Радиопередача или прием электромагнитного излучения в радиочастотном диапазоне. Этот термин обычно применяется также к используемому оборудованию, особенно к радиоприемнику.
Использование радиоволн
Основное назначение радио-передавать информацию из одного места в другое через промежуточные среды (например, воздух, пространство, непроводящие материалы) без проводов. Радио используется не только для передачи звуковых и телевизионных сигналов, но и для передачи данных в кодированном виде. В виде радара он используется также для отправки сигналов и сбора их отражений от объектов на своем пути. Радиосигналы дальнего действия позволяют астронавтам общаться с землей с Луны и передавать информацию с космических зондов, когда они путешествуют к далеким планетам. Для навигации судов и самолетов широко используются радиоволны, радиокомпас (или пеленгатор), радио временные сигналы. Радиосигналы, посылаемые со спутников глобального позиционирования, также могут быть использованы специальными приемниками для точного определения местоположения (см. навигационный спутник). Цифровое радио, как спутниковое, так и наземное, обеспечивает улучшенную четкость и громкость звука. Различные устройства дистанционного управления, включая системы управления ракетами и искусственными спутниками и автоматические клапаны в трубопроводах, активируются радиосигналами. Развитие транзистора и других микроэлектронных устройств привело к созданию портативных передатчиков и приемников. Сотовые и беспроводные телефоны на самом деле являются радиопередатчиками. Многие телефонные звонки обычно передаются по радио, а не по проводам; некоторые передаются по радио на спутники-ретрансляторы. Некоторые небесные тела и межзвездные газы излучают относительно сильные радиоволны, которые наблюдаются с помощью радиотелескопов, состоящих из очень чувствительных приемников и больших направленных антенн.
Передача и прием радиоволн
Для распространения и перехвата радиоволн используются передатчик и приемник. Радиоволна действует как носитель несущих информацию сигналов; информация может быть закодирована непосредственно на волне путем периодического прерывания ее передачи (как в точечном телеграфе) или запечатлена на ней процессом, называемым модуляцией. Фактическая информация в модулированном сигнале содержится в его боковых полосах или частотах, добавленных к несущей волне, а не в самой несущей волне. Два наиболее распространенных типа модуляции, используемых в радио, - это амплитудная модуляция (AM) и частотная модуляция (FM). Частотная модуляция минимизирует шум и обеспечивает большую точность, чем амплитудная модуляция, которая является более старым методом вещания. И АМ, и ЧМ являются аналоговыми системами передачи, то есть они обрабатывают звуки в непрерывно меняющиеся паттерны электрических сигналов, которые напоминают звуковые волны. Цифровое радио использует систему передачи, в которой сигналы распространяются в виде дискретных импульсов напряжения, то есть в виде паттернов чисел; перед передачей аналоговый аудиосигнал преобразуется в цифровой сигнал, который может передаваться в диапазоне частот AM или FM. Цифровое радиовещание обеспечивает прием и воспроизведение компакт-дисков в FM-диапазоне и прием и воспроизведение FM-качества в AM-диапазоне.
В своей наиболее распространенной форме радио используется для передачи звуков (голос и музыка) и изображений (телевидение). Звуки и изображения преобразуются в электрические сигналы микрофоном (звуки) или видеокамерой (изображения), усиливаются и используются для модуляции несущей волны, генерируемой генераторной цепью в передатчике. Модулированная несущая также усиливается, а затем подается на антенну, которая преобразует электрические сигналы в электромагнитные волны для излучения в космос. Такие волны излучаются со скоростью света и передаются не только по прямой видимости, но и по отклонению от ионосферы.
Приемные антенны перехватывают часть этого излучения, преобразуют его обратно в форму электрических сигналов и подают в приемник. Наиболее эффективной и распространенной схемой радиочастотной селекции и усиления, используемой в радиоприемниках, является супергетеродин. В этой системе входящие сигналы смешиваются с сигналом от локального генератора для получения промежуточных частот (ПЧ), которые равны арифметической сумме и разности входящих и локальных частот. Одна из этих частот применяется к усилителю. Поскольку усилитель IF работает на одной частоте, а именно на промежуточной частоте, он может быть построен для оптимальной селективности и усиления. Регулятор настройки на радиоприемнике регулирует частоту местного генератора. Если входящие сигналы находятся выше порога чувствительности приемника и, если приемник настроен на частоту сигнала, он усилит сигнал и подаст его в цепи, которые его демодулируют, то есть отделят саму сигнальную волну от несущей.
Существуют определенные различия между АМ-и FM-приемниками. В АМ-передаче несущая волна постоянна по частоте и изменяется по амплитуде (силе) в соответствии со звуками, присутствующими в микрофоне; в ЧМ несущая постоянна по амплитуде и изменяется по частоте. Поскольку шум, влияющий на радиосигналы, частично, но не полностью, проявляется в колебаниях амплитуды, широкополосные FM-приемники по своей природе менее чувствительны к шуму. В FM-приемнике каскады ограничителя и дискриминатора представляют собой схемы, реагирующие исключительно на изменения частоты. Другие ступени FM-приемника аналогичны ступеням AM-приемника, но требуют большей осторожности при проектировании и сборке, чтобы в полной мере использовать преимущества FM. FM также используется в телевизионных звуковых системах. Как в радио -, так и в телевизионных приемниках, как только основные сигналы отделены от несущей волны, они подаются на громкоговоритель или устройство отображения (обычно электронно-лучевую трубку), где они преобразуются в звуковые и визуальные образы соответственно.
Развитие радиотехники
Радио основано на исследованиях Джеймса Клерка Максвелла, разработавшего математическую теорию электромагнитных волн, и Генриха Герца, создавшего аппарат для их генерации и обнаружения. Гульельмо Маркони, признавая возможность использования этих волн для системы беспроводной связи, продемонстрировал (1895) беспроволочный телеграф, используя в качестве передатчика катушку искры Герца и когерер Эдуарда Бранли (радиоприемник, в котором проводимость между двумя проводниками улучшается за счет прохождения высокочастотного тока) в качестве первого радиоприемника. По мере совершенствования оборудования эффективная дальность действия этой системы увеличивалась, и в 1901 году Маркони удалось отправить букву S через Атлантический океан с помощью азбуки Морзе. В 1904 году сэр Джон А. Флеминг разработал первую вакуумную электронную трубку, которая была способна обнаруживать радиоволны электронным способом. Два года спустя ли де Форест изобрел аудион, разновидность триода, или трехэлементной трубки, которая не только улавливала радиоволны, но и усиливала их.
Радиотелефония-передача музыки и речи—также началась в 1906 году с работ Реджинальда Фессидена и Эрнста Ф. В. Александерсона, но только после того, как Эдвин Х. Армстронг запатентовал (1913) схему регенеративного приемника, дальний радиоприемник стал практичным. Основные разработки в области радиосвязи первоначально предназначались для связи между судном и берегом. После создания (1920) станции KDKA в Питтсбурге, штат Пенсильвания, первой коммерческой вещательной станции в Соединенных Штатах, технические усовершенствования в отрасли возросли, как и популярность радио. В 1926 году была создана первая радиовещательная сеть, открывшая золотой век радио. Как правило, приписывают создание первой современной широкополосной FM-системы, Армстронг построил и управлял первым FM-радио станции, KE2XCC, в 1938 году наименее дорогой формой развлечения во время Великой Депрессии, радиоприемник стал стандартным предметом интерьера, особенно в Соединенных Штатах. Последующие исследования привели к бесчисленным техническим усовершенствованиям и таким приложениям, как радио-факсимильная связь, радар и телевидение. Последние радикально изменили радиопрограммы, и 1940-50-е годы стали свидетелями миграции самых популярных комедийных и драматических шоу с радио на телевидение. Радиопрограммы стали в основном музыкой и новостями и, в меньшей степени, ток-шоу. На рубеже веков в Европе (1998 год) и в Соединенных Штатах (2000 год) началось потенциальное возрождение радио, когда мобильное цифровое радио вышло на рынок со спутниковой подпиской. Два года спустя в Соединенных Штатах была открыта наземная служба подписки на цифровое радио.
Радиоприемники, объединяющие передатчики и приемники, в настоящее время широко используются для связи. Полиция, Вооруженные силы и различные предприятия обычно используют такие радиоприемники для поддержания связи с рассеянными отдельными лицами или группами. Радиоприемники Citizens band (CB), двухсторонние радиоприемники, работающие на частотах около 27 мегагерц, наиболее часто используемые в транспортных средствах для связи во время путешествий, стали популярными в 1970-х годах. Сотовые телефоны, несмотря на название, являются еще одной популярной формой радио, используемой для связи.
