instrument radarowy, który toczy się po powierzchni ziemi w wózku i przekazuje wiązkę fal radiowych w ziemię, tworząc obraz obiektów podpowierzchniowych. Używane 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 zderzyć się z obiektem i uruchamia hamulce, aby zapobiec kolizji.
  • Radar fuze - detonator do bomby lotniczej, który wykorzystuje wysokościomierz radarowy do pomiaru wysokości bomby nad ziemią podczas jej upadku i detonacji na określonej wysokości.
  • Radarowy pistolet prędkości - ręczny radar dopplerowski używany przez policję drogową do pomiaru prędkości pojazdów w celu ustalenia, czy przestrzegają lokalnych ograniczeń prędkości . Kiedy policjant wyceluje broń w pojazd i naciśnie spust, jego prędkość pojawi się na wyświetlaczu numerycznym. Pistolety prędkości wykorzystać zespół X lub K u pasma .

Radiolokacja

Radiolokacja to ogólny termin obejmujący różnorodne techniki, które wykorzystują fale radiowe do znajdowania lokalizacji obiektów lub do nawigacji

Osobisty asystent nawigacyjny odbiornik GPS w samochodzie, który może udzielić wskazówek dotyczących dojazdu do miejsca przeznaczenia.
  • Globalny system nawigacji satelitarnej (GNSS) lub system satelitarny - system satelitów, który umożliwia określenie położenia geograficznego na Ziemi ( szerokość i długość geograficzna oraz wysokość / wzniesienie) z dużą precyzją (z dokładnością do kilku metrów) za pomocą małych przenośnych przyrządów nawigacyjnych, mierzenie czasu nadejścia sygnałów radiowych z satelitów. Są to obecnie najczęściej używane systemy nawigacyjne. Główne systemy nawigacji satelitarnej są USA Global Positioning System (GPS), Rosja 's GLONASS , China ' s Beidou Systemu Nawigacji Satelitarnej (BDS) i tym Unia Europejska jest Galileo .
    • Global Positioning System (GPS) - najczęściej używany system nawigacji satelitarnej, utrzymywany przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych, który wykorzystuje konstelację 31 satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiej . Orbity satelitów są rozmieszczone tak, że w dowolnym momencie co najmniej cztery satelity znajdują się nad horyzontem nad każdym punktem na Ziemi. Każdy satelita ma wbudowany zegar atomowy i nadaje ciągły sygnał radiowy zawierający dokładny sygnał czasu oraz aktualną pozycję. Używane 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 nadejścia sygnałów radiowych. Ponieważ położenie każdego satelity jest znane dokładnie w dowolnym momencie, na podstawie opóźnienia położenie odbiornika może zostać obliczone przez mikroprocesor w odbiorniku. Pozycja może być wyświetlana jako szerokość i długość geograficzna lub jako znacznik na mapie elektronicznej. Odbiorniki GPS są wbudowane w prawie wszystkie telefony komórkowe i pojazdy, takie jak samochody, samoloty i statki, i są używane do kierowania dronów , pocisków rakietowych , pocisków manewrujących , a nawet pocisków artyleryjskich do celu, a ręczne odbiorniki GPS są produkowane dla turystów pieszych i wojskowy.
  • Radiolatarnia - naziemny nadajnik radiowy o stałej lokalizacji, nadający ciągły sygnał radiowy wykorzystywany przez statki powietrzne i statki do nawigacji . Lokalizacje latarni są nanoszone na mapach nawigacyjnych używanych przez samoloty i statki.
    Latarnia radionawigacyjna VOR / DME samolotu
    • Very High Frequency Omnidirectional Range (VOR) - ogólnoświatowy system radionawigacji statków powietrznych składający się ze stałych naziemnych radiolatarni nadających między 108,00 a 117,95 MHz w paśmie VHF . Zautomatyzowany przyrząd nawigacyjny na samolocie wyświetla namiar do pobliskiego nadajnika VOR. Latarnia VOR przesyła jednocześnie dwa sygnały na różnych częstotliwościach. Antena przesyła się wiązkę fal radiowych, które obraca się, jak latarni przy stałej wydajności, 30 razy na sekundę. Kiedy wiązka kierunkowa jest skierowana na północ, antena dookólna wysyła impuls. Mierząc różnicę faz tych dwóch sygnałów, statek powietrzny może dokładnie określić swoje namiarowanie (lub „promieniowo”) ze stacji. Przyjmując namiar na dwie radiolatarnie VOR, statek powietrzny może określić swoje położenie (zwane „ustaleniem pozycji”) z dokładnością do około 90 metrów (300 stóp). Większość radiolatarni VOR ma również możliwość pomiaru odległości, zwaną sprzętem do pomiaru odległości (DME); są to nazywane VOR / DME. Statek powietrzny przesyła sygnał radiowy do radiolatarni VOR / DME, a transponder przesyła sygnał zwrotny. Na podstawie opóźnienia propagacji między nadawanym i odbieranym sygnałem statek powietrzny może obliczyć swoją odległość od radiolatarni. Pozwala to statkowi powietrznemu na określenie swojej lokalizacji „fix” na podstawie tylko jednego radiolatarni VOR. Ponieważ używane są częstotliwości VHF na linii wzroku, radiolatarnie VOR mają zasięg około 200 mil dla statków powietrznych na wysokości przelotowej. TACAN to podobny wojskowy system radiolatarni, który nadaje w paśmie 962–1213 MHz, a połączona latarnia VOR i TACAN nazywana jest VORTAC . W 2000 roku na całym świecie było około 3000 radiolatarni VOR, ale liczba ta spada, ponieważ lotnictwo przechodzi na system RNAV , który opiera się na nawigacji satelitarnej Global Positioning System .
    • Bezkierunkowe radiolatarni (NDB) - Legacy stałe radiolatarnie stosowane przed systemu VOR, które przekazują proste sygnału we wszystkich kierunkach dla samolotów lub statków użyć do namierzania radiowego . Samoloty korzystają z odbiorników automatycznego namierzania kierunku (ADF), które wykorzystują antenę kierunkową do określenia namiaru na latarnię. Biorąc namiary na dwie lampy ostrzegawcze, mogą określić swoje położenie. NDB wykorzystują częstotliwości między 190 a 1750 kHz w pasmach LF i MF , które rozchodzą się poza horyzont jako fale naziemne lub podniebne znacznie dalej niż radiolatarnie VOR. Jako identyfikator przekazują znak wywoławczy składający się z jednej do trzech liter alfabetu Morse'a .
Lokalizator awaryjny EPIRB na statku
  • Lokalizator ratunkowy - przenośny nadajnik radiowy zasilany bateryjnie, używany w sytuacjach awaryjnych do lokalizacji samolotów, jednostek pływających oraz osób w niebezpieczeństwie i potrzebujących natychmiastowego ratunku. Różne typy latarni ratunkowych są przenoszone przez samoloty, statki, pojazdy, turystów pieszych i narciarzy biegowych. W przypadku sytuacji awaryjnej, takiej jak rozbicie się samolotu, zatonięcie statku lub zgubienie się turysty, nadajnik zostaje uruchomiony i zaczyna nadawać ciągły sygnał radiowy, który jest używany przez zespoły poszukiwawczo-ratownicze do szybkiego znalezienia sytuacji awaryjnej i udzielić pomocy. Najnowsza generacja awaryjnych radiolatarni wskazujących pozycję ratunkową (EPIRB) zawiera odbiornik GPS i nadaje zespołom ratowniczym ich dokładną lokalizację w promieniu 20 metrów.
Oficer zajmujący się dziką przyrodą śledzący przez radio oznaczony lew górski
  • Radiowe określanie kierunku (RDF) - jest to ogólna technika, stosowana od początku XX wieku, polegająca na wykorzystaniu wyspecjalizowanych odbiorników radiowych z antenami kierunkowymi (odbiorniki RDF) do określenia dokładnego namiaru sygnału radiowego, w celu określenia lokalizacji nadajnika. Lokalizacja naziemnego nadajnika może być określona przez prostą triangulację z namiarów pobranych przez dwie stacje RDF oddzielone geograficznie, ponieważ punkt, w którym krzyżują się dwie linie namiaru, nazywa się „ustaleniem”. Siły wojskowe używają RDF do lokalizowania sił wroga za pomocą taktycznych transmisji radiowych, służby 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, aż siła sygnału radiowego będzie najsłabsza, co wskazuje, że nadajnik znajduje się w jednej z dwóch zer anteny . Wartości zerowe są używane, ponieważ są ostrzejsze niż listki anteny (maksima). Bardziej nowoczesne odbiorniki wykorzystują anteny z układem fazowanym, które mają znacznie większą rozdzielczość kątową.

Pilot

Dron amerykańskich sił powietrznych
MQ-1 Predator pilotowany zdalnie przez pilota na ziemi

Zdalne sterowanie radiowe polega na wykorzystaniu elektronicznych sygnałów sterujących wysyłanych przez fale radiowe z nadajnika do sterowania działaniami urządzenia w zdalnej lokalizacji. Systemy zdalnego sterowania mogą również zawierać kanały telemetryczne w innym kierunku, wykorzystywane do przesyłania w czasie rzeczywistym informacji o stanie urządzenia z powrotem do stacji kontrolnej. Bezzałogowe statki kosmiczne to przykład zdalnie sterowanych maszyn, sterowanych za pomocą poleceń przekazywanych przez naziemne stacje satelitarne . Większość ręcznych pilotów zdalnego sterowania używanych do sterowania produktami elektroniki użytkowej , takimi jak telewizory lub odtwarzacze DVD, działa na zasadzie podczerwieni, a nie fal radiowych, więc nie są one przykładami pilotów radiowych. Problemem związanym z bezpieczeństwem systemów zdalnego sterowania jest spoofing , w którym osoba nieupoważniona przesyła imitację sygnału sterującego, aby przejąć kontrolę nad urządzeniem. Przykłady pilota radiowego:

  • Bezzałogowy statek powietrzny (UAV, dron) - Dron to samolot bez pilota na pokładzie, pilotowany przez pilota w innym miejscu, zwykle na naziemnej stacji pilotów. Są używane przez wojsko do rozpoznania i ataku naziemnego, a ostatnio przez świat cywilny do reportaży i fotografii lotniczych . Pilot używa elementów sterujących samolotu, takich jak joystick lub kierownica, które wytwarzają sygnały sterujące, które są przesyłane do drona przez radio w celu sterowania powierzchniami lotu i silnikiem. System telemetryczny przesyła z powrotem obraz wideo z kamery w dronie, aby umożliwić pilotowi zobaczenie, dokąd się udaje, oraz dane z odbiornika GPS, podając pozycję samolotu w czasie rzeczywistym. UAV mają wyrafinowane pokładowe systemy automatycznego pilota , które utrzymują stabilny lot i wymagają jedynie ręcznego sterowania w celu zmiany kierunku.
Pilot zdalnego dostępu bezkluczykowy do samochodu
  • System dostępu bezkluczykowego - ręczny nadajnik kluczykowy krótkiego zasięgu zasilany baterią , dołączany do większości nowoczesnych samochodów, który może blokować i odblokowywać drzwi pojazdu z zewnątrz, eliminując konieczność używania kluczyka. Po naciśnięciu przycisku nadajnik wysyła zakodowany sygnał radiowy do odbiornika w pojeździe obsługującego zamki. Brelok musi znajdować się blisko pojazdu, zwykle w odległości od 5 do 20 metrów. Ameryka Północna i Japonia używają częstotliwości 315 MHz, podczas gdy Europa używa 433,92 i 868 MHz. Niektóre modele mogą również zdalnie uruchomić silnik, aby rozgrzać samochód. Problemem bezpieczeństwa we wszystkich systemach dostępu bezkluczykowego jest atak typu replay , w którym złodziej używa specjalnego odbiornika („code grabber”) do nagrywania sygnału radiowego podczas otwierania, który można później odtworzyć w celu otwarcia drzwi. Aby temu zapobiec, systemy bezkluczykowe wykorzystują system zmiennego kodu , w którym generator liczb pseudolosowych w pilocie zdalnego sterowania generuje inny losowy klucz za każdym razem, gdy jest używany. Aby uniemożliwić złodziejom symulowanie generatora pseudolosowego w celu obliczenia następnego klucza, sygnał radiowy jest również szyfrowany .
    • Otwieracz do bram garażowych - nadajnik ręczny krótkiego zasięgu, który może otwierać lub zamykać elektrycznie sterowaną bramę garażową budynku z zewnątrz, dzięki czemu właściciel może otworzyć bramę, gdy podjeżdża swoim samochodem, i zamknąć ją po wyjeździe. Po naciśnięciu przycisku sterowanie przesyła zakodowany sygnał radiowy FSK do odbiornika w napędzie, podnosząc lub opuszczając bramę. Nowoczesne otwieracze wykorzystują 310, 315 lub 390 MHz. Aby zapobiec użyciu przez złodzieja ataku typu replay , nowoczesne otwieracze używają systemu zmiennego kodu .
Quadcopter , popularna zabawka zdalnie sterowana
  • Modele sterowane radiowo - popularnym hobby jest zabawa modelami łodzi, samochodów, samolotów i helikopterów ( quadkopterów ) sterowanych radiowo, które są sterowane sygnałami radiowymi z podręcznej konsoli z joystickiem . Najnowsze nadajniki wykorzystują pasmo ISM 2,4 GHz z wieloma kanałami sterowania modulowanymi za pomocą PWM , PCM lub FSK.
  • Bezprzewodowy dzwonek - A mieszkalnych dzwonek , który korzysta z technologii bezprzewodowej, aby wyeliminować potrzebę uruchomienia przewodów przez ściany budynku. Składa się z przycisku dzwonka obok drzwi, zawierającego mały nadajnik zasilany baterią. Po naciśnięciu dzwonka wysyła sygnał do odbiornika w domu z głośnikiem, który wydaje dzwonki, aby wskazać, że ktoś jest przy drzwiach. Zwykle używają pasma ISM 2,4 GHz. Właściciel może zwykle zmienić używany kanał częstotliwości w przypadku, gdy inny pobliski dzwonek używa tego samego kanału.

Zagłuszanie

Zagłuszanie radiowe to celowe promieniowanie sygnałów radiowych mające na celu zakłócanie odbioru innych sygnałów radiowych. Urządzenia zagłuszające nazywane są „tłumikami sygnału” lub „generatorami zakłóceń” lub po prostu zagłuszaczami.

W czasie wojny siły zbrojne wykorzystują zagłuszanie, aby zakłócać taktyczną komunikację radiową wrogów. Ponieważ fale radiowe mogą przekraczać granice państwowe, niektóre państwa totalitarne , które stosują cenzurę, stosują zagłuszanie, aby uniemożliwić swoim obywatelom słuchanie audycji ze stacji radiowych w innych krajach. Zagłuszanie jest zwykle realizowane przez potężny nadajnik, który generuje szum na tej samej częstotliwości, co docelowy nadajnik.

Prawo federalne Stanów Zjednoczonych zabrania działań niemilitarnych ani sprzedaży wszelkiego rodzaju urządzeń zagłuszających, w tym urządzeń zakłócających GPS, telefonię komórkową, Wi-Fi i radary policyjne.

Badania naukowe

  • Radioastronomia to naukowe badanie fal radiowych emitowanych przez obiekty astronomiczne. Radioastronomowie używają radioteleskopów , dużych anten radiowych i odbiorników do odbierania i badania fal radiowych z astronomicznych źródeł radiowych . Ponieważ astronomiczne źródła radiowe są tak daleko, fale radiowe z nich są niezwykle słabe i wymagają niezwykle czułych odbiorników, a teleskopy radiowe są najbardziej czułymi istniejącymi odbiornikami radiowymi. Wykorzystują duże anteny paraboliczne (talerzowe) o średnicy do 500 metrów (2000 stóp), aby zebrać wystarczającą ilość energii fal radiowych do zbadania. W przedniej części RF elektroniczny odbiornika jest często chłodzony ciekłym azotem w celu zmniejszenia szumu termicznego . Wiele anten jest często połączonych ze sobą w tablice, które działają jak pojedyncza antena, aby zwiększyć moc zbierania. W bardzo długiej linii bazowej interferometrii (VLBI) połączone są radioteleskopy na różnych kontynentach, które mogą osiągnąć rozdzielczość anteny o średnicy tysięcy mil.
  • Teledetekcja - w radiu teledetekcja to odbiór fal elektromagnetycznych emitowanych przez obiekty naturalne lub atmosferę do badań naukowych. Wszystkie ciepłe obiekty emitują mikrofale, a emitowane widmo można wykorzystać do określenia temperatury. Radiometry mikrofalowe są wykorzystywane w meteorologii i naukach o Ziemi do określania temperatury atmosfery i powierzchni ziemi, a także reakcji chemicznych zachodzących w atmosferze.

Etymologia

Słowo „radio” pochodzi od łacińskiego słowa „promień”, oznaczającego „mówił o kole, wiązce światła, promieniu”. Po raz pierwszy został zastosowany w komunikacji w 1881 roku, kiedy to, za sugestią francuskiego naukowca Ernesta Mercadiera , Alexander Graham Bell przyjął termin „radiofon” (co oznacza „dźwięk promieniowany”) jako alternatywną nazwę dla swojego systemu transmisji optycznej fotofonu . Jednak ten wynalazek nie zostałby powszechnie przyjęty.

Po odkryciu przez Heinricha Hertza istnienia fal radiowych w 1886 r., Początkowo używano różnych terminów na określenie tego promieniowania, w tym „fale herca”, „fale elektryczne” i „fale eteru”. Pierwsze praktyczne systemy łączności radiowej, opracowane przez Guglielmo Marconiego w latach 1894–185, transmitowały sygnały telegraficzne za pomocą fal radiowych, więc łączność radiową początkowo nazywano „ telegrafią bezprzewodową ”. Do około 1910 roku określenie „telegraficzne bezprzewodowe” zawiera również wiele innych układów doświadczalnych do transmitowania sygnałów telegraficzne bez przewodów, w tym indukcji elektrostatycznej , indukcji elektromagnetycznej oraz przewodnictwo wodnego i ziemia , więc istnieje zapotrzebowanie na bardziej precyzyjne określenie odnoszące się wyłącznie promieniowanie elektromagnetyczne.

Wydaje się, że pierwsze użycie radia w połączeniu z promieniowaniem elektromagnetycznym zostało dokonane przez francuskiego fizyka Édouarda Branly'ego , który w 1890 roku opracował detektor koherera , który po francusku nazwał przewodnikiem radiowym . Prefiks radiowy został później użyty do utworzenia dodatkowego złożonego opisu i wyrazów łączonych, zwłaszcza w Europie. Na przykład na początku 1898 roku brytyjska publikacja The Practical Engineer zawierała odniesienie do „radiotelegraph” i „radiotelegraphy”. Francuski tekst obu Konwencji Berlińskich Radiotelegraficznych z 1903 i 1906 roku zawiera zwroty „radiotélégraphique” i „radiotélégrammes”.

Użycie słowa „radio” jako samodzielnego słowa sięga co najmniej 30 grudnia 1904 roku, kiedy w instrukcjach wydanych przez Pocztę Brytyjską w zakresie nadawania telegramów stwierdzono, że „Słowo„ Radio ”… jest wysyłane w Instrukcjach serwisowych”. 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 wskazywać w preambule, że usługą jest„ Radio ”.

Przejście na „radio” w miejsce „bezprzewodowego” następowało powoli i nierównomiernie w anglojęzycznym świecie. Lee De Forest pomógł spopularyzować nowe słowo w Stanach Zjednoczonych, na początku 1907 roku założył DeForest Radio Telephone Company, a jego list z 22 czerwca 1907 elektronika Świat o potrzebie ograniczenia prawne ostrzegł, że „Radio chaos będzie z pewnością skutkować aż tak surowe regulacje zostaną wprowadzone w życie ”. Marynarka wojenna Stanów Zjednoczonych również odegrałaby rolę. Chociaż w tłumaczeniu Konwencji Berlińskiej z 1906 r. Użyto terminów „telegraf bezprzewodowy” i „telegram bezprzewodowy”, od 1912 r. Zaczął promować używanie „radia”. Termin zaczął być preferowany przez ogół społeczeństwa w 1920 roku wraz z wprowadzeniem nadawania. (słowo nadawanie pochodzi od terminu rolniczego oznaczającego z grubsza „rozrzucanie nasion na szeroką skalę”). Kraje Wspólnoty Brytyjskiej nadal powszechnie używają terminu „bezprzewodowy” aż do połowy XX wieku, chociaż magazyn British Broadcasting Corporation w Wielkiej Brytanii był nazywane Radio Times od momentu powstania na początku lat dwudziestych XX wieku.

W ostatnich latach „bezprzewodowy” zyskał nową popularność jako bardziej ogólne określenie urządzeń komunikujących się za pomocą promieniowania elektromagnetycznego, fal radiowych lub światła, ze względu na szybki rozwój sieci komputerowych krótkiego zasięgu, np. Bezprzewodowe sieci lokalne Wi-Fi , oraz Bluetooth, a także telefony komórkowe, aby odróżnić te zastosowania od tradycyjnej komunikacji „radiowej”, takiej jak nadawanie.

Historia

Zobacz: Historia radia , Wynalazek radia , Kalendarium radia , Historia nadawania

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne