วิทยุเป็นเทคโนโลยีการส่งสัญญาณและการสื่อสารโดยใช้คลื่นวิทยุ คลื่นวิทยุเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของความถี่ระหว่าง 30 เฮิร์ตซ์ (Hz) และ 300 กิกะเฮิร์ตซ์ (GHz) พวกเขาสร้างขึ้นโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่าเครื่องส่งสัญญาณที่เชื่อมต่อกับเสาอากาศซึ่งแผ่คลื่นและรับโดยเครื่องรับวิทยุที่เชื่อมต่อกับเสาอากาศอื่น วิทยุใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีที่ทันสมัยในการสื่อสารทางวิทยุเรดาร์นำทางวิทยุการควบคุมระยะไกลการตรวจจับระยะไกลและการใช้งานอื่น ๆ ในการสื่อสารทางวิทยุที่ใช้ในการกระจายเสียงวิทยุและโทรทัศน์โทรศัพท์มือถือวิทยุสองทางเครือข่ายไร้สายและการสื่อสารผ่านดาวเทียมในการใช้งานอื่น ๆ อีกมากมายคลื่นวิทยุถูกนำมาใช้เพื่อส่งข้อมูลข้ามพื้นที่จากเครื่องส่งสัญญาณไปยังเครื่องรับโดยการปรับสัญญาณวิทยุ (การสร้างความประทับใจให้กับสัญญาณข้อมูลในคลื่นวิทยุโดยการเปลี่ยนมุมมองบางอย่างของคลื่น) ในเครื่องส่งสัญญาณ ในเรดาร์ใช้เพื่อค้นหาและติดตามวัตถุเช่นเครื่องบินเรือยานอวกาศและขีปนาวุธลำแสงคลื่นวิทยุที่ปล่อยออกมาจากเครื่องส่งสัญญาณเรดาร์จะสะท้อนวัตถุเป้าหมายออกและคลื่นสะท้อนจะเผยตำแหน่งของวัตถุ ในระบบนำทางด้วยคลื่นวิทยุเช่น GPS และ VOR ตัวรับสัญญาณโทรศัพท์มือถือจะรับสัญญาณวิทยุจากสัญญาณบีคอนการนำทางที่ทราบตำแหน่งและโดยการวัดเวลาการมาถึงที่แม่นยำของคลื่นวิทยุที่ผู้รับสามารถคำนวณตำแหน่งบนโลกได้ ในอุปกรณ์ควบคุมระยะไกลวิทยุไร้สายเช่นโดรนตัวเปิดประตูโรงรถและระบบกุญแจแบบไร้สายสัญญาณวิทยุที่ส่งจากอุปกรณ์ควบคุมจะควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ระยะไกล

การใช้คลื่นวิทยุที่ไม่เกี่ยวข้องกับการส่งคลื่นในระยะทางที่มีนัยสำคัญเช่นการให้ความร้อนด้วยคลื่นความถี่วิทยุที่ใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมและเตาอบไมโครเวฟและการใช้ทางการแพทย์เช่นเครื่อง diathermy และ MRI มักไม่เรียกว่าวิทยุ คำนามวิทยุยังใช้เพื่อหมายถึงเครื่องรับวิทยุออกอากาศ

คลื่นวิทยุถูกค้นพบครั้งแรกและศึกษาโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Heinrich Hertz ในปี 1886 เครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณวิทยุตัวแรกได้รับการพัฒนารอบปี 1895-6 โดย Guglielmo Marconi จากอิตาลีและวิทยุเริ่มใช้ในเชิงพาณิชย์ราวปี 1900 เพื่อป้องกันการรบกวนระหว่างผู้ใช้ การปล่อยคลื่นวิทยุถูกควบคุมโดยกฎหมายอย่างเข้มงวดโดยหน่วยงานระหว่างประเทศที่เรียกว่า International Telecommunications Union (ITU) ซึ่งจัดสรรคลื่นความถี่ในคลื่นวิทยุสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน

คลื่นวิทยุแผ่ออกมาจากประจุไฟฟ้าที่อยู่ระหว่างการเร่งความเร็ว พวกมันถูกสร้างขึ้นตามเวลาที่กระแสไฟฟ้าแปรเปลี่ยนไปประกอบไปด้วยอิเล็กตรอนที่ไหลไปมาในตัวนำโลหะที่เรียกว่าเสาอากาศดังนั้นจึงเร่ง ในการส่งสัญญาณเครื่องส่งสัญญาณจะสร้างกระแสสลับของความถี่วิทยุซึ่งใช้กับเสาอากาศ เสาอากาศแผ่พลังงานในปัจจุบันเป็นคลื่นวิทยุ เมื่อคลื่นกระทบเสาอากาศของเครื่องรับวิทยุพวกมันจะผลักอิเล็กตรอนเข้ากับโลหะไปมาทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าสลับกันเล็กน้อย เครื่องรับวิทยุที่เชื่อมต่อกับเสาอากาศรับจะตรวจจับกระแสสั่นและขยายสัญญาณ

ขณะที่พวกเขาเดินทางไกลจากเสาอากาศส่งสัญญาณคลื่นวิทยุกระจายออกไปดังนั้นความแรงของสัญญาณ (ความเข้มของวัตต์ต่อตารางเมตร) จึงลดลงดังนั้นการส่งสัญญาณวิทยุสามารถรับได้ในระยะ จำกัด ของเครื่องส่งสัญญาณระยะทางขึ้นอยู่กับกำลังส่ง รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศความไวของตัวรับระดับเสียงและการมีสิ่งกีดขวางระหว่างตัวส่งและตัวรับ เสาอากาศรอบทิศทางจะส่งหรือรับคลื่นวิทยุในทุกทิศทางขณะที่เสาอากาศทิศทางหรือเสาอากาศกำลังสูงจะส่งคลื่นวิทยุในลำแสงในทิศทางใดทิศทางหนึ่งหรือรับคลื่นจากทิศทางเดียวเท่านั้น

คลื่นวิทยุเคลื่อนที่ผ่านสุญญากาศที่ความเร็วแสงและในอากาศที่อยู่ใกล้กับความเร็วแสงมากดังนั้นความยาวคลื่นของคลื่นวิทยุระยะห่างเป็นเมตรระหว่างยอดของคลื่นที่อยู่ติดกันนั้นแปรผกผันกับความถี่ของคลื่น

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทอื่นนอกจากคลื่นวิทยุ รังสีอินฟราเรดแสงที่มองเห็นได้รังสีอัลตราไวโอเลตรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาสามารถนำข้อมูลและใช้สำหรับการสื่อสาร การใช้คลื่นวิทยุในวงกว้างเพื่อการโทรคมนาคมส่วนใหญ่เกิดจากคุณสมบัติการแพร่กระจายที่ต้องการซึ่งเกิดจากความยาวคลื่นขนาดใหญ่ คลื่นวิทยุมีความสามารถในการผ่านชั้นบรรยากาศใบไม้และวัสดุก่อสร้างส่วนใหญ่และโดยการเลี้ยวเบนสามารถโค้งงอสิ่งกีดขวางและไม่เหมือนกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอื่น ๆ ที่พวกมันมีแนวโน้มที่จะกระจัดกระจายแทนที่จะดูดซับโดยวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่าความยาวคลื่น

คลื่นวิทยุที่ผ่านการมอดูเลตซึ่งมีสัญญาณข้อมูลอยู่นั้นใช้ช่วงความถี่หนึ่งช่วง ดูแผนภาพ ข้อมูล (การปรับ) ในสัญญาณวิทยุมักจะกระจุกตัวอยู่ในย่านความถี่แคบที่เรียกว่า sidebands (SB) เหนือและใต้ความถี่พาหะ ความกว้างเป็นเฮิร์ตซของช่วงความถี่ที่สัญญาณวิทยุครอบครองซึ่งความถี่สูงสุดลบด้วยความถี่ต่ำสุดเรียกว่าแบนด์วิดท์ (BW) สำหรับอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนใด ๆ ปริมาณแบนด์วิธสามารถนำมาซึ่งจำนวนข้อมูลเท่ากัน (อัตราข้อมูลเป็นบิตต่อวินาที) โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งของคลื่นความถี่วิทยุที่ตั้งอยู่ดังนั้นแบนด์วิดท์จึงเป็นเครื่องวัดการรับส่งข้อมูล ความจุ แบนด์วิดท์ที่ต้องการโดยการส่งสัญญาณวิทยุขึ้นอยู่กับอัตราการส่งข้อมูล (สัญญาณมอดูเลต) ที่ส่งและประสิทธิภาพเชิงสเปกตรัมของวิธีการมอดูเลตที่ใช้ ปริมาณข้อมูลที่สามารถส่งได้ในแบนด์วิดท์แต่ละกิโลเฮิร์ตซ์ สัญญาณข้อมูลประเภทต่าง ๆ ที่ดำเนินการโดยวิทยุนั้นมีอัตราข้อมูลที่แตกต่าง ตัวอย่างเช่นสัญญาณโทรทัศน์ (วิดีโอ) มีอัตราการส่งข้อมูลมากกว่าสัญญาณเสียง

คลื่นความถี่วิทยุช่วงความถี่วิทยุทั้งหมดที่สามารถใช้ในการสื่อสารในพื้นที่ที่กำหนดเป็นทรัพยากรที่มี จำกัด การส่งสัญญาณวิทยุแต่ละครั้งจะใช้แบนด์วิดท์ทั้งหมดที่มี แบนด์วิดธ์วิทยุถือได้ว่าเป็นสินค้าทางเศรษฐกิจที่มีต้นทุนทางการเงินและมีความต้องการเพิ่มขึ้น ในบางส่วนของคลื่นความถี่วิทยุสิทธิ์ในการใช้คลื่นความถี่หรือแม้กระทั่งสถานีวิทยุเดียวถูกซื้อและขายในราคาหลายล้านดอลลาร์ ดังนั้นจึงมีแรงจูงใจที่จะใช้เทคโนโลยีเพื่อลดแบนด์วิดท์ที่ใช้โดยบริการวิทยุ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการเปลี่ยนจากเทคโนโลยีการส่งสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิตอล ส่วนหนึ่งของเหตุผลนี้คือการมอดูเลตแบบดิจิทัลสามารถส่งข้อมูลเพิ่มเติม (อัตราข้อมูลที่มากกว่า) ในแบนด์วิดท์ที่กำหนดมากกว่าการมอดูเลตแบบอะนาล็อกโดยใช้อัลกอริทึมการบีบอัดข้อมูลซึ่งลดความซ้ำซ้อนของข้อมูลที่จะส่ง เหตุผลอื่น ๆ สำหรับการเปลี่ยนแปลงคือการมอดูเลตแบบดิจิตอลมีภูมิคุ้มกันเสียงรบกวนมากกว่าแบบอะนาล็อกชิพประมวลผลสัญญาณดิจิตอลมีพลังและความยืดหยุ่นมากกว่าวงจรแบบอะนาล็อกและสามารถส่งข้อมูลประเภทต่าง ๆ ได้โดยใช้การมอดูเลตแบบดิจิตอลเดียวกัน

เนื่องจากเป็นทรัพยากรคงที่ซึ่งเป็นที่ต้องการของผู้ใช้จำนวนมากขึ้นคลื่นวิทยุจึงแออัดมากขึ้นในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาและความต้องการใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นก็คือการขับเคลื่อนนวัตกรรมทางวิทยุเพิ่มเติมเช่นระบบวิทยุแบบกระจาย การส่งสัญญาณ (อัลตร้าไวด์แบนด์) การใช้ความถี่ซ้ำการจัดการสเปกตรัมแบบไดนามิกการรวมความถี่และวิทยุความรู้ความเข้าใจ

การออกอากาศเป็นการส่งข้อมูลทางเดียวจากเครื่องส่งสัญญาณวิทยุไปยังเครื่องรับที่เป็นของผู้ชมสาธารณะ เนื่องจากคลื่นวิทยุเริ่มอ่อนแอลงตามระยะทางสถานีวิทยุสามารถรับสัญญาณได้ในระยะทางที่ จำกัด ของเครื่องส่งสัญญาณ ระบบที่ออกอากาศจากดาวเทียมโดยทั่วไปสามารถรับได้ทั่วทั้งประเทศหรือทวีป วิทยุและโทรทัศน์ภาคพื้นดินที่เก่ากว่าจ่ายให้โดยการโฆษณาเชิงพาณิชย์หรือรัฐบาล ในระบบสมัครสมาชิกเช่นโทรทัศน์ดาวเทียมและวิทยุดาวเทียมลูกค้าจ่ายค่าบริการรายเดือน ในระบบเหล่านี้สัญญาณวิทยุจะถูกเข้ารหัสและสามารถถอดรหัสโดยผู้รับซึ่งถูกควบคุมโดย บริษัท และสามารถปิดการใช้งานได้หากลูกค้าไม่ชำระเงิน

การออกอากาศใช้คลื่นความถี่วิทยุหลายส่วนขึ้นอยู่กับประเภทของสัญญาณที่ส่งและกลุ่มเป้าหมายที่ต้องการ สัญญาณคลื่นยาวและคลื่นกลางสามารถให้การครอบคลุมพื้นที่ที่เชื่อถือได้ในระยะหลายร้อยกิโลเมตร แต่มีขีดความสามารถในการรับส่งข้อมูลที่ จำกัด และทำงานได้ดีที่สุดกับสัญญาณเสียง (คำพูดและดนตรี) และคุณภาพเสียงสามารถลดลงโดยเสียงวิทยุจากธรรมชาติและเทียม แหล่งที่มา คลื่นวิทยุคลื่นสั้นมีช่วงที่มีศักยภาพมากขึ้น แต่อาจถูกรบกวนจากสถานีไกลและสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงซึ่งส่งผลต่อการรับสัญญาณ

ในย่านความถี่สูงที่สูงกว่า 30 เมกะเฮิรตซ์ชั้นบรรยากาศของโลกมีผลต่อช่วงของสัญญาณน้อยกว่าและการแพร่กระจายของสายตาจะกลายเป็นโหมดหลัก ความถี่ที่สูงขึ้นเหล่านี้อนุญาตให้ใช้แบนด์วิดท์ที่ดีสำหรับการแพร่ภาพโทรทัศน์ เนื่องจากแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนจากธรรมชาติและเสียงเทียมมีอยู่น้อยที่ความถี่เหล่านี้จึงสามารถส่งสัญญาณเสียงคุณภาพสูงได้โดยใช้การมอดูเลตความถี่

ในหน้านี้คุณสามารถดาวน์โหลดภาพ PNG ฟรี: ภาพ PNG วิทยุฟรีดาวน์โหลด