Radio - Radio

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 górskich, aby zmaksymalizować zasięg transmisji. Pokazano tu anteny obu rodzajów, a także okrągłe czasze 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 to fale elektromagnetyczne o częstotliwości od 30  herców (Hz) do 300  gigaherców (GHz). Są one generowane przez urządzenie elektroniczne zwane nadajnikiem połączone z anteną emitującą fale i odbierane przez inną antenę podłączoną do odbiornika radiowego . Radio jest bardzo szeroko stosowane w nowoczesnej technologii, w komunikacji radiowej, radarze , radionawigacji , zdalnym sterowaniu , teledetekcji i innych zastosowaniach.

W komunikacji radiowej , stosowany w radiowej i nadawania programów telewizyjnych , telefonach komórkowych , radiotelefonów , sieci bezprzewodowych i łączności satelitarnej , wśród wielu innych zastosowań, fale radiowe są wykorzystywane do informacji carry całej przestrzeni od nadajnika do odbiornika, przez modulowanie sygnał radiowy (nadanie 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 odbiornik mobilny przyjmuje sygnały radiowe z radiolatarni nawigacyjnych, których położenie jest znane, a dzięki precyzyjnemu pomiarowi czasu nadejścia fal radiowych odbiornik może obliczyć swoją pozycję na Ziemi. W bezprzewodowych urządzeniach zdalnego sterowania radiowego , takich jak drony , automaty do otwierania drzwi garażowych i systemy dostępu bezkluczykowego , sygnały radiowe przesyłane z urządzenia sterującego kontrolują działania zdalnego urządzenia.

Zastosowania fal radiowych, które nie wymagają przesyłania fal na znaczne odległości, takie jak ogrzewanie RF stosowane w procesach przemysłowych i kuchenkach mikrofalowych oraz zastosowania medyczne, takie jak urządzenia do diatermii i rezonansu magnetycznego , nie są zwykle nazywane radiem . Rzeczownik radio jest również używany w znaczeniu nadawczego odbiornika radiowego .

Fale radiowe zostały po raz pierwszy zidentyfikowane i przebadane przez niemieckiego fizyka Heinricha Hertza w 1886 roku. Pierwsze praktyczne nadajniki i odbiorniki radiowe zostały opracowane około 1895-1896 przez włoskiego Guglielmo Marconiego , a radio zaczęło być wykorzystywane komercyjnie około 1900 roku. Aby zapobiec zakłóceniom między użytkownikami, emisja fal radiowych jest regulowana przez prawo, koordynowane przez międzynarodowy organ o nazwie Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU), który przydziela pasma częstotliwości w widmie radiowym do różnych zastosowań.

Technologia

Fale radiowe są wypromieniowywane przez ładunki elektryczne podlegające przyspieszeniu . Są one generowane sztucznie przez zmienne w czasie prądy elektryczne , składające się z elektronów przepływających tam iz powrotem w metalowym przewodniku zwanym anteną, przyspieszając w ten sposób. W transmisji nadajnik generuje prąd przemienny o częstotliwości radiowej, który jest podawany na antenę. Antena emituje moc w prądzie jako fale radiowe. 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 prąd oscylacyjny i wzmacnia go.

W miarę oddalania się 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, charakterystyka 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, odległość w metrach między sąsiednimi grzbietami fali, jest odwrotnie proporcjonalna do jej częstotliwości .

Inne rodzaje fal elektromagnetycznych oprócz fal radiowych; podczerwonego , światła widzialnego , promieniowania ultrafioletowego , rentgenowskie i promienie gamma są również zdolne do przesyłania informacji i jest wykorzystywany do komunikacji,. Szerokie zastosowanie fal radiowych w telekomunikacji wynika głównie z ich pożądanych właściwości propagacyjnych , wynikających z ich dużej długości fali. Fale radiowe mają zdolność przenikania przez atmosferę, listowie i większość materiałów budowlanych, a dzięki dyfrakcji mogą zaginać się wokół przeszkód i w przeciwieństwie do innych fal elektromagnetycznych są raczej rozpraszane niż pochłaniane przez obiekty większe niż ich długość 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 modulacji, który jest przekształcany z powrotem do postaci nadającej się do użytku przez człowieka za pomocą innego przetwornika, takiego jak głośnik .
Porównanie fal radiowych modulowanych AM i FM

W systemach komunikacji radiowej informacje są przenoszone w przestrzeni za pomocą fal radiowych. Na końcu wysyłana informacja jest przetwarzana przez pewien rodzaj przetwornika na zmienny w czasie sygnał elektryczny zwany sygnałem modulacyjnym. Sygnał modulacyjny 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 modulacyjny podawany jest na nadajnik radiowy . W nadajniku oscylator elektroniczny generuje prąd zmienny oscylujący na częstotliwości radiowej , zwany falą nośną, ponieważ służy do „przenoszenia” informacji w powietrzu. Sygnał informacyjny służy do modulacji nośnej, zmieniając pewien aspekt fali nośnej, odciskając informacje na nośnej. Różne systemy radiowe wykorzystują różne metody modulacji :

Stosuje się również wiele innych rodzajów modulacji. W niektórych typach fala nośna nie jest przesyłana, ale tylko jedna lub obie wstęgi boczne modulacji .

Zmodulowana nośna jest wzmacniana w nadajniku i podawana na antenę nadawczą, która wypromieniowuje energię jako fale radiowe. 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. To napięcie jest przykładane do odbiornika radiowego , który wzmacnia słaby sygnał radiowy, dzięki czemu jest silniejszy, a następnie demoduluje go, wyodrębniając oryginalny sygnał modulacji z modulowanej fali nośnej. Sygnał modulacyjny 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 podawany do komputera lub mikroprocesor, który współdziała z użytkownikami.

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 kilohercach (kHz), megahercach (MHz) lub gigaherc (GHz). Antena odbiorcza zazwyczaj odbiera sygnały radiowe wielu nadajników. Odbiornik wykorzystuje obwody strojone, aby wybrać żądany sygnał radiowy spośród wszystkich sygnałów odbieranych przez antenę i odrzucić pozostałe. Dostrojony obwód (zwany również obwód rezonansowy lub obwód rezonansowy) działa jak rezonator , podobnie do widełek . Ma naturalną częstotliwość rezonansową, przy której oscyluje. Częstotliwość rezonansowa obwodu strojonego odbiornika jest dostosowywana przez użytkownika do częstotliwości żądanej stacji radiowej; nazywa się to „dostrajaniem”. Oscylujący sygnał radiowy z żądanej stacji powoduje, że strojony obwód wpada w rezonans , oscyluje w sympatii i przekazuje sygnał do reszty odbiornika. Sygnały radiowe na innych częstotliwościach są blokowane przez dostrojony obwód i nie są przekazywane dalej.

Przepustowość łącza

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 pasmami bocznymi ( SB ) tuż powyżej i poniżej częstotliwości nośnej.

Modulowana fala radiowa, przenosząca sygnał informacyjny, zajmuje szereg częstotliwości . Zobacz schemat. Informacja ( modulacja ) w sygnale radiowym jest zwykle skoncentrowana 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 taką samą ilość informacji ( szybkość transmisji danych w bitach na sekundę), niezależnie od tego, gdzie w widmie częstotliwości radiowej się znajduje, więc pasmo 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 w każdym kilohercu przepustowości. Różne typy 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 przepustowości. Pasmo radiowe jest uważane 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. Pojawia się więc zachęta do stosowania technologii w celu zminimalizowania przepustowości wykorzystywanej przez usługi radiowe.

W ostatnich latach nastąpiło przejście od analogowych technologii transmisji radiowej do cyfrowej . Częściowo jest to spowodowane tym, że modulacja cyfrowa może często przesyłać więcej informacji (większa szybkość transmisji danych) w danej szerokości pasma niż modulacja analogowa , wykorzystując algorytmy kompresji danych , które zmniejszają redundancję przesyłanych danych, i bardziej wydajną modulację. Innym powodem przejścia jest to, że modulacja cyfrowa ma większą odporność na zakłócenia niż analogowe, cyfrowe układy przetwarzania sygnału mają większą moc i elastyczność niż obwody analogowe, a przy użyciu tej samej modulacji cyfrowej można przesyłać wiele różnych rodzajów informacji.

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

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
Niezwykle niska częstotliwość ELF 3 – 30 Hz 100 000–10 000 km Wysoka częstotliwość HF 3 – 30 MHz 100–10 m²
Super niska częstotliwość SLF 30 – 300 Hz 10 000–1000 km² Bardzo wysoka częstotliwość UKF 30 – 300 MHz 10–1 m²
Ultra niska częstotliwość ULF 300 – 3000 Hz 1000–100 km Ultra wysoka częstotliwość UHF 300 – 3000 MHz 100–10 cm
Bardzo niska częstotliwość VLF 3 – 30 kHz 100–10 km Bardzo wysoka częstotliwość SHF 3 – 30 GHz 10–1 cm
Niska częstotliwość LF 30 – 300 kHz 10–1 km² Niezwykle wysoka częstotliwość EHF 30 – 300 GHz 10–1 mm
Średnia częstotliwość MF 300 – 3000 kHz 1000–100 m² 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 dziesięciokrotność szerokości pasma poprzedniego pasma. Większa dostępna szerokość pasma motywowała ciągłą tendencję do wykorzystywania wyższych częstotliwości w całej historii radia.

Rozporządzenie

Fale radiowe są zasobem współdzielonym przez wielu użytkowników. Dwa nadajniki radiowe w tym samym obszarze, które próbują nadawać na tej samej częstotliwości, będą się wzajemnie zakłócać, powodując zakłócony odbiór, więc żadna transmisja nie może być odebrana wyraźnie. Zakłócenia transmisji radiowej mogą mieć nie tylko duży koszt ekonomiczny, ale mogą zagrażać życiu (np. w przypadku zakłóceń łączności alarmowej lub kontroli ruchu lotniczego ).

Aby zapobiec zakłóceniom między różnymi użytkownikami, emisja fal radiowych jest ściśle regulowana przez przepisy krajowe, koordynowane przez międzynarodowy organ, Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU), który przydziela pasma w widmie radiowym 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 unikalny identyfikator składający się z ciągu liter i cyfr zwanego znakiem wywoławczym , którego należy używać we wszystkich transmisjach. Operator radiowy musi posiadać koncesję rządową, taką jak ogólna koncesja operatora radiotelefonu w USA, uzyskana w wyniku zdania testu wykazującego odpowiednią wiedzę techniczną i prawną na temat bezpiecznej obsługi radiowej.

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 i dziecka monitory . W Stanach Zjednoczonych podlegają one części 15 przepisów Federalnej Komisji Łączności (FCC). Wiele z tych urządzeń korzysta z pasm ISM , serii pasm częstotliwości w całym spektrum radiowym zarezerwowanych do użytku bez licencji. Chociaż mogą być używane bez licencji, podobnie jak wszystkie urządzenia radiowe, urządzenia te zasadniczo muszą uzyskać homologację typu przed sprzedażą.

Aplikacje

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

Nadawanie

Stacja radiowa AM
Stacja radiowa FM
Stacja telewizyjna
Anteny nadawcze

Nadawanie jest jednokierunkową transmisją informacji z nadajnika do odbiorników należących do publiczności. Ponieważ fale radiowe stają się słabsze wraz z odległością, stacja nadawcza może być odbierana tylko w ograniczonej odległości od nadajnika. Systemy nadawane z satelitów mogą być ogólnie odbierane w całym kraju lub 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 transmitowanych sygnałów i pożądanej grupy docelowej. Sygnały długofalowe i średniofalowe mogą zapewnić niezawodne pokrycie obszarów o średnicy kilkuset kilometrów, ale mają bardziej ograniczoną zdolność przenoszenia informacji i dlatego najlepiej działają z sygnałami audio (mowa i muzyka), a jakość dźwięku może zostać pogorszona przez szum radiowy z naturalnego i sztuczne źródła. W krótkofalowej zespoły mają większy potencjał zakres, 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 zakres sygnałów, a propagacja w linii wzroku staje się głównym modem. Te wyższe częstotliwości zapewniają dużą przepustowość wymaganą do transmisji telewizyjnej. Ponieważ naturalne i sztuczne źródła hałasu są mniej obecne na tych częstotliwościach, możliwa jest transmisja dźwięku wysokiej jakości przy użyciu modulacji częstotliwości .

Audio: audycja radiowa

Nadawanie radiowe oznacza transmisję dźwięku (dźwięku) do odbiorników radiowych należących do odbiorców publicznych. Dźwięk analogowy to najwcześniejsza forma transmisji radiowej. Nadawanie AM rozpoczęło się około 1920 roku. Nadawanie FM zostało wprowadzone pod koniec lat 30. z poprawioną wiernością . Odbiornik radiowy jest nazywany radiem . Większość radiotelefonów może odbierać zarówno AM, jak i FM i nazywa się je odbiornikami AM/FM.

Pojedyncza stacja DAB nadaje sygnał o szerokości 1500 kHz, który przenosi od 9 do 12 kanałów cyfrowego audio modulowanego przez OFDM, spośród których słuchacz może wybierać. Nadawcy mogą transmitować kanał z różnymi szybkościami transmisji , więc różne kanały mogą mieć różną jakość dźwięku. W różnych krajach stacje DAB nadają w paśmie III (174–240 MHz) lub w paśmie L (1,452–1,492 GHz) w zakresie UHF, tak jak odbiór FM jest ograniczony horyzontem widzenia do około 40 mil (64 km).
  • Digital Radio Mondiale (DRM) to konkurencyjny standard naziemnego radia cyfrowego, opracowany głównie przez nadawców jako zamiennik starszego nadawania AM i FM o wyższej wydajności widmowej . Mondiale oznacza „cały świat” w języku francuskim i włoskim, a system DRM, opracowany w 2001 r., jest obecnie obsługiwany przez 23 kraje i został przyjęty przez niektórych nadawców europejskich i wschodnich od 2003 r. Tryb DRM30 wykorzystuje pasma nadawcze AM poniżej 30 MHz i jest przeznaczony jako zamiennik dla nadawania AM i na falach krótkich, a tryb DRM+ wykorzystuje częstotliwości VHF skoncentrowane na paśmie transmisji FM i ma zastąpić nadawanie FM. Jest niekompatybilny z istniejącymi odbiornikami radiowymi i wymaga od słuchaczy zakupu nowego odbiornika DRM. Stosowana modulacja jest formą OFDM zwaną COFDM, w której do 4 nośnych jest transmitowanych w kanale poprzednio zajmowanym 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 trzeba wymieniać.
  • 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 radioodbiorników samochodowych w pojazdach. Radio satelitarne wykorzystuje pasmo 2,3 GHz S w Ameryce Północnej, w innych częściach świata wykorzystuje pasmo L 1,4 GHz przeznaczone dla DAB.
    Odbiornik telewizyjny

Wideo: transmisja telewizyjna

Nadawanie telewizyjne to transmisja przez radio ruchomych obrazów, które składają się z sekwencji nieruchomych obrazów, które są wyświetlane na ekranie odbiornika telewizyjnego ("telewizora" lub telewizora) 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, wprowadzony od 2006 roku, to format cyfrowy zwany HDTV ( telewizja wysokiej rozdzielczości), który transmituje obrazy w wyższej rozdzielczości, zazwyczaj 1080 pikseli wysokości i 1920 pikseli szerokości, z szybkością 25 lub 30 klatek na sekundę. Systemy transmisji telewizji cyfrowej (DTV), które zastąpiły starszą telewizję analogową w okresie przejściowym od 2006 r., wykorzystują kompresję obrazu i wysokowydajną modulację cyfrową, taką jak OFDM i 8VSB, do przesyłania wideo HDTV w mniejszym paśmie niż stare kanały analogowe, oszczędzając niewiele przestrzeń widma radiowego . Dlatego każdy z analogowych kanałów RF o częstotliwości 6 MHz przenosi teraz do 7 kanałów DTV – są one nazywane „kanałami wirtualnymi”. Odbiorniki telewizji cyfrowej zachowują się inaczej w przypadku słabego odbioru lub zakłóceń niż telewizja analogowa, co nazywa się efektem „ cyfrowego klifu ”. W przeciwieństwie do telewizji analogowej, w której coraz gorszy odbiór powoduje stopniową degradację obrazu, w telewizji cyfrowej na jakość obrazu nie wpływa słaby odbiór, aż w pewnym momencie odbiornik przestaje działać i ekran staje 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. Telewizja naziemna wykorzystuje pasma 41 – 88 MHz ( VHF niskie pasmo lub pasmo I , przenoszące kanały RF 1–6), 174 – 240 MHz, (VHF wysokie pasmo lub pasmo III ; przenoszące kanały RF 7–13) i 470 – 614 MHz ( UHF Band IV i Band V ; przenoszenie kanałów RF 14 i wyżej). Dokładne granice częstotliwości różnią się w różnych krajach. Propagacja odbywa się w linii wzroku , więc odbiór jest ograniczony przez horyzont widzenia do 30-40 mil (48-64 km). W USA efektywna moc promieniowania (ERP) telewizji, nadajniki są ograniczone 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 z „króliczymi uszami” na górze telewizora, ale widzowie na obrzeżach obszaru odbioru oddalonego o więcej niż 15 mil od stacji zwykle muszą użyć anteny zewnętrznej zamontowanej na dachu, aby uzyskać odpowiedni odbiór.
Antena satelitarna na rezydencji

Czas

Rządowe usługi o standardowej częstotliwości i sygnałach czasu obsługują stacje radiowe, które nieprzerwanie 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 do prawidłowego czasu, dzięki czemu mały zegarek lub zegar biurkowy może mieć to samo dokładność jak zegar atomowy. Liczba rządowych stacji czasu spada, ponieważ satelity GPS i Internet Network Time Protocol (NTP) 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 dla tego sposobu komunikacji jest radiotelefonia . Łącze radiowe może być półdupleksowe , jak w krótkofalówce , wykorzystujące pojedynczy kanał radiowy, w którym tylko jedno radio może nadawać na raz, więc różni użytkownicy rozmawiają na zmianę, naciskając przycisk „ naciśnij i mów ” na swoim radiu który wyłącza odbiornik i włącza nadajnik. Albo łącze radiowe może być w pełnym dupleksie , dwukierunkowe łącze wykorzystujące 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 na stacji bazowej telefonii komórkowej ( wieży komórkowej ). Obszar usług obsługiwany przez dostawcę jest podzielony na małe obszary geograficzne zwane „komórkami”, z których każda jest obsługiwana przez oddzielną antenę stacji bazowej i wielokanałowy transceiver . Wszystkie telefony komórkowe w komórce komunikują się z tą anteną na oddzielnych kanałach częstotliwości, przydzielonych 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 używane w komórce nie rozchodzą się daleko poza komórkę, co pozwala na ponowne wykorzystanie tych samych częstotliwości w geograficznie oddzielonych komórkach. Kiedy użytkownik noszący telefon komórkowy przechodzi z jednej komórki do drugiej, jego telefon jest automatycznie „przekazywany” bezproblemowo do nowej anteny i przypisuje mu nowe częstotliwości. Telefony komórkowe mają wysoce zautomatyzowany cyfrowy nadajnik-odbiornik z pełnym dupleksem, wykorzystujący modulację OFDM przy użyciu dwóch cyfrowych kanałów radiowych, z których każdy przenosi jeden kierunek dwukierunkowej rozmowy, a także kanał kontrolny, który obsługuje wybieranie połączeń i „przekazywanie” telefonu do innej wieży komórkowej. Starsze sieci 2G , 3G i 4G wykorzystują częstotliwości w zakresie UHF i niskich częstotliwościach mikrofalowych, od 700 MHz do 3 GHz. Nadajnik telefonu komórkowego dostosowuje swoją moc wyjściową, aby wykorzystać 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 5Gsieci komórkowe nowej generacji, które rozpoczęły wdrażanie w 2019 r. Ich główną zaletą jest znacznie wyższa prędkość transmisji danych niż w poprzednich sieciach komórkowych, do 10  Gbps ; 100 razy szybciej niż poprzednia technologia komórkowa, 4G LTE . Wyższe szybkości transmisji danych są osiągane częściowo dzięki wykorzystaniu fal radiowych o wyższej częstotliwości, w wyższym paśmie mikrofalowym 3 - 6 GHz oraz w paśmie fal milimetrowych , 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 mogą mieć średnicę wielu mil. Ogniwa o falach milimetrowych będą miały tylko kilka bloków długości, a zamiast stacji bazowej komórki 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 do orbitującego satelity komunikacyjnego zamiast przez wieże komórkowe . Są droższe niż telefony komórkowe; ale ich zaletą jest to, że w przeciwieństwie do telefonu komórkowego, który jest ograniczony do obszarów objętych wieżami komórkowymi, telefony satelitarne mogą być używane na większości lub na 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 (640–1100 km) nad powierzchnią. Przy okresie orbitalnym wynoszącym około 100 minut satelita może znajdować się w zasięgu telefonu tylko przez około 4-15 minut, więc połączenie jest „przekazywane” innemu satelity, gdy ten przekroczy lokalny horyzont. W związku z tym potrzebna jest duża liczba satelitów, około 40 do 70, aby zapewnić, że co najmniej jeden satelita jest stale widoczny z każdego punktu na Ziemi. Inne systemy satelitarne wykorzystują satelity na orbicie geostacjonarnej, w których potrzebnych jest tylko kilka satelitów, ale nie można ich używać na dużych szerokościach geograficznych z powodu zakłóceń naziemnych.
  • Telefon bezprzewodowy - telefon stacjonarny, w którym słuchawka jest przenośna i komunikuje się z resztą telefonu za pomocą krótkozasięgowego łącza radiowego full duplex , zamiast podłączania za pomocą przewodu. Zarówno słuchawka, jak i stacja bazowa są wyposażone w nadajniki-odbiorniki radiowe FM małej mocy działające w paśmie UHF, które obsługuje dwukierunkowe łącze radiowe krótkiego zasięgu.
Strażak używający walkie-talkie
  • Land mobile radio systemradiotelefony bliskiego zasięgu mobilne lub przenośne half duplex pracujące w paśmie VHF lub UHF, które mogą być używane bez licencji. Często montuje się je w pojazdach, przy czym jednostki mobilne komunikują się z dyspozytorem na stacjonarnej stacji bazowej . Specjalne systemy z zarezerwowanymi częstotliwościami są używane przez służby pierwszej pomocy ; 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 w zakresie 30-50 MHz i 150-172 MHz. Systemy UHF wykorzystują pasmo 450-470 MHz, aw niektórych obszarach zakres 470-512 MHz. Ogólnie 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 promieniowania 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. Wzmacniacze instalowane na wysokich budynkach, wzgórzach lub szczytach górskich są często używane do zwiększania zasięgu, gdy pożądane jest pokrycie większego obszaru niż linia wzroku. Przykładami lądowych systemów mobilnych są CB , FRS , GMRS i MURS . Nowoczesne systemy cyfrowe, zwane systemami łączności trankingowej , posiadają system zarządzania kanałami cyfrowymi wykorzystujący kanał kontrolny, który automatycznie przypisuje kanały częstotliwości do grup użytkowników.
    • Walkie-talkie – przenośne, przenośne radio dwukierunkowe z zasilaniem bateryjnym, działające w trybie half-duplex, stosowane w lądowych systemach radiokomunikacji mobilnej.
  • Airband – system radiowy Half-duplex używany przez pilotów samolotów do rozmów z innymi statkami powietrznymi i naziemnymi kontrolerami ruchu lotniczego . Ten niezbędny system jest głównym kanałem komunikacyjnym kontroli ruchu lotniczego . Do większości komunikacji w lotach lądowych w korytarzach powietrznych wykorzystywany jest system VHF-AM wykorzystujący kanały od 108 do 137 MHz w paśmie VHF . Ten system ma typowy zasięg transmisji 200 mil (320 km) dla samolotów latających na wysokości przelotowej. W przypadku lotów w bardziej odległych obszarach, takich jak transoceaniczne loty lotnicze, samoloty wykorzystują pasmo HF lub kanały na satelitach satelitarnych 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 – urządzenia nadawczo-odbiorcze 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 do 25 watów mocy, co daje im zasięg około 60 mil (97 km). Niektóre kanały są w trybie półdupleksowym, a inne w pełnym dupleksie , aby były kompatybilne z siecią telefoniczną, aby umożliwić użytkownikom wykonywanie połączeń telefonicznych za pośrednictwem operatora morskiego.
  • Krótkofalówka – dwukierunkowe radio dalekiego zasięgu half-duplex wykorzystywane przez hobbystów do celów niekomercyjnych: rekreacyjne kontakty radiowe z innymi amatorami, dobrowolna łączność w sytuacjach awaryjnych podczas katastrof, konkursów i eksperymentów. Radioamatorzy muszą posiadać licencję radioamatorską i otrzymują unikalny znak wywoławczy, który musi być używany jako identyfikator w transmisjach. Radio amatorskie jest ograniczone do małych pasm częstotliwości, pasm radioamatorskich , rozmieszczonych w całym spektrum radiowym od 136 kHz do 2,4 GHz. W tych pasmach amatorzy mają swobodę nadawania na dowolnej częstotliwości z szeroką gamą metod modulacji. Oprócz radiotelefonii , radiotelegrafiści nadal korzystają z radiotelegrafii alfabetem Morse'a .

Jednokierunkowa komunikacja głosowa

Jednokierunkową transmisję radiową nazywa się simplex .

  • Baby Monitor - urządzeniem CIB-strona dla rodziców dzieci, które wysyła dźwięki Dziecko do odbiornika prowadzone przez rodziców, aby mogli monitorować dziecko, gdy są w innych częściach domu. Nadają one w FM na 49,300, 49,830, 49,845, 49,860 lub 49,875 MHz z małą mocą. Wiele niani ma kanały dwustronne, dzięki czemu rodzic może rozmawiać z dzieckiem, a kamery wideo, aby pokazać zdjęcie dziecka, nazywa się to kamerą dla niemowląt .
  • Mikrofon bezprzewodowy – zasilany bateryjnie mikrofon z nadajnikiem bliskiego zasięgu, który jest trzymany w ręku lub noszony na ciele człowieka, który przesyła dźwięk drogą radiową do pobliskiego odbiornika podłączonego do systemu dźwiękowego. Mikrofony bezprzewodowe są używane przez mówców, wykonawców i osobowości telewizyjne, dzięki czemu mogą się swobodnie poruszać bez konieczności ciągnięcia przewodu mikrofonowego. Modele analogowe transmitują w paśmie FM na niewykorzystanych częściach częstotliwości transmisji telewizyjnej w pasmach VHF i UHF. Niektóre modele nadają na dwóch kanałach częstotliwości w celu odbioru zróżnicowania, aby zapobiec przerywaniu transmisji przez null podczas poruszania się wykonawcy. Niektóre modele wykorzystują modulację cyfrową, aby zapobiec nieautoryzowanemu odbiorowi przez odbiorniki radiowe skanera; pracują one w pasmach ISM 900 MHz, 2,4 GHz lub 6 GHz .

Komunikacja danych

  • Sieci bezprzewodowe – zautomatyzowane łącza radiowe, które przesyłają dane cyfrowe między komputerami i innymi urządzeniami bezprzewodowymi za pomocą fal radiowych, łącząc w sposób przezroczysty ze sobą urządzenia w sieci komputerowej . Sieci komputerowe mogą przesyłać dane w dowolnej formie: oprócz poczty elektronicznej i stron internetowych przenoszą również połączenia telefoniczne ( VoIP ), treści audio i wideo (tzw. media strumieniowe ). Bezpieczeństwo jest większym problemem w sieciach bezprzewodowych niż przewodowych, ponieważ każdy znajdujący się w pobliżu modem bezprzewodowy może uzyskać dostęp do sygnału i spróbować się zalogować. Sygnały radiowe sieci bezprzewodowych są szyfrowane za pomocą WPA .
    Laptop z WiFi i typowym domowym routerem bezprzewodowym (po prawej) łączącym go z Internetem
    • Bezprzewodowa sieć LAN ( wireless local area network lub WiFi ) – oparte na standardach IEEE 802.11 są to najczęściej używane sieci komputerowe, służące do realizacji sieci lokalnych bez kabli, łączenia komputerów, laptopów, telefonów komórkowych, konsol do gier , 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 bezprzewodowe punkty dostępu ( hotspoty ), aby umożliwić społeczeństwu dostęp do Internetu za pomocą urządzeń przenośnych, takich jak smartfony , tablety czy laptopy . Każde urządzenie wymienia dane za pomocą modemu bezprzewodowego (kontrolera interfejsu sieci bezprzewodowej), zautomatyzowanego nadajnika i odbiornika mikrofalowego z anteną dookólną, która pracuje w tle, wymieniając pakiety danych z routerem. Wi-Fi wykorzystuje kanały w pasmach ISM 2,4 GHz i 5 GHz z modulacją OFDM ( ortogonalne multipleksowanie z podziałem częstotliwości ), aby przesyłać dane z dużą szybkością. Nadajniki w modemach WiFi są ograniczone do mocy promieniowania od 200 mW do 1 wata, w zależności od kraju. Mają maksymalny zasięg w pomieszczeniach 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) — szereg technologii zapewniających bezprzewodowy dostęp do Internetu na większym obszarze niż sieci Wi-Fi — od budynku biurowego, przez kampus, po sąsiedztwo lub całe miasto. Najczęściej stosowane technologie to: modemy komórkowe , które drogą radiową wymieniają dane komputerowe 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 administrowaniu niż sieci Wi-Fi, ich wykorzystanie do tej pory ograniczało się zasadniczo do sieci prywatnych obsługiwanych przez duże korporacje.
    • Bluetooth – interfejs bezprzewodowy bardzo krótkiego zasięgu na przenośnym urządzeniu bezprzewodowym używany jako substytut połączenia przewodowego lub kablowego, głównie do wymiany plików między urządzeniami przenośnymi oraz łączenia telefonów komórkowych i odtwarzaczy muzycznych z bezprzewodowymi słuchawkami . W najczęściej używanym trybie moc transmisji jest ograniczona do 1 miliwata, co daje bardzo krótki zasięg do 10 m (30 stóp). System wykorzystuje transmisję z przeskokiem częstotliwości w widmie rozproszonym , w której kolejne pakiety danych są transmitowane w pseudolosowej kolejności na jednym z 79 kanałów Bluetooth 1 MHz pomiędzy 2,4 a 2,83 GHz w paśmie ISM . Dzięki temu sieci Bluetooth mogą działać w obecności szumu , inne urządzenia bezprzewodowe i inne sieci Bluetooth używają tych samych częstotliwości, ponieważ prawdopodobieństwo, że inne urządzenie spróbuje nadawać na tej samej częstotliwości w tym samym czasie, co modem Bluetooth, jest niewielkie. W przypadku takiej „kolizji” modem Bluetooth po prostu retransmituje pakiet danych na innej częstotliwości.
    • Packet radio – długodystansowa bezprzewodowa sieć typu peer-to-peer ad-hoc, w której pakiety danych są wymieniane między sterowanymi komputerowo modemami radiowymi (nadajnikami/odbiornikami) zwanymi węzłami, które mogą być oddzielone kilometrami, a być może mobilnymi. Każdy węzeł komunikuje się tylko z sąsiednimi węzłami, więc pakiety danych są przekazywane od węzła do węzła, aż dotrą do miejsca przeznaczenia. Używa protokołu sieciowego X.25 . Systemy radia pakietowego są wykorzystywane w ograniczonym stopniu przez komercyjne firmy telekomunikacyjne oraz przez społeczność radioamatorską .
  • Wiadomości tekstowe ( wiadomości tekstowe) – jest to usługa na telefony komórkowe , umożliwiająca użytkownikowi wpisanie krótkiej wiadomości alfanumerycznej i wysłanie jej na inny numer telefonu, a tekst jest wyświetlany na ekranie telefonu odbiorcy. Opiera się na usłudze krótkich wiadomości (SMS), która transmituje przy użyciu wolnej przepustowości na kontrolnym kanale radiowym używanym przez telefony komórkowe do obsługi funkcji w tle, takich jak wybieranie numeru i przekazywanie komórek. Ze względu na ograniczenia techniczne kanału wiadomości tekstowe są ograniczone do 160 znaków alfanumerycznych.
Anteny paraboliczne mikrofalowych łączy przekaźnikowych na wieży w Australii.
  • Przekaźnik mikrofalowy – dalekosiężne cyfrowe łącze transmisji danych punkt-punkt o dużej przepustowości 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 telefoniczne do przesyłania międzymiastowych połączeń telefonicznych i sygnałów telewizyjnych między miastami.
  • Telemetria – zautomatyzowana jednokierunkowa (simpleks) transmisja pomiarów i danych eksploatacyjnych ze zdalnego procesu lub urządzenia do odbiornika w celu monitorowania. Telemetria służy do monitorowania w locie pocisków, dronów, satelitów i radiosond balonów meteorologicznych , wysyłania danych naukowych z powrotem na Ziemię z międzyplanetarnych statków kosmicznych, komunikowania się z elektronicznymi czujnikami biomedycznymi wszczepionymi w ludzkie ciało i rejestrowania odwiertów . Wiele kanałów danych jest często przesyłanych z wykorzystaniem multipleksowania z podziałem częstotliwości lub multipleksowania z podziałem czasu . Telemetria zaczyna być wykorzystywana w aplikacjach konsumenckich, takich jak: liczniki energii elektrycznej , wodomierze i gazomierze, które po wyzwoleniu przez sygnał zapytania przekazują swoje odczyty drogą radiową do pojazdu z odczytem przy krawężniku, aby wyeliminować konieczność wchodzenia pracownika na posesję klienta aby ręcznie odczytać licznik.
  • Elektroniczny pobór opłat – na drogach płatnych alternatywa dla ręcznego poboru opłat w punkcie poboru opłat, w którym transponder w pojeździe, po uruchomieniu przez nadajnik przydrożny, przekazuje sygnał do przydrożnego odbiornika w celu rejestracji ruchu pojazdu , umożliwiając właścicielowi naliczanie opłaty za przejazd.
Znacznik RFID z płyty DVD
  • Radio Frequency Identification (RFID) – tagi identyfikacyjne zawierające maleńki transponder radiowy ( odbiornik i nadajnik ), które są dołączane do towaru. Po odebraniu impulsu odpytującego fal radiowych z pobliskiego czytnika, tag wysyła z powrotem numer identyfikacyjny, który może być wykorzystany do inwentaryzacji towarów. Najczęściej spotykane tagi pasywne mają chip zasilany energią radiową odbieraną z czytnika, prostowaną diodą i mogą być tak małe jak ziarnko ryżu. Są one stosowane w produktach, ubraniach, wagonach kolejowych, książkach bibliotecznych, przywieszkach bagażowych linii lotniczych i są wszczepiane pod skórę zwierzętom domowym i inwentarzowi ( implant z mikroczipem ), a nawet ludziom. Problemy dotyczące prywatności rozwiązano za pomocą tagów, które wykorzystują zaszyfrowane sygnały i uwierzytelniają czytnik przed udzieleniem odpowiedzi. Tagi pasywne wykorzystują pasma ISM 125–134 kHz, 13, 900 MHz oraz 2,4 i 5 GHz i mają krótki zasięg. Tagi aktywne, zasilane baterią, są większe, ale mogą przesyłać silniejszy sygnał, dając 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. Jednak fale radiowe o wystarczająco niskich częstotliwościach, w pasmach VLF (30 do 3 kHz) i ELF (poniżej 3 kHz) są w stanie przeniknąć do wody morskiej. Marynarki Wojenne obsługują duże stacje nadawcze na lądzie o mocy wyjściowej rzędu megawatów, aby przesyłać zaszyfrowane wiadomości do swoich okrętów 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 wielokilometrowe anteny przewodowe, takie jak anteny parasolowe . Kilka krajów używa nadajników ELF działających w okolicach 80 Hz, które mogą komunikować się z okrętami podwodnymi na niższych głębokościach. Wykorzystują one jeszcze większe anteny zwane dipolami naziemnymi , składające się z dwóch połączeń naziemnych (Ziemia) 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 statkami kosmicznymi obejmuje najdłuższe odległości transmisji ze wszystkich łączy radiowych, do 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 ft) i niezwykle czułe odbiorniki. Wykorzystywane są wysokie częstotliwości w paśmie mikrofalowym , ponieważ mikrofale przechodzą przez jonosferę bez załamania , a przy częstotliwościach mikrofalowych anteny o wysokim wzmocnieniu potrzebne do skupienia energii radiowej w wąską wiązkę skierowaną na odbiornik są małe i zajmują niewiele 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, nazywa się łączem w górę , a łącze, które przesyła dane ze statku kosmicznego na ziemię, nazywa się łączem w dół.

Satelita komunikacyjny należący do Azerbejdżanu
  • Satelita komunikacyjnysztuczny satelita wykorzystywany jako przekaźnik telekomunikacyjny do przesyłania danych pomiędzy odległymi od siebie punktami na Ziemi. Są one używane, ponieważ mikrofale używane w telekomunikacji przemieszczają się w linii wzroku, a zatem nie mogą rozchodzić się po krzywiźnie Ziemi. Na dzień 1 stycznia 2021 r. na orbicie okołoziemskiej znajdowały się 2224 satelity komunikacyjne. Większość z nich znajduje się na orbicie geostacjonarnej 22 200 mil (35 700 km) nad równikiem , dzięki czemu satelita wydaje się nieruchomy w tym samym punkcie na niebie, dzięki czemu anteny satelitarne stacji naziemnych mogą być skierowane na stałe w to miejsce i nie muszą się przemieszczać by go śledzić. W naziemnej stacji satelitarnej nadajnik mikrofalowy i duża antena satelitarna przesyłają wiązkę mikrofalową łącza uplink do satelity. Sygnał łącza w górę 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 retransmituje go do innej stacji naziemnej, która może być znacznie oddzielona od pierwszej. Tam sygnał łącza downlink jest demodulowany, a przesyłany przez niego ruch telekomunikacyjny jest przesyłany do lokalnych miejsc docelowych za pośrednictwem linii naziemnych. Satelity komunikacyjne posiadają zazwyczaj kilkadziesiąt transponderów na różnych częstotliwościach, które są dzierżawione przez różnych użytkowników.
  • Satelita do nadawania bezpośredniego – 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 odbiór sygnału przez konsumentów 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 samoloty na ekranie radaru

Radar to metoda radiolokacyjna wykorzystywana do lokalizowania i śledzenia samolotów, statków kosmicznych, pocisków, statków, pojazdów, a także do mapowania wzorców 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 obiekt docelowy, 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 mapie zwanej 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 powodują silne odbicia od obiektów wielkości pojazdów i mogą być skupione na 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 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 wokół przestrzeni powietrznej, a zestaw radarowy pokazuje położenie samolotu jako „błyski” 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 samolotem drogą radiową, aby utrzymać bezpieczną separację samolotów.
    • Wtórny radar dozorowania – Samoloty przewożą transpondery radarowe , nadajniki-odbiorniki, które po wyzwoleniu przez przychodzący sygnał radarowy przekazują zwrotny sygnał mikrofalowy. Powoduje to, że samolot jest bardziej widoczny na ekranie radaru. Radar, który uruchamia transponder i odbiera wiązkę powrotną, zwykle montowany na szczycie anteny radaru pierwotnego, nazywany jest radarem wtórnym nadzoru . Ponieważ radar nie może mierzyć wysokości samolotu z żadną dokładnością, transponder przekazuje również wysokość samolotu zmierzoną przez jego wysokościomierz oraz numer identyfikacyjny samolotu, który jest wyświetlany na ekranie radaru.
  • Elektroniczne środki zaradcze (ECM) – Wojskowe elektroniczne systemy 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, aby tworzyć fałszywe wskazania celu na ekranach radaru wroga.
  • Wysokościomierz radarowy – specjalistyczny radar na samolocie, który mierzy wysokość samolotu nad terenem, odbijając wiązkę radiową od powierzchni ziemi i mierząc czas powrotu echa.
Obrotowa antena radaru morskiego na statku.
  • Radar morskiradar 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 pogodowyradar dopplerowski, który mapuje systemy pogodowe i mierzy prędkość wiatru poprzez odbicie mikrofal od kropli deszczu.
  • Radar fazowy – zestaw radarowy wykorzystujący szyk fazowy , sterowaną komputerowo antenę, która może szybko sterować wiązką radaru w różnych kierunkach bez przesuwania anteny. Radary z układem fazowym zostały opracowane przez wojsko do śledzenia szybko poruszających się pocisków i samolotów. Są szeroko stosowane w sprzęcie wojskowym, a obecnie znajdują zastosowanie w zastosowaniach cywilnych.
  • Radar z aperturą syntetyczną (SAR) – specjalistyczny zestaw radarów lotniczych, 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 kierunku ziemi. Podczas przetwarzania zwrotnego sygnału radaru ruch pojazdu jest wykorzystywany do symulacji dużej anteny, co zapewnia radarowi wyższą rozdzielczość.
  • Radar penetrujący grunt – specjalistyczny instrument radarowy, który toczy się po powierzchni ziemi na wózku i przekazuje wiązkę fal radiowych w głąb gruntu, tworząc obraz obiektów podpowierzchniowych. Stosowane są częstotliwości od 100 MHz do kilku GHz. Ponieważ fale radiowe nie mogą przenikać 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 zapalnik - detonator dla bomby lotniczej , która wykorzystuje wysokościomierz radarowy pomiar wysokości bomby nad ziemią, ponieważ spada i detonuje go na pewnej wysokości.
  • Pistolet radarowy — ręczny radar dopplerowski używany przez policję drogową do pomiaru prędkości pojazdów w celu ustalenia, czy przestrzegają one lokalnego ograniczenia prędkości . Gdy oficer 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 różne techniki wykorzystujące 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 nawigacji satelitarnej – System satelitów, który umożliwia określenie położenia geograficznego na Ziemi ( szerokość , długość geograficzna i wysokość/wysokość) z dużą dokładnością (w promieniu kilku metrów) za pomocą małych przenośnych przyrządów nawigacyjnych, czas 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 każdym momencie nad horyzontem nad każdym punktem na Ziemi znajdują się co najmniej cztery satelity. Każdy satelita ma pokładowy zegar atomowy i nadaje ciągły sygnał radiowy zawierający dokładny sygnał czasu oraz jego 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 swoją pozycję na Ziemi, porównując czas przybycia sygnałów radiowych. Ponieważ pozycja każdego satelity jest dokładnie znana w danym momencie, na podstawie opóźnienia pozycja odbiornika może być obliczona 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 służą do kierowania dronów , pocisków , pocisków samosterujących , a nawet pocisków artyleryjskich do celu, a ręczne odbiorniki GPS są produkowane dla turystów i wojskowy.
  • Radiolatarnia – naziemny nadajnik radiowy o stałej lokalizacji, który nadaje ciągły sygnał radiowy używany przez statki powietrzne i statki do nawigacji . Lokalizacje radiolatarni są wykreślane na mapach nawigacyjnych używanych przez samoloty i statki.
    Samolotowa radiolatarnia nawigacyjna VOR/DME
    • VOR ( Very High-Frequency Omnidirectional Range ) – ogólnoświatowy lotniczy system radionawigacyjny składający się ze stałych naziemnych radiolatarni nadających w zakresie od 108,00 do 117,95 MHz w paśmie VHF . Zautomatyzowany instrument nawigacyjny na samolocie wyświetla namiar do pobliskiego nadajnika VOR. Beacon 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. Gdy wiązka kierunkowa skierowana jest na północ, a antena dookólna nadaje impuls. Mierząc różnicę faz tych dwóch sygnałów, samolot może dokładnie określić swój namiar (lub „promieniowy”) ze stacji. Namierzając dwa radiolatarnie VOR, samolot może określić swoją pozycję (tzw. „fix”) z dokładnością do około 90 metrów (300 stóp). Większość radiolatarni VOR ma również możliwość pomiaru odległości, zwaną urządzeniem do pomiaru odległości (DME); są to tak zwane VOR/DME. Samolot przesyła sygnał radiowy do radiolatarni VOR/DME, a transponder przesyła sygnał zwrotny. Na podstawie opóźnienia propagacji między nadanym i odebranym sygnałem samolot może obliczyć swoją odległość od radiolatarni. Dzięki temu samolot może określić swoją lokalizację "fix" tylko z jednego radiolatarni VOR. Ponieważ wykorzystywane są częstotliwości VHF w zasięgu wzroku, radiolatarnie 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 połączony radiolatarnią VOR i TACAN nazywa się VORTAC . W 2000 roku na całym świecie było około 3000 radiolatarni VOR, ale liczba ta spada, gdy lotnictwo przechodzi na system RNAV , który opiera się na nawigacji satelitarnej Global Positioning System .
    • Bezkierunkowe radiolatarnie (NDB) – Starsze stałe radiolatarnie używane przed systemem VOR, które transmitują prosty sygnał we wszystkich kierunkach dla statków powietrznych lub statków, które mają być używane do wyszukiwania kierunku radiowego . Samoloty używają automatycznych odbiorników kierunkowych (ADF), które wykorzystują antenę kierunkową do określenia namiaru na latarnię. Namierzając dwa radiolatarnie, mogą określić swoją pozycję. Radiolatarnie NDB wykorzystują częstotliwości od 190 do 1750 kHz w pasmach LF i MF , które rozchodzą się poza horyzont jako fale przyziemne lub fale nieba znacznie dalej niż radiolatarnie VOR. Przesyłają znak wywoławczy składający się z jednej do trzech liter alfabetu Morse'a jako identyfikator.
Awaryjna latarnia lokalizacyjna EPIRB na statku
  • Emergency locator beacon – przenośny nadajnik radiowy zasilany bateryjnie używany w sytuacjach awaryjnych do lokalizowania samolotów, jednostek pływających oraz osób znajdujących się w niebezpieczeństwie i potrzebujących natychmiastowej pomocy. Różnego rodzaju awaryjne światła lokalizacyjne są przewożone przez samoloty, statki, pojazdy, wędrowców i narciarzy biegowych. W sytuacjach awaryjnych, takich jak rozbicie się samolotu, zatonięcie statku lub zgubienie się turysty, nadajnik jest uruchamiany i zaczyna nadawać ciągły sygnał radiowy, który jest wykorzystywany przez zespoły poszukiwawcze i ratownicze do szybkiego znalezienia sytuacji awaryjnej i udzielić pomocy. Najnowsza generacja awaryjnych sygnalizatorów ratunkowych EPIRB ( Emergency Position Indicating Rescue Beacons ) zawiera odbiornik GPS i nadaje zespołom ratowniczym ich dokładną lokalizację w promieniu 20 metrów. radiolatarni awaryjnych w dowolnym miejscu na Ziemi, nadawane na międzynarodowej częstotliwości alarmowej Cospas wynoszącej 406 MHz. Satelity obliczają położenie geograficzne radiolatarni w promieniu 2 km, mierząc przesunięcie częstotliwości Dopplera fal radiowych ze względu na ruch względny nadajnika i satelity, i szybko przesyłają informacje do odpowiednich lokalnych organizacji ratowniczych , które wykonują poszukiwanie i ratownictwo .
Funkcjonariusz ds. Przyrody śledzący radio otagowany lew górski
  • Radio Directional Finding (RDF) – jest to ogólna technika, stosowana od początku XX wieku, polegająca na wykorzystaniu specjalistycznych odbiorników radiowych z antenami kierunkowymi (odbiorniki RDF) w celu określenia dokładnego namiaru sygnału radiowego, w celu określenia lokalizacji nadajnika. Lokalizacja nadajnika naziemnego może być określona przez prostą triangulację z namiarów mierzonych przez dwie stacje RDF oddzielone geograficznie jako punkt, w którym przecinają się dwie linie namiarów, nazywa się to „fixem”. Siły wojskowe używają RDF do lokalizowania sił wroga za pomocą taktycznych transmisji radiowych, służby kontrwywiadu używają go do lokalizowania tajnych nadajników wykorzystywanych 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 jest najsłabsza, co wskazuje, że nadajnik znajduje się w jednej z dwóch zerowych anten . Używane są wartości zerowe, ponieważ są ostrzejsze niż płaty anteny (maksima). Bardziej nowoczesne odbiorniki wykorzystują anteny z układem fazowanym, które mają znacznie większą rozdzielczość kątową.
    • Śledzenie migracji zwierząt - szeroko stosowaną techniką w dzikiej biologii , biologii ochrony i gospodarki łowieckiej , w których małe nadajniki radiowe Zasilanie bateryjne są dołączone do dzikich zwierząt, więc ich ruchy mogą być śledzone z kierunkowym RDF odbiornika. Czasami nadajnik jest wszczepiany zwierzęciu. Pasmo VHF jest zwykle używane, ponieważ anteny w tym paśmie są dość kompaktowe. Odbiornik posiada antenę kierunkową (zazwyczaj małą Yagi ), która jest obracana, aż odbierany sygnał jest najsilniejszy; w tym momencie antena jest skierowana w stronę zwierzęcia. Wyrafinowane systemy stosowane w ostatnich latach wykorzystują satelity do śledzenia zwierzęcia lub znaczniki geolokalizacyjne z odbiornikami GPS , które rejestrują i przesyłają dziennik lokalizacji zwierzęcia.

Zdalne sterowanie

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

Zdalne sterowanie radiowe to wykorzystanie elektronicznych sygnałów sterujących wysyłanych przez fale radiowe z nadajnika do sterowania działaniem urządzenia w odległej lokalizacji. Systemy zdalnego sterowania mogą również obejmować kanały telemetryczne w drugim kierunku, wykorzystywane do przesyłania informacji w czasie rzeczywistym o stanie urządzenia z powrotem do stacji sterującej. Bezzałogowe statki kosmiczne są przykładem zdalnie sterowanych maszyn, sterowanych za pomocą poleceń przekazywanych przez satelitarne stacje naziemne . Większość podręcznych pilotów używanych do sterowania produktami elektroniki użytkowej , takimi jak telewizory lub odtwarzacze DVD, działa w rzeczywistości za pomocą światła podczerwonego, a nie fal radiowych, więc nie są przykładami zdalnego sterowania radiowego. Problemem bezpieczeństwa w przypadku systemów zdalnego sterowania jest spoofing , w którym niepowołana osoba przesyła imitację sygnału sterującego, aby przejąć kontrolę nad urządzeniem. Przykłady pilota radiowego:

  • Bezzałogowy statek powietrzny (UAV, dron) – Dron to statek powietrzny bez pilota pokładowego, pilotowany zdalnie przez pilota w innym miejscu, zwykle w stacji pilotażowej na ziemi. Wykorzystywane są przez wojsko do zwiadu i ataku naziemnego, a ostatnio przez świat cywilny do reportaży i zdjęć lotniczych . Pilot używa elementów sterujących samolotu, takich jak joystick lub kierownica, które wytwarzają sygnały sterujące, które są przesyłane do drona drogą radiową w celu sterowania powierzchniami lotu i silnikiem. System telemetryczny przesyła obraz wideo z kamery w dronie, aby umożliwić pilotowi zobaczenie, dokąd zmierza, oraz dane z odbiornika GPS podającego pozycję samolotu w czasie rzeczywistym. UAV mają zaawansowane pokładowe systemy automatycznego pilota , które utrzymują stabilny lot i wymagają jedynie ręcznego sterowania, aby zmienić kierunek.
Pilot zdalnego sterowania bezkluczykowego do samochodu
  • System Keyless entry - krótkiego zasięgu, bateria ręczny zasilany klucza fob nadajnik, zawarte w większości nowoczesnych samochodów, które mogą zablokować i odblokować drzwi pojazdu z zewnątrz, co eliminuje potrzebę użycia klucza. 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 związanym z bezpieczeństwem wszystkich systemów dostępu bezkluczykowego jest atak polegający na odtwarzaniu , w którym złodziej używa specjalnego odbiornika („chwytacza kodów”), aby nagrać sygnał radiowy podczas otwierania, który może później zostać odtworzony w celu otwarcia drzwi. Aby temu zapobiec, systemy bezkluczykowe wykorzystują system Rolling Code , w którym generator liczb pseudolosowych w pilocie generuje inny losowy klucz za każdym razem, gdy jest używany. Aby uniemożliwić złodziejom symulację generatora pseudolosowego w celu obliczenia następnego klucza, sygnał radiowy jest również szyfrowany .
    • Otwieracz do bram garażowych – ręczny nadajnik krótkiego zasięgu, który może otwierać lub zamykać elektrycznie sterowaną bramę garażową budynku z zewnątrz, dzięki czemu właściciel może otworzyć bramę, gdy wjeżdża swoim samochodem i zamknąć ją po wyjściu. Po naciśnięciu przycisku sterowanie przesyła zakodowany sygnał radiowy FSK do odbiornika w otwieraczu, podnosząc lub opuszczając drzwi. Nowoczesne otwieracze wykorzystują 310, 315 lub 390 MHz. Aby uchronić złodzieja przed atakiem powtórkowym , współcześni otwieracze stosują system kodów zmiennych.
Quadkopter , popularna zdalnie sterowana zabawka
  • Modele sterowane radiowo – popularnym hobby jest zabawa zdalnie sterowanymi modelami łodzi, samochodów, samolotów i helikopterów ( quadrokopterów ), które są sterowane sygnałami radiowymi z przenośnej konsoli z joystickiem . Najnowsze nadajniki wykorzystują pasmo ISM 2,4 GHz z wieloma kanałami sterowania modulowanymi za pomocą PWM , PCM lub FSK.
  • Bezprzewodowy dzwonek do drzwidzwonek do domu, który wykorzystuje technologię bezprzewodową, aby wyeliminować potrzebę prowadzenia przewodów przez ściany budynku. Składa się z przycisku dzwonka obok drzwi, zawierającego mały nadajnik zasilany bateryjnie. Po naciśnięciu dzwonka wysyła sygnał do odbiornika w domu z głośnikiem, który wydaje dzwonki, aby wskazać, że ktoś jest przy drzwiach. Zwykle korzystają z pasma ISM 2,4 GHz. Używany kanał częstotliwości może być zwykle zmieniony przez właściciela w przypadku, gdy inny dzwonek w pobliżu korzysta z tego samego kanału.

Zagłuszanie

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

W czasie wojny wojskowi używają zagłuszania, aby zakłócać taktyczną komunikację radiową wroga. Ponieważ fale radiowe mogą przenikać poza granice państw, niektóre kraje totalitarne , które stosują cenzurę, stosują zagłuszanie, aby uniemożliwić swoim obywatelom słuchanie audycji z rozgłośni radiowych w innych krajach. Zagłuszanie jest zwykle realizowane przez potężny nadajnik, który generuje hałas na tej samej częstotliwości, co nadajnik docelowy.

Prawo federalne USA zabrania niewojskowej eksploatacji lub sprzedaży wszelkiego rodzaju urządzeń zakłócających, w tym zakłócających radary GPS, komórkowe, Wi-Fi i policyjne.

Badania naukowe

  • Radioastronomia to naukowe badanie fal radiowych emitowanych przez obiekty astronomiczne. Radioastronomowie używają radioteleskopów , dużych anten radiowych i odbiorników, aby odbierać i badać fale radiowe z astronomicznych źródeł radiowych . Ponieważ astronomiczne źródła radiowe są tak daleko, fale radiowe z nich są niezwykle słabe i wymagają niezwykle czułych odbiorników, a radioteleskopy są najczulszymi istniejącymi odbiornikami radiowymi. Wykorzystują duże anteny paraboliczne (talerzowe) o średnicy do 500 metrów (2000 stóp), aby zebrać wystarczającą ilość energii fal radiowych do badań. W przedniej części RF elektroniczny odbiornika jest często chłodzony 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 interferometrii bardzo długiej linii bazowej (VLBI) radioteleskopy na różnych kontynentach są połączone, co pozwala 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 przedmioty 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 w atmosferze.

Etymologia

Słowo „radio” pochodzi od łacińskiego słowa „promień”, oznaczającego „szprychę koła, promień światła, promień”. Po raz pierwszy została zastosowana do komunikacji w 1881 roku, kiedy na sugestię francuski naukowiec Ernest Mercadier , Alexander Graham Bell przyjęła „radiofonicznych” (czyli „promieniowania dźwięku”) jako alternatywne nazwy dla swojego photophone optycznego systemu przesyłowego. Jednak ten wynalazek nie zostałby powszechnie przyjęty.

Po odkryciu przez Heinricha Hertza w 1886 r. istnienia fal radiowych , początkowo używano różnych terminów dla tego promieniowania, w tym „fal Hertza”, „fal elektrycznych” i „fal eteru”. Pierwsze praktyczne systemy łączności radiowej, opracowane przez Guglielmo Marconiego w latach 1894–18, transmitowały sygnały telegraficzne za pomocą fal radiowych, dlatego łączność radiową po raz pierwszy nazwano „ 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.

Pierwsze użycie radio- w połączeniu z promieniowaniem elektromagnetycznym wydaje się być przez francuskiego fizyka Édouard Branly , który w 1890 roku opracował coherer detektor, który nazwał w francuski radiowej conducteur . Przedrostek radiowy był później używany do tworzenia dodatkowych opisowych słów złożonych i dzielonych, zwłaszcza w Europie. Na przykład na początku 1898 r. brytyjska publikacja The Practical Engineer zawierała wzmiankę o „radiotelegrafie” i „radiotelegrafii”. Francuski tekst konwencji berlińskiej radiotelegraficznej z 1903 i 1906 r. zawiera zwroty „radiotélégraphique” i „radiotélégrammes”.

Użycie słowa „radio” jako samodzielnego słowa datuje się co najmniej od 30 grudnia 1904 r., kiedy to instrukcje wydane przez pocztę brytyjską dotyczące nadawania telegramów określały, że „słowo „Radio”... jest przesyłane w instrukcji obsługi”. Praktyka ta została powszechnie przyjęta, a słowo „radio” zostało wprowadzone na arenie międzynarodowej przez berlińską konwencję radiotelegraficzną z 1906 r., która zawierała rozporządzenie o usługach określające, że „Radiotelegramy powinny wskazywać w preambule, że usługa jest „Radio”.

Przejście na „radio” w miejsce „wireless” odbywało się powoli i nierównomiernie w świecie anglojęzycznym. 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 do czasu wprowadzenia tak rygorystycznych przepisów”. Marynarka wojenna Stanów Zjednoczonych również odegrałaby pewną rolę. Chociaż w jej tłumaczeniu konwencji berlińskiej z 1906 r. użyto terminów „telegraf bezprzewodowy” i „telegram bezprzewodowy”, w 1912 r. zaczęto promować korzystanie z „radia”. Termin ten zaczął być preferowany przez opinię publiczną w latach dwudziestych wraz z wprowadzeniem nadawania. (słowo nadawanie pochodzi od terminu rolniczego oznaczającego z grubsza „szeroko rozsiewane nasiona”). Kraje Wspólnoty Brytyjskiej nadal powszechnie używały terminu „bezprzewodowe” do połowy XX wieku, chociaż magazyn British Broadcasting Corporation w Wielkiej Brytanii został nazwany Radio Times od momentu powstania we wczesnych latach dwudziestych.

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. bezprzewodowych sieci lokalnych Wi-Fi , i Bluetooth, a także telefony komórkowe, aby odróżnić te zastosowania od tradycyjnej komunikacji „radiowej”, takiej jak nadawanie.

Historia

Zobacz Historia radia , Wynalezienie radia , Oś czasu radia , Historia nadawania

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki