Το ραδιόφωνο είναι η τεχνολογία σηματοδότησης και επικοινωνίας χρησιμοποιώντας ραδιοκύματα. Τα ραδιοκύματα είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα συχνότητας μεταξύ 30 hertz (Hz) και 300 gigahertz (GHz). Δημιουργούνται από μια ηλεκτρονική συσκευή που ονομάζεται πομπός συνδεδεμένος με μια κεραία που ακτινοβολεί τα κύματα και λαμβάνονται από έναν ραδιοφωνικό δέκτη συνδεδεμένο με μια άλλη κεραία. Το ραδιόφωνο χρησιμοποιείται ευρέως στη σύγχρονη τεχνολογία, στη ραδιοεπικοινωνία, το ραντάρ, τη ραδιοπλοήγηση, το τηλεχειριστήριο, την τηλεπισκόπηση και άλλες εφαρμογές. Στη ραδιοεπικοινωνία, που χρησιμοποιείται σε ραδιοφωνικές και τηλεοπτικές εκπομπές, κινητά τηλέφωνα, αμφίδρομα ραδιόφωνα, ασύρματη δικτύωση και δορυφορική επικοινωνία μεταξύ πολλών άλλων χρήσεων, τα ραδιοκύματα χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά πληροφοριών διαστήματος από πομπό σε δέκτη, διαμορφώνοντας το ραδιοφωνικό σήμα (εντυπωσιάζοντας ένα σήμα πληροφοριών στο ραδιοκύμα μεταβάλλοντας κάποια πτυχή του κύματος) στον πομπό. Στο ραντάρ, που χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό και την παρακολούθηση αντικειμένων όπως αεροσκάφη, πλοία, διαστημόπλοια και πυραύλους, μια δέσμη ραδιοκυμάτων που εκπέμπονται από έναν πομπό ραντάρ αντανακλά το αντικείμενο-στόχο και τα ανακλώμενα κύματα αποκαλύπτουν τη θέση του αντικειμένου. Σε συστήματα ραδιοπλοήγησης, όπως το GPS και το VOR, ένας κινητός δέκτης λαμβάνει ραδιοσήματα από ραδιοφάρους πλοήγησης της οποίας η θέση είναι γνωστή, και μετρώντας ακριβώς τον χρόνο άφιξης των ραδιοκυμάτων, ο δέκτης μπορεί να υπολογίσει τη θέση του στη Γη. Σε συσκευές ασύρματου τηλεχειριστηρίου, όπως drones, ανοιχτές πόρτες γκαράζ και συστήματα εισόδου χωρίς κλειδί, τα ραδιοσήματα που μεταδίδονται από μια συσκευή ελέγχου ελέγχουν τις ενέργειες μιας απομακρυσμένης συσκευής.

Οι εφαρμογές ραδιοκυμάτων που δεν περιλαμβάνουν μετάδοση κυμάτων σε σημαντικές αποστάσεις, όπως η θέρμανση RF που χρησιμοποιείται σε βιομηχανικές διεργασίες και σε φούρνους μικροκυμάτων και ιατρικές χρήσεις όπως οι μηχανές διαθερμίας και μαγνητικής τομογραφίας, συνήθως δεν ονομάζονται ραδιόφωνο. Το ουσιαστικό ραδιόφωνο χρησιμοποιείται επίσης για να σημαίνει ραδιοφωνικό δέκτη εκπομπής.

Τα ραδιοκύματα εντοπίστηκαν για πρώτη φορά και μελετήθηκαν από τον Γερμανό φυσικό Heinrich Hertz το 1886. Οι πρώτοι πρακτικοί πομποί και δέκτες ραδιοφώνου αναπτύχθηκαν γύρω στο 1895-6 από τον Ιταλό Guglielmo Marconi και το ραδιόφωνο άρχισε να χρησιμοποιείται εμπορικά γύρω στο 1900. Για να αποφευχθεί η παρέμβαση μεταξύ των χρηστών, το Η εκπομπή ραδιοκυμάτων ρυθμίζεται αυστηρά από το νόμο, συντονίζεται από έναν διεθνή οργανισμό που ονομάζεται Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών (ITU), ο οποίος εκχωρεί ζώνες συχνοτήτων στο ραδιοφάσμα για διαφορετικές χρήσεις.

Τα ραδιοκύματα ακτινοβολούνται από ηλεκτρικά φορτία που υποβάλλονται σε επιτάχυνση. Παράγονται τεχνητά με χρονικά μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά ρεύματα, αποτελούμενα από ηλεκτρόνια που ρέουν μπρος-πίσω σε έναν μεταλλικό αγωγό που ονομάζεται κεραία, επιταχύνοντας έτσι. Κατά τη μετάδοση, ένας πομπός παράγει εναλλασσόμενο ρεύμα ραδιοσυχνοτήτων που εφαρμόζεται σε κεραία. Η κεραία εκπέμπει την ισχύ στο ρεύμα ως ραδιοκύματα. Όταν τα κύματα χτυπούν την κεραία ενός ραδιοφωνικού δέκτη, ωθούν τα ηλεκτρόνια στο μέταλλο εμπρός και πίσω, προκαλώντας ένα μικρό εναλλασσόμενο ρεύμα. Ο ραδιοφωνικός δέκτης που είναι συνδεδεμένος στην κεραία λήψης ανιχνεύει αυτό το ταλαντούμενο ρεύμα και το ενισχύει.

Καθώς ταξιδεύουν μακρύτερα από την κεραία εκπομπής, τα ραδιοκύματα εξαπλώνονται έτσι η ένταση του σήματος τους (ένταση σε watt ανά τετραγωνικό μέτρο) μειώνεται, έτσι οι ραδιοφωνικές μεταδόσεις μπορούν να ληφθούν μόνο σε ένα περιορισμένο εύρος του πομπού, η απόσταση ανάλογα με την ισχύ του πομπού, μοτίβο ακτινοβολίας κεραίας, ευαισθησία δέκτη, επίπεδο θορύβου και παρουσία εμποδίων μεταξύ πομπού και δέκτη. Μια πανκατευθυντική κεραία μεταδίδει ή λαμβάνει ραδιοκύματα προς όλες τις κατευθύνσεις, ενώ μια κεραία κατευθυντικής ή υψηλής απόδοσης μεταδίδει ραδιοκύματα σε μια δέσμη σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση ή δέχεται κύματα από μία μόνο κατεύθυνση.

Τα ραδιοκύματα ταξιδεύουν μέσω κενού στην ταχύτητα του φωτός και στον αέρα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός, έτσι το μήκος κύματος ενός ραδιοκυμάτων, η απόσταση σε μέτρα μεταξύ γειτονικών κορυφών του κύματος, είναι αντιστρόφως ανάλογη της συχνότητάς του.

Οι άλλοι τύποι ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων εκτός από τα ραδιοκύματα. υπέρυθρο, ορατό φως, υπεριώδες, ακτίνες Χ και ακτίνες γάμμα, είναι επίσης σε θέση να μεταφέρουν πληροφορίες και να χρησιμοποιούνται για επικοινωνία. Η ευρεία χρήση ραδιοκυμάτων για τηλεπικοινωνίες οφείλεται κυρίως στις επιθυμητές ιδιότητες διάδοσης που απορρέουν από το μεγάλο μήκος κύματος τους. Τα ραδιοκύματα έχουν την ικανότητα να διέρχονται από την ατμόσφαιρα, το φύλλωμα και τα περισσότερα δομικά υλικά και με περίθλαση μπορεί να κάμπτεται γύρω από εμπόδια και σε αντίθεση με άλλα ηλεκτρομαγνητικά κύματα τείνουν να είναι διάσπαρτα παρά να απορροφώνται από αντικείμενα μεγαλύτερα από το μήκος κύματος τους.

Ένα διαμορφωμένο ραδιοκύμα, που μεταφέρει ένα σήμα πληροφοριών, καταλαμβάνει μια σειρά συχνοτήτων. Δείτε το διάγραμμα. Οι πληροφορίες (διαμόρφωση) σε ένα ραδιοφωνικό σήμα συνήθως συγκεντρώνονται σε στενές ζώνες συχνοτήτων που ονομάζονται πλευρικές ζώνες (SB) ακριβώς πάνω και κάτω από τη συχνότητα φορέα. Το πλάτος σε hertz του εύρους συχνοτήτων που καταλαμβάνει το ραδιοφωνικό σήμα, η υψηλότερη συχνότητα μείον τη χαμηλότερη συχνότητα, ονομάζεται εύρος ζώνης (BW). Για κάθε δεδομένη αναλογία σήματος προς θόρυβο, ένα εύρος ζώνης μπορεί να μεταφέρει την ίδια ποσότητα πληροφοριών (ρυθμός δεδομένων σε bits ανά δευτερόλεπτο) ανεξάρτητα από το πού βρίσκεται το φάσμα ραδιοσυχνοτήτων, οπότε το εύρος ζώνης είναι ένα μέτρο μεταφοράς πληροφοριών χωρητικότητα. Το εύρος ζώνης που απαιτείται από μια ραδιομετάδοση εξαρτάται από το ρυθμό δεδομένων των πληροφοριών που αποστέλλονται (σήμα διαμόρφωσης) και από τη φασματική απόδοση της μεθόδου διαμόρφωσης που χρησιμοποιείται. πόσα δεδομένα μπορεί να μεταδώσει σε κάθε κιλό εύρους ζώνης. Διαφορετικοί τύποι σημάτων πληροφοριών που μεταφέρονται μέσω ραδιοφώνου έχουν διαφορετικούς ρυθμούς δεδομένων. Για παράδειγμα, ένα σήμα τηλεόρασης (βίντεο) έχει μεγαλύτερο ρυθμό δεδομένων από ένα σήμα ήχου.

Το ραδιοφάσμα, το συνολικό εύρος ραδιοσυχνοτήτων που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επικοινωνία σε μια δεδομένη περιοχή, είναι ένας περιορισμένος πόρος. Κάθε ραδιοφωνική μετάδοση καταλαμβάνει ένα μέρος του συνολικού διαθέσιμου εύρους ζώνης. Το εύρος ζώνης ραδιοφώνου θεωρείται οικονομικό αγαθό που έχει χρηματικό κόστος και αυξάνει τη ζήτηση. Σε ορισμένα μέρη του ραδιοφάσματος, το δικαίωμα χρήσης ζώνης συχνοτήτων ή ακόμη και ενός μεμονωμένου ραδιοφωνικού καναλιού αγοράζεται και πωλείται για εκατομμύρια δολάρια. Υπάρχει λοιπόν ένα κίνητρο για χρήση τεχνολογίας για την ελαχιστοποίηση του εύρους ζώνης που χρησιμοποιείται από τις ραδιοφωνικές υπηρεσίες.

Τα τελευταία χρόνια υπήρξε μια μετάβαση από αναλογικές σε ψηφιακές τεχνολογίες ραδιοφωνικής μετάδοσης. Μέρος αυτού του λόγου είναι ότι η ψηφιακή διαμόρφωση μπορεί συχνά να μεταδίδει περισσότερες πληροφορίες (μεγαλύτερο ρυθμό δεδομένων) σε ένα δεδομένο εύρος ζώνης από την αναλογική διαμόρφωση, χρησιμοποιώντας αλγόριθμους συμπίεσης δεδομένων, οι οποίοι μειώνουν τον πλεονασμό στα δεδομένα που θα σταλούν και πιο αποτελεσματική διαμόρφωση. Άλλοι λόγοι για τη μετάβαση είναι ότι η ψηφιακή διαμόρφωση έχει μεγαλύτερη ασυλία θορύβου από την αναλογική, τα ψηφιακά τσιπ επεξεργασίας σήματος έχουν περισσότερη ισχύ και ευελιξία από τα αναλογικά κυκλώματα και μια μεγάλη ποικιλία τύπων πληροφοριών μπορεί να μεταδοθεί χρησιμοποιώντας την ίδια ψηφιακή διαμόρφωση.

Επειδή είναι ένας σταθερός πόρος που έχει ζήτηση από έναν αυξανόμενο αριθμό χρηστών, το ραδιοφάσμα έχει γίνει ολοένα και πιο κορεσμένο τις τελευταίες δεκαετίες και η ανάγκη να το χρησιμοποιήσει πιο αποτελεσματικά οδηγεί πολλές πρόσθετες ραδιοφωνικές καινοτομίες, όπως τα συστήματα ραδιοσυχνοτήτων, το ραδιοφάσμα (εξαιρετικά ευρυζωνική) μετάδοση, επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων, διαχείριση δυναμικού φάσματος, συγκέντρωση συχνοτήτων και γνωστικό ραδιόφωνο.

Η μετάδοση είναι η μονόδρομη μετάδοση πληροφοριών από έναν πομπό ραδιοφώνου σε δέκτες που ανήκουν σε κοινό. Δεδομένου ότι τα ραδιοκύματα γίνονται πιο αδύναμα με την απόσταση, ένας ραδιοφωνικός σταθμός μπορεί να ληφθεί μόνο σε περιορισμένη απόσταση από τον πομπό του. Τα συστήματα που μεταδίδουν από δορυφόρους μπορούν γενικά να λαμβάνονται σε ολόκληρη τη χώρα ή την ήπειρο. Το παλαιότερο επίγειο ραδιόφωνο και τηλεόραση πληρώνεται από εμπορικές διαφημίσεις ή κυβερνήσεις. Σε συστήματα συνδρομής όπως δορυφορική τηλεόραση και δορυφορικό ραδιόφωνο, ο πελάτης καταβάλλει μηνιαία χρέωση. Σε αυτά τα συστήματα το ραδιοφωνικό σήμα είναι κρυπτογραφημένο και μπορεί να αποκρυπτογραφηθεί μόνο από τον δέκτη, ο οποίος ελέγχεται από την εταιρεία και μπορεί να απενεργοποιηθεί εάν ο πελάτης δεν πληρώσει τον λογαριασμό του.

Η μετάδοση χρησιμοποιεί διάφορα μέρη του ραδιοφάσματος, ανάλογα με τον τύπο των μεταδιδόμενων σημάτων και το επιθυμητό κοινό-στόχο. Τα σήματα μεγάλου κύματος και μεσαίου κύματος μπορούν να παρέχουν αξιόπιστη κάλυψη περιοχών σε απόσταση αρκετών εκατοντάδων χιλιομέτρων, αλλά έχουν πιο περιορισμένη ικανότητα μεταφοράς πληροφοριών και, επομένως, λειτουργούν καλύτερα με ηχητικά σήματα (ομιλία και μουσική), και η ποιότητα του ήχου μπορεί να υποβαθμιστεί από ραδιοφωνικό θόρυβο από φυσικό και τεχνητό πηγές. Οι ζώνες βραχέων κυμάτων έχουν μεγαλύτερο δυναμικό εύρος, αλλά υπόκεινται περισσότερο σε παρεμβολές από απομακρυσμένους σταθμούς και σε διαφορετικές ατμοσφαιρικές συνθήκες που επηρεάζουν τη λήψη.

Στη ζώνη πολύ υψηλής συχνότητας, μεγαλύτερη από 30 megahertz, η ατμόσφαιρα της Γης έχει μικρότερη επίδραση στο εύρος των σημάτων και η διάδοση της οπτικής γωνίας γίνεται ο βασικός τρόπος. Αυτές οι υψηλότερες συχνότητες επιτρέπουν το μεγάλο εύρος ζώνης που απαιτείται για την τηλεοπτική μετάδοση. Δεδομένου ότι οι φυσικές και τεχνητές πηγές θορύβου είναι λιγότερο παρούσες σε αυτές τις συχνότητες, είναι δυνατή η μετάδοση ήχου υψηλής ποιότητας, χρησιμοποιώντας διαμόρφωση συχνότητας.

Σε αυτήν τη σελίδα μπορείτε να κατεβάσετε δωρεάν εικόνες PNG: Δωρεάν λήψη εικόνων PNG