טכנולוגיית רדיו, שידור וגילוי אותות תקשורת המורכבים מגלים אלקטרומגנטיים הנעים באוויר בקו ישר או על ידי השתקפות מהיונוספרה או מלוויין תקשורת.
עקרונות פיזיים בסיסיים
קרינה אלקטרומגנטית כוללת גלי אור כמו גם גלי רדיו, ולשניים תכונות רבות משותפות. שניהם מתפשטים בחלל בקווים ישרים במהירות במהירות של 300,000 מליון (186,000 מיילים) לשנייה ויש להם אמפליטודות המשתנות במחזוריות עם הזמן; כלומר הם מתנדנדים מאמפליטודה לאפס למקסימום וחוזרים שוב. מספר הפעמים שהמחזור חוזר על עצמו בשנייה נקרא התדר (המסומן כ- f) במחזורים בשנייה, והזמן שנדרש להשלמת מחזור אחד הוא 1 / f שניות, המכונה לפעמים התקופה. כדי להנציח את החלוץ הגרמני היינריך הרץ, שביצע כמה מהניסויים המוקדמים ברדיו, מחזור השניה נקרא כיום הרץ כך שתדר של מחזור אחד בשנייה נכתב כהרץ אחד (קיצור הרץ). תדרים גבוהים יותר מקוצרים כמוצג בטבלה 3.
מונחי תדר וקיצורים שלהם
| טווח | מחזורים בשנייה | קיצור | שווה ערך |
|---|---|---|---|
| 1 הרץ | 1 | 1 הרץ | |
| קילוגרם 1 | 1,000 | 1 קילוהרץ | 1,000 הרץ |
| 1 מגהרטץ | 1,000,000 (10 6) | 1 מגהרץ | 1,000 קילו הרץ |
| 1 גיגההרץ | 1,000,000,000 (10 9) | 1 ג'יגה הרץ | 1,000 מגהרץ |
גל רדיו המופץ בחלל יהיה בכל רגע נתון וריאציה משרעתית לאורך כיוון הנסיעה שלו דומה לזה של וריאציית הזמן שלו, בדומה לגל הנע על גוף מים. המרחק מסמל גל אחד למשנהו מכונה אורך הגל.
אורך גל ותדר קשורים זה לזה. חלוקת מהירות הגל האלקטרומגנטי (c) באורך הגל (המיועד על ידי האות היוונית lambda, λ) נותן את התדר: f = c / λ. לפיכך אורך גל של 10 מטרים יש תדר של 300,000,000 חלקי 10, או 30,000,000 הרץ (30 מגהרץ). אורך הגל של האור קצר בהרבה מזה של גל רדיו. במרכז ספקטרום האור אורך הגל הוא בערך 0.5 מיקרון (0.0000005 מטר), או תדר של 6 × 10 14 הרץ או 600,000 גיגה הרץ (ג'יגה הרץ אחד שווה ל 1,000,000,000 הרץ). התדר המקסימלי בספקטרום הרדיו נלקח בדרך כלל לכ- 45 גיגה הרץ, המתאים לאורך גל של כ- 6.7 מילימטרים. ניתן לייצר גלי רדיו ולהשתמש בהם בתדרים הנמוכים מ -10 קילוהרץ (λ = 30,000 מטר).
מנגנון התפשטות הגלים
גל רדיו מורכב משדות חשמליים ומגנטיים הרוטטים הדדי בזווית ישרה זה לזה בחלל. כאשר שני שדות אלה פועלים באופן סינכרוני בזמן, אומרים שהם נמצאים בשלב זמן; כלומר שניהם מגיעים למקסימום ולמינימום שלהם יחד ושניהם עוברים אפס יחד. ככל שהמרחק ממקור האנרגיה גדל, גדל האזור עליו מתפשטת האנרגיה החשמלית והמגנטית, כך שהאנרגיה הזמינה ליחידת היחידה פוחתת. עוצמת אות הרדיו, כמו עוצמת האור, פוחתת ככל שהמרחק מהמקור עולה.
אנטנה משדרת היא מכשיר שמקרין את האנרגיה בתדר הרדיו שנוצר על ידי המשדר לחלל. ניתן לתכנן את האנטנה כדי לרכז את אנרגיית הרדיו לקורה כמו זרקור, וכך להגדיל את יעילותה לכיוון נתון (ראה אלקטרוניקה).
