суть, принципы, модуляция, что такое радиоволна

Кто-то мечтает о новом айфоне, кто-то о машине, а кто-то о наборе деталей и новом динамике для своего радио. не так давно были времена, когда пределом мечтаний золотой молодежи был обычный транзисторный радиоприемник.

Радио было верным спутником человека весь 20-й век. Знаменитые объявления от советского информбюро, первые музыкальные передачи, настоящий прорыв в передаче информации, революция в СМИ – все это радио.

All we hear is radio Ga-Ga. В сегодняшней статье разберемся с тем, что такое радио и как оно работает.

Знаменитое “радио Га-га” из песни группы Queen – не что иное, как детский лепет сына барабанщика группы. Роджер Тейлор услышал, как ребенок бормочет и коверкает слова, а потом решил, что из этого может получиться неплохой припев для песни.

Когда-то радио было круче, чем интернет – факт. Еще один факт – без радио не будет никакого интернета. Пусть приемники слушают не так часто, радио-технологии активно развиваются и используются  в спутниковой связи, телевидении, мобильных телефонах, рациях, медицинских приборах… Короче, везде.

Суть радио в самом широком смысле:

Радио — способ беспроводной передачи данных, при котором в качестве носителя информации используется радиоволна.

Давайте же узнаем, как эта штука работает, и кто это придумал.

Попов, Маркони, Тесла?

Кем впервые была открыта радиосвязь? Говорить о конкретном изобретателе радио в принципе неправильно, так как слишком много людей в разное время сделали свой вклад в развитие этой технологии. Здесь и Томас Эдисон, и Никола Тесла, и Александр Попов, и Гульельмо Маркони, и многие другие.

Гульельмо Маркони

Интересно, что во многих странах есть свой изобретатель радио. Споры о том, кто был первым, велись долго, и на то было много причин.

В России традиционно считалось, что радио изобрел Александр Попов. Да, Попов проводил успешные эксперименты в области передачи данных начиная с 1895 года , однако его изобретение было сильно усовершенствовано и доведено «до ума» иностранными коллегами. К тому же Попов не патентовал свою работу.

Безусловно, вклад Попова в развитие радио нельзя недооценивать. Однако считать его единственным изобретателем радио неверно. Мнение, что Александр Попов изобрел радио, во многом было навязано пропагандой СССР, когда все возможные и невозможные изобретения пытались приписать советскому союзу.

Также противостояние вели Тесла и Маркони. Никола Тесла утверждал, что провел эксперименты по беспроводной передаче сигнала раньше 1896 года, когда это сделал Маркони. Однако Маркони, обладавший коммерческой жилкой, успел запатентовать изобретение первым.

Заслуга этого человека в том, что именно он смог найти прежде лишь теоретическим идеям действительно широкое практическое применение.

Настоящей сенсацией в 1901 году стала передача радиосигнала на расстояние 3200 километров. Тогда многие ученые считали, что радиоволна не может распространиться на такую дальность из-за шарообразной формы Земли.

Что такое радиоволна

Волна – это колебание. Морская волна – это колебание поверхности воды.

А радиоволна – изменение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве.

Так же как и свет, радиоволны представляют собой электромагнитное излучение. Разница лишь в частоте и длине волны. Скорость распространения радиоволны в вакууме равна примерно 300000 километров в секунду.

Ниже приведем весь спектр электромагнитных колебаний и покажем место радиоволн в нем.

Электромагнитное излучение

Радиоволна – это сигнал. То, что передает информацию. Радиоволны делятся на диапазоны: от субмиллиметровых до сверхдлинных. Для каждого диапазона волн характерны свои особенности распространения.

Например, чем больше длина волны и чем меньше частота, тем больше волна способна огибать преграды. Длинные волны огибают всю планету.

Все маяки и спасательные станции настроены на волну длиной 6 метров и частотой 500 кГц.

Средние волны подвержены поглощению и рассеиванию сильнее. Длина их распространения – около 1500 км. Короткие волны проходят небольшие расстояния, их энергия поглощается поверхностью планеты.

Прежде чем разбираться с самим радио, нужно уточнить еще несколько моментов. Как именно передается информация.

Как передается информация. Модуляция

Возьмем электромагнитную волну. Она представляет собой синусоиду, колебания векторов напряженности магнитного и электрического полей. «Где же здесь информация?» спросите вы, и в этом вопросе есть резон.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Сама по себе синусоида не несет никакой информации. Для передачи данных используется модуляция сигнала. Есть разные виды модуляций:

• амплитудная;
• фазовая;
• частотная;
• амплитудно-частотная.

Например, аббревиатура FM означает frequency modulation – частотная модуляция.

Модуляция – это изменение одного из параметров сигнала.

Частотная модуляция – это изменение частоты. Амплитудная – соответственно, амплитуды. Конечно, изменение не простое, а несущее в себе информацию.

У нас есть несущий сигнал (несущее колебание) и информационный сигнал (речь, звук, музыка). Модуляция несущего сигнала позволяет зашифровать в нем информацию. Причем параметр этого сигнала изменяется в соответствии с информационным сигналом.

Далее будем рассматривать частотную модуляцию, так как FM-радиостанции – самые популярные, а говорить приятнее о том, что привычно. При частотной модуляции сигнал не изменяется по амплитуде. В соответствии с изменениями уровня информационного сигнала меняется частота несущего колебания.

Вот как это выглядит:

Принцип работы частотной модуляции

Как работает радио

Простейший радиоприемник содержит приемник и передатчик. Передатчик должен отправить сигнал, а приемник – принять его.

При этом приемник не просто передает, а кодирует сигнал, применяя модуляцию. Передатчик также должен произвести обратное действие, то есть раскодировать сингал. И вот тогда мы получим тот же сигнал, что нам передали.

Например, вы едете в маршрутке, где водитель слушает радио «Шансон». Лето, жара, дачники, ехать еще несколько часов… В общем, красота, да и только. Но не будем отвлекаться! По радио звучит очень душевная песня.

Когда говорят «95.2 FM», подразумевают ультракороткую радиоволну с несущей частотой 95.2 Мегагерца.

Спектр ее сигнала имеет примерно такой вид. Это – информационный сигнал.

Спектр песни

Чтобы передать его на расстояние, эту информацию нужно зашифровать.  Передатчик на радиостанции отправляет несущую синусоидальную волну в пространство, проводя частотную модуляцию.

Приемник в кабине у водителя, наоборот, выделяет из пришедшего сигнала полезную составляющую. Далее сигнал отправляется на усилитель, с усилителя — на динамик. Как следствие – все счастливо путешествуют под музыку!

Зная принцип действия радио, можно при желании самостоятельно собрать радиоприемник из простых компонентов. Как это сделать с помощью картошки – узнаете из видео. Сразу скажем, сами не проверяли, но если вы попробуете — расскажите нам, как получилось. А если перед вами задачка посложнее и нужна помощь в ее решении обращайтесь в студенческий сервис.

на какой частоте, на каких волнах

Радио внезапно появилось в жизни человечества и легло в основу многих средств передачи информации, которыми люди пользуются ежедневно. Но радиопередача применяется и в своем первозданном, но доработанном виде. По какому принципу оно работает?

Краткое описание работы устройства

Радио построено на принципе беспроводной передачи данных. Радиоволна в данном случае служит в качестве носителя информации.

Радиоволна – это изменение электромагнитного поля, которое распространяется в пространстве. По своей сути радиоволны, как и свет, являются электромагнитным излучением. Разница заключается в длине волны и ее частоте.

В передающую сторону (радиопередатчик) вносится информационный сигнал (предупреждение, музыка или любой другой звук), который передается благодаря процессу модуляции частоты. Изменение параметров несущей частоты возникает из-за информационного сигнала, а модулированный сигнал распространяется в пространстве в виде радиоволн.

Стороной приема является радиоприемник, в котором волны корректируют модулированный сигнал в антенне. Фильтровая система выделяет сигнал назначенной частоты из некоторого количества передатчиков и других источников радиоволн, детектор (демодулятор) в это время акцентируется на информационный сигнал, исходящий из модулирующего. Допустимы искажения сигнала из-за влияния различных помех.

Термин «Радио» ввел физик и химик сэр Уильям Крукс в 1873 году, но использовал его для обоснования некоторых результатов своих химических экспериментов, так как до изобретения радио было еще около 20 лет.

Первый патент наподобие радио оформил стоматолог Малон Лумис в 1872 году. В 1866 году он заявил, что нашел новый метод передачи связи без проводов. В Соединенных Штатах убеждены, что изобретение радио принадлежит Дэвиду Хьюзу и Томасу Эдисону (запатентовал изобретение в 1885 году), а также Николе Тесле, который в 1891 получил патент на передающее устройство с резонанс-трансформатором. В России и странах бывшего СССР считается, что изобретение радио – заслуга Александра Степановича Попова и Якова Наркевича-Иодко.

Источник: radi0.ru

Виды радиоволн и частоты

На данный момент существует 11 видов радиоволн, рассмотрим тщательнее каждый вид.

Декамегаметровые

Декамегаметровые волны относятся к сверхдлинным (СДВ). Длина от 10000 до 100000 километров при частоте от 3 до 30 Гц, что соответствует крайне низкой частотам (КНЧ). Используются для связи с подводными лодками и геофизических исследований.

Мегаметровые

Мегаметровые волны относят к сверхдлинным (СДВ), а их длина колеблется от 1000 до 10000 километров при частоте 30-300 Гц.

Соответствует сверхнизким частотам (СНЧ).

Гектокилометровые

Гектокилометровые волны являются сверхдлинными (СДВ). Длина от 100 до 1000 километров и частота от 300 до 3000 Гц соответствует инфранизким частотам (ИНЧ). Нашли применение для передачи и приема сигнала на подводные лодки и исследованиях атмосферы.

Мириаметровые

Мириаметровые волны также называют сверхдлинными (СДВ). Длина от 10 километров до 100 километров, а частота – от 30 кГц до 3 кГц, соответствует очень низким частотам (ОНЧ). Применимы для связи с подводными лодками, службы точного времени, дальней радионавигации и грозопеленгации.

Километровые

Другое название километровых волн – длинные (ДВ). Длина – от 10 километров до 1 километра, частота – от 30 кГц до 300 кГц. Являются волнами с низкой частотой (НЧ). Значительно поглощаются ионосферой. Огибают Землю, вследствие чего основную значимость имеют приземные длинные волны. Интенсивность относительно быстро уменьшается по мере удаления от источника.

Гектометровые

Гектометровые или средние волны (СВ). Длина колеблется от 100 метров до 1 километра, а частота – от 3 МГц до 300 кГц. Их поглощает ионосфера чаще всего в дневное время, район действия определен приземной волной. В вечернее время средние волны отражаются от ионосферы, но район действия остается тот же.

Декаметровые

Декаметровые или короткие волны (КВ) распространяются благодаря ионосфере, из-за чего возле передатчика образуется зона радиомолчания. В дневное время лучше проходят волны короче (30 МГц), а ночью – длиннее (3 МГц).

Метровые

Обозначение МВ принадлежит метровым волнам, которые относятся к ультракоротким. Длина волны от 10 до 1 метра, частота колеблется от 30 до 300 МГц, соответствует очень высоким частотам (ОВЧ). Применяются в радиолокации, телевидении, радиовещании, радиосвязи.

Дециметровые

Дециметровые волны обозначены ДМВ, относятся так же, как и метровые, к ультракоротким. Длина колеблет от 1 метра до 10 сантиметров, частота – от 300 МГц до 3 ГГц. Данная частота соответствует ультравысоким частотам (УВЧ). Дециметровые радиоволны нашли применение в сотовой связи, беспроводном интернете (Wi-Fi), радиолокации, радиорелейной связи и телевещании.

Сантиметровые

Сантиметровые волны (СМВ) является ультракороткими. Длина колеблется от 10 сантиметра до 1 сантиметра. Частота в диапазоне от 3 ГГц до 30 ГГц, соответствует сверхвысоким частотам (СВЧ). При частоте 5,8 ГГц данные волны находят свое применение в радиоуправляемом авиамоделизме, цель которой – пилотирование по изображению видеокамеры. Используется для электронно-циклотронного нагрева плазмы в токамаках (30 ГГц). Также применяется для связи пилотов космических аппаратов на орбите Земли и наземных коллег, спутниковом телевидении, но в диапазонах от 3,4 ГГц до 8 ГГц (диапазон C), от 12 ГГц до 18 ГГц (диапазон Ku).

Миллиметровые

Миллиметровые волны (ММВ) имеют длину от 10 миллиметров до 1 миллиметра и частоту от 30 ГГц до 300 ГГц, что соответствует крайне высоким частотам (КВЧ).

Источник: ethnomir.ru

Диапазоны частот

Как было описано выше, различные волны имеют разные частотные диапазоны. Выделим главные:

1. Ультракороткие. К ним относят метровые, дециметровые, сантиметровые и миллиметровые волны. Распространение происходит преимущественно в пределах прямой видимости. Отсутствует зеркальное отражение от ионизированного слоя Земли, но значительное воздействие оказывает нижний слой планеты (тропосфера). В тропосфере возникает изменение направления (рефракция) луча радиоволн. Способны отразиться от небесного тела (например, от ближайшей планеты) и вернуться на Землю, но в большинстве случаев уходят в космос.
2. Короткие. К этой категории относятся только декаметровые волны. Способны отражаться от ионизированного слоя планеты с минимальными потерями
3. Средние. К ним относятся гектометровые волны. Их распространение происходит на большие расстояния (до нескольких тысяч километров), так как способны огибать поверхность Земли, ночью отражаясь от ионизированного слоя.
4. Длинные. Включают в себя километровые волны, которые распространяются на 1-2 тысячи километров благодаря дифракции радиоволн на сферической земной поверхности. После дифракции распространение продолжается из-за сферического волновода и его направляющего действия. Не отражаются, огибают планету.
5. Сверхдлинные. Объединенное понятие для мириаметровых, гектокилометровых, мегаметровых и декамегаметровых волн. С легкостью огибают Земной шар, почти не поглощаются поверхностью Земли, отражаются от ионосферы и проникают на большую морскую глубину. Применение ограничено из-за сложной конструкции антенн, требуемых для работы с данными волнами.

Какие волны используются в сфере радиовещания и телевидения

В сфере радиовещания и телевидения используются длинные (километровые), средние (гектометровые), короткие (декаметровые) и ультракороткие (метровые, дециметровые и сантиметровые) волны, которые также применимы и в других областях жизни. Например, дециметровые – в микроволновых печах, спутниковой навигации, мобильных телефонах, сантиметровые – для Интернет-соединения.

Радио ФМ: на какой волне работает, особенность передачи

Радио ФМ – вид аналоговой модуляции, при котором информационный сигнал управляет частотой несущего колебания. Происходит от английского frequency modulation. В России аналогом ФМ выступает радио ЧМ. Используется для качественной передачи звукового (низкочастотного) сигнала в радиоэфире (в диапазоне ультракоротких волн).

Создание радио стало большим толчком для исследования и развития электричества, а также легло в основы электроники. Благодаря электронике возникла вычислительная техника, которой мы пользуемся ежедневно. Раньше люди справлялись сами с научными, контрольными и тестовыми работами, порой в ущерб своим достижениям в других областях. В наше время при возникновении трудностей с учебой учащемуся всегда готова помочь команда профессионалов Феникс.Хелп.

Британика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Обзор недели
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Britannica Beyond
  Мы создали новое место, где вопросы находятся в центре обучения. Вперед, продолжать. Просить. Мы не будем возражать.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полёта на Луну до управления космосом — мы исследуем широкий спектр тем, которые подпитывают наше любопытство к космосу!

Страница не найдена

Приносим свои извинения! Этот контент недоступен. Посетите домашнюю страницу Britannica или воспользуйтесь полем поиска ниже.

Поиск в Британике

Женская история: викторина для лидеров

Художественный музей Филадельфии является домом для этих 12 известных картин

Призывы отменить Чосер игнорируют его защиту женщин и невиновных и предполагают, что мнения всех его персонажей принадлежат ему.

Радио и цифровое радио | Как это работает

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 20 мая 2022 г.

Бесплатная музыка, новости и чат, где бы вы ни находились идти! Пока не появился Интернет, ничто не могло соперничать по досягаемости с радио — даже с телевидением. Радио — это коробка, наполненная электронными компонентами, которая улавливает радиоволны, плывущие по воздуху, немного напоминающие бейсбольную перчатку, и преобразует их обратно в звуки, которые слышат ваши уши. Радио было впервые разработано в конце 19 века и достигло пик его популярности несколько десятилетий спустя. Хотя радиовещание уже не так популярно, как когда-то, основная идея беспроводная связь остается чрезвычайно важной: в последние несколько лет радио стало сердцем новых технологий, таких как беспроводная Интернет, мобильные телефоны (мобильные телефоны), и чипы RFID (радиочастотная идентификация). Между тем, само радио недавно обрело новую жизнь благодаря прибытие лучшего качества цифровое радио комплектов.

На фото: антенна для улавливания волн, немного электроники для преобразования их в звуки и громкоговоритель, чтобы вы может их слышать — это практически все, что есть в таком базовом радиоприемнике. Что внутри кейса? Проверить фото в поле ниже!

Содержание

1. Что такое радио?
2. Аналоговое радио
   • Как работает аналоговое радио
   • В чем разница между AM и FM?
   • Как радиоприемники превращают сигналы AM и FM обратно в звуки?
3. Цифровое радио
   • Чем цифровое радио отличается от аналогового?
   • Как работает цифровое радио?
4. Почему радиоволны не смешиваются?
5. Краткая история радио
6. Узнать больше

Что такое радио?

Вы можете подумать, что «радио» — это устройство, которое вы слушаете, но оно означает и другое. Радио означает передачу энергии волнами. Другими словами, это способ передачи электрической энергии от из одного места в другое без использования какого-либо прямого проводного соединения. Вот почему его часто называют беспроводной . Оборудование, посылающее радиоволны, известно как передатчик ; в радиоволна, посылаемая передатчиком, проносится по воздуху — может быть, с одной стороны мира в другой — и завершает свое путешествие, когда достигает второго элемента оборудования, называемого приемником .

Когда вы выдвигаете антенну (антенну) на радиоприемнике, она захватывает часть электромагнитной энергии. проходящий мимо. Настройте радио на станцию ​​и электронную схему внутри радио выбирает только нужную программу из всех имеющихся вещание.

Художественное произведение: Как радиоволны распространяются от передатчика к приемнику. 1) Электроны носятся вверх и вниз по передатчику, испуская радиоволны. 2) Радиоволны распространяются по воздуху со скоростью света. 3) Когда радиоволны достигают приемника, они заставляют электроны внутри него вибрировать, воссоздавая первоначальный сигнал. Этот процесс может происходить между одним мощным передатчиком и множеством приемников, поэтому тысячи или миллионы людей могут принимать один и тот же радиосигнал одновременно.

Как это происходит? Электромагнитная энергия, которая смесь электричества и магнетизма, проходит мимо вас в волны нравиться те, что на поверхности океана. Они называются радиоволнами. Нравиться океанские волны, радиоволны имеют определенную скорость, длину и частоту. Скорость — это просто скорость, с которой волна перемещается между двумя точками. длина волны это расстояние между одним гребнем (пик волны) и следующий, а частота — это количество волн которые прибывают каждый второй. Частота измеряется единицей измерения 9.0148 герц , так что если семь волны приходят в секунду, мы называем это семью герцами (7 Гц). Если вы когда-нибудь наблюдая, как океанские волны накатывают на пляж, вы будете знать, что они путешествуют с скорость может быть один метр (три фута) в секунду или около того. Длина волны океана волны, как правило, составляют десятки метров или футов, а частота составляет около одна волна каждые несколько секунд.

Когда радио стоит на книжной полке, пытаясь уловить приближающиеся волны в свой дом, это немного похоже на то, что вы стоите на пляже, наблюдая за выключатели катятся. Радиоволны намного однако быстрее, дольше и чаще, чем океанские волны. Их длина волны обычно составляет сотни метров, так что это расстояние между одним гребнем волны и другим. Но их частота может быть в миллионы герц, так что миллионы этих волн приходят каждую второй. Если волны имеют длину в сотни метров, как могут миллионы они прибывают так часто? Это просто. Радиоволны путешествуют невероятно быстро—в в скорость света (300 000 км или 186 000 миль в секунду).

Фото: Радиостудия — это, по сути, звуконепроницаемая коробка, преобразующая звуки в высококачественные сигналы, которые можно транслировать с помощью передатчика. Предоставлено: фотографии Кэрол М. Архив Хайсмита, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Аналоговое радио

Океанские волны переносят энергию, заставляя вода движется вверх и вниз. Точно так же радиоволны переносят энергия как невидимое движение электричества вверх и вниз и магнетизм. Это передает программные сигналы от огромного передатчика антенны, которые подключены к радиостанции, к меньшему антенна на вашем радиоприемнике. Программа передается путем добавления ее в радиоволна называется носитель . Этот процесс называется модуляцией . Иногда на носитель добавляется радиопрограмма таким образом, чтобы программный сигнал вызывает колебания несущей частоты. Это называется частотной модуляцией (FM) . Другой способ отправки радиосигнала состоит в том, чтобы сделать пики несущей волны больше или меньше. Поскольку размер волны называется ее амплитудой, это процесс известен как амплитудная модуляция (AM) . Частотная модуляция — это то, как транслируется FM-радио; Амплитудная модуляция – это метод используется AM-радиостанциями.

Как радиоприемники превращают сигналы AM и FM обратно в звуки?

Но вот проблема. Представьте, что вы радиоприемник и улавливаете проходящие волны. к. Откуда ты знаешь, что они означают? Откуда вы знаете, если они даже AM или FM? Во-первых, AM и FM вещают на очень разных частотах: волны AM намного длиннее, чем FM, в то время как волны FM имеют гораздо более высокие частоты. Радио улавливает эти разные волны, используя разные виды антенны и использовать различные методы для преобразования волн AM и FM обратно в узнаваемые звуки.

Радиоприемники, подобные изображенному выше, имеют внутри себя цепи, называемые детекторами. задача состоит в том, чтобы преобразовать модулированные радиосигналы AM или FM обратно в копии звуков, из которых они были созданы. Этот процесс является обратным модуляции, поэтому он называется демодуляцией . Не вдаваясь в технические подробности, вы, вероятно, можете себе представить, как это будет работать в AM-радиоприемнике, настроенном на одну частоту, но как насчет FM, где частота меняется? Как станция может вещать на определенной частоте, если частота волн выход из передатчика постоянно меняется? Ну, это не так случайно, как можно предположить: частота может изменяться только настолько («отклоняться») в обе стороны от центральной несущей частоты. В FM-радио используются различные виды схемы детектора для преобразования этой переменной частоты обратно в переменную амплитуду, которая воссоздает исходные звуки. Как именно они работают, выходит за рамки этой простой статьи. Если вам интересно, вы можете узнать больше в статье Википедии о детекторы в радио.

Цифровое радио

Фото: Типичное цифровое радио Roberts DAB. Большая оранжевая кнопка посередине позволяет вы приостанавливаете прямую радиотрансляцию и перезапускаете ее позже.

Вы едете по шоссе, и ваша любимая песня звучит по радио. Заходишь под мост и — жужжание, шипение, треск, треск — песня исчезает во взрыве статики. Так же, как люди привыкли такие мелочи, изобретатели придумали новый тип радио, который обещает практически идеальный звук. Цифровое радио , как его называют, посылает речь и песни по воздуху, как строки чисел. Независимо от того то, что происходит между вашим радио и передатчиком, сигнал почти всегда проходит. Вот почему цифровое радио звучит лучше. Но цифровые технологии также приносят гораздо больше станций и отображает информацию о программе, которую вы слушаете (например, названия музыкальных треков или программ).

Чем цифровое радио отличается от аналогового?

Давайте вернемся к более раннему примеру отправки информации с лодки на берег, но на этот раз используя цифровой метод. В случае крайней необходимости я мог бы хранить на своей лодке сотни пластиковых уточек, каждый с номером. Если я попаду в беду, как раньше, и захочу подать сигнал бедствия, я могу послать вам аварийное закодированное сообщение «12345», отпустив только утки с этими номерами. Допустим, у меня есть проблема. я выпускаю уток с номерами 1, 2, 3, 4 и 5, но вместо пяти пронумерованных уток я посылаю, может быть, 10 или 20 каждую утку, чтобы увеличить шансы на получение сообщения. Теперь, даже если море неспокойно или быстроходный катер прорезает, есть все еще достаточно высокий шанс уток пройдет. В конце концов волны понесут уточек с цифрами 1, 2, 3, 4 и 5 на берегу. Вы собираете уток вместе и тренируетесь что я пытаюсь сказать.

Примерно так работает цифровое радио!

• Передатчик посылает программные сигналы, разбитые на фрагменты и закодированные числами (цифрами).
• Передатчик отправляет каждый фрагмент много раз, чтобы повысить шансы его прохождения.
• Даже когда что-то прерывает или задерживает некоторые фрагменты, получатель все равно может собрать воедино фрагменты, поступающие из других мест. и собрать их вместе, чтобы сделать непрерывный программный сигнал.

Чтобы избежать помех, цифровой радиосигнал распространяется в огромной широкой полосе радиочастот. в 1500 раз шире, чем те, что используются в аналоговом радио. Вернуться к нашей лодке например, если бы я мог послать волну в 1500 раз шире, она обошла бы любые быстроходные катера, которые мешают и легче добираются до берега. Этот широкая полоса пропускания позволяет одному цифровому сигналу передавать шесть стереомузыкальных программ или 20 речевых программ за один раз. Смешивание сигналов вместе таким образом называется мультиплексирование . Часть сигнал может быть музыкой, а другая часть может быть потоком текстовой информации, подскажет, что за музыка, имя диджея, какая радиостанция вы слушаете и так далее.

Почему радиоволны не смешиваются?

От телевизионных трансляций до спутниковой навигации GPS, радиоволны передают по воздуху всевозможную полезную информацию, так что вам может быть интересно, почему эти очень разные сигналы не смешиваются полностью? Теперь у нас есть цифровое вещание, намного проще отделять радиосигналы друг от друга, используя сложные математические коды; именно так люди могут одновременно пользоваться сотнями мобильных телефонов на одной городской улице, не слыша звонков друг друга. Но если вернуться на несколько десятилетий назад, когда существовало только аналоговое радио, единственным разумным способом предотвращения интерференции различных типов сигналов было разделение всего спектра радиочастот на разные полосы с небольшим перекрытием или без него. Вот несколько примеров основных диапазонов радиовещания (не принимайте их за точные; определения несколько различаются по всему миру, некоторые диапазоны перекрываются, и я также округлил некоторые цифры):

Группа/использование	Длина волны	Частота
ДВ (длинная волна)	5км–1км	60–300 кГц
AM/MW (амплитудная модуляция / средние волны)	600м–176м	500 кГц–1,7 МГц
SW (короткая волна)	188–10 м	1,6–30 МГц
VHF/FM (очень высокая частота/частотная модуляция)	10–6 м	100–500 МГц
FM (частотная модуляция)	3,4–2,8 м	88–125 МГц
Самолет	2,7–2,2 м	108–135 МГц
Мобильные телефоны	80–15 см	380–2000 МГц
Радар	100–3 мм	0,3–100 ГГц

Если вы посетите веб-сайт Национального управления по телекоммуникациям и информации США, вы можете найти очень подробный постер. под названием «Распределение частот США: диаграмма радиоспектра», показывающая все различные частоты и то, для чего они используются.

Если вы посмотрите на таблицу, то заметите, что длина волны и частота движутся в противоположных направлениях. По мере того, как длины волн радиоволн становятся меньше (движение вниз по таблице), их частота становится больше (выше). Но если вы умножите частоту и длину волны любой из этих волн, вы обнаружите, что всегда получаете один и тот же результат: 300 миллионов метров в секунду, более известную как скорость света.

Краткая история радио

Фото: Пионер итальянского радио Гульельмо Маркони. Фото предоставлено Библиотекой Конгресса США

• 1888: немецкий физик Генрих Герц (1857–1894) сделал первые электромагнитные радиоволны в своей лаборатории.
• 1894: отправлен британский физик сэр Оливер Лодж (1851–1940). первое сообщение с использованием радиоволн в Оксфорде, Англия.
• 1897: Физик Никола Тесла (1856–1943) подал патенты, объясняющие как электрическая энергия может передаваться без проводов (патент США 645 576 и патент США 649 621) и позже (после работы Маркони) поняли, что их можно адаптировать и для беспроводной связи (другими словами, для радио). В следующем году Tesla получила патент США 613 809.для радиоуправляемого катера. (Однако утверждения о том, что он «изобрел» радио, оспариваются, поскольку Томас Х. Уайт подробно обсуждается в книге «Никола Тесла: парень, который НЕ изобретал радио».)
• 1899: итальянский изобретатель Гульельмо Маркони (1874–1937) посылали радиоволны через Ла-Манш. К 1901 г. Маркони отправил по радио волны через Атлантику, от Корнуолла в Англии до Ньюфаундленда.
• 1902–1903: американский физик, математик и изобретатель Джон Стоун Стоун (1869–1943) использовал свои знания об электрическом телеграфе, чтобы добиться важных успехов в настройке радио. это помогло преодолеть проблему помех.
• 1906: канадский инженер Реджинальд Фессенден (1866–1932) стал первым человеком, передавшим человеческий голос с помощью радиоволн. Он отправил сообщение в 11 милях от передатчика в Брант-Рок, Массачусетс кораблям с радиоприемниками в Атлантическом океане.
• 1906: американский инженер Ли Де Форест (1873–1961) изобрел триодный (аудиальный) клапан, электронный компонент, который радиоприемники меньше и практичнее. Это изобретение принесло Де Форесту прозвище «отец радио».
• 1910: Первая общедоступная радиопередача из Метрополитен-опера в Нью-Йорке.
• 1920-е годы: Радио начало превращаться в телевидение.
• 1947: Изобретение транзистора Джон Бардин (1908–1991), Уолтер Браттейн (1902–1987) и Уильям Шокли (1910–1989) Bell Labs сделал возможным усиление радиосигналов. с гораздо более компактными схемами.
• 1954: Regency TR-1, запущенный в производство в октябре 1954 года, стал первым в мире серийно выпускаемым транзистором. радио. В первый год было продано около 1500 экземпляров, а к концу 1955 года продажи достигли 100 000 экземпляров.
• 1973: Мартин Купер из Motorola сделал первый в истории телефонный звонок по мобильному телефону.
• 1981: Немецкие радиоинженеры начали разработку того, что сейчас называется DAB (цифровое аудиовещание) в Institut für Rundfunktechnik в Мюнхене.
• 1990: Специалисты по радио придумали оригинальную версию Wi-Fi (способ подключения компьютеров друг к другу и к Интернету без проводов).
• 1998: Разработан Bluetooth® (беспроводная связь на короткие расстояния для гаджетов).

Узнать больше

На этом сайте

• Антенны и передатчики
• Мобильные телефоны
• История общения
• Радар
• Телевидение
• Беспроводной Интернет

На других сайтах

• Нобелевская премия по физике 1909 г.: Маркони разделил премию 1909 г. за свою работу с радио. Вы можете прочитать его собственный отчет из первых рук о раннем развитии радио в его Нобелевской лекции.

Книги

Общие и технические

• Радиостанция Кейта: вещание, спутник и Интернет Джона Аллена Хендрикса и Брюса Мимса. Focal Press, 2015. Классическое введение в принципы работы радиостанций, полностью обновленное для эпохи Интернета.
• Создайте свои собственные транзисторные радиоприемники: руководство для любителей по высокопроизводительным и маломощным радиосхемам в мягкой обложке Рональда Куана. McGraw Hill (Tab), 2013. Подробное техническое руководство (не совсем подходит для новичков).
• Как работают радиосигналы Джим Синклер. McGraw-Hill Professional, 1998. Взгляд на физику беспроводной связи с помощью радиоволн.

История

• Викторианский Интернет Тома Стэндиджа. Walker & Company, 2007/Bloomsbury, 2014. Более общая история того, как телекоммуникации изменились в XIX веке.ХХ века с развитием электроэнергетики, телеграфа и радио.
• Волшебная шкатулка синьора Маркони от Гэвина Вейтмана. Da Capo Press, 2003. Доступная для чтения биография самого известного пионера радио
.
• Прошлые годы: автобиография Оливера Лоджа. Scribner’s, 1932/Cambridge, 2012. Автобиография Лоджа (несколько суховатая) подробно описывает раннюю историю радио и подтверждает, что он совершил ключевые прорывы за несколько лет до широко известных успехов Маркони. Доступны подержанные или современные репринты.
• Crystal Fire: Изобретение транзистора и рождение информационной эры Майкла Риордана и Лилиан Ходдесон.