Radioteknologi

Radioteknologi, overføring og deteksjon av kommunikasjonssignaler bestående av elektromagnetiske bølger som beveger seg gjennom luften i en rett linje eller ved refleksjon fra ionosfæren eller fra en kommunikasjonssatellitt.

Grunnleggende fysiske prinsipper

Elektromagnetisk stråling inkluderer både lys og radiobølger, og de to har mange egenskaper til felles. Begge blir propagert gjennom rommet i omtrent rette linjer med en hastighet på rundt 300.000.000 meter (186.000 miles) per sekund og har amplituder som varierer syklisk med tiden; det vil si at de svinger fra nullamplitude til et maksimum og tilbake igjen. Antall ganger syklusen gjentas på ett sekund kalles frekvensen (symbolisert som f) i sykluser per sekund, og tiden det tar å fullføre en syklus er 1 / f sekunder, noen ganger kalt perioden. For å minnes den tyske pioneren Heinrich Hertz, som utførte noen av de tidlige radioeksperimentene, kalles syklusen per sekund nå en hertz slik at en frekvens på en syklus per sekund blir skrevet som en hertz (forkortet Hz). Høyere frekvenser er forkortet som vist i tabell 3.

Frekvensbegrep og forkortelsene deres

begrep	sykluser per sekund	forkortelse	tilsvarende
1 hertz	1	1 Hz
1 kilohertz	1000	1 kHz	1000 Hz
1 megahertz	1 000 000 (10 6)	1 MHz	1000 kHz
1 gigahertz	1 000 000 000 (10 9)	1 GHz	1000 MHz

En radiobølge som blir propagert gjennom verdensrommet vil på et gitt tidspunkt ha en amplitudevariasjon langs dens kjøreretning som ligner den i dens tidsvariasjon, omtrent som en bølge som beveger seg på en vannmasse. Avstanden fra den ene bølgekammen til den neste er kjent som bølgelengden.

Bølgelengde og frekvens er relatert. Å dele hastigheten på den elektromagnetiske bølgen (c) med bølgelengden (angitt av den greske bokstaven lambda, λ) gir frekvensen: f = c / λ. Således har en bølgelengde på 10 meter en frekvens på 300.000.000 delt på 10 eller 30.000.000 hertz (30 megahertz). Lysets bølgelengde er mye kortere enn for en radiobølge. I midten av lysspekteret er bølgelengden omtrent 0,5 mikron (0,0000 500 meter), eller en frekvens på 6 × 10 ¹⁴ hertz eller 600 000 gigahertz (en gigahertz tilsvarer 1 000 000 000 hertz). Den maksimale frekvensen i radiospekteret er vanligvis å være omtrent 45 gigahertz, tilsvarer en bølgelengde på omtrent 6,7 millimeter. Radiobølger kan genereres og brukes ved frekvenser under 10 kilohertz (λ = 30.000 meter).

Mekanisme for bølgeutbredelse

En radiobølge består av elektriske og magnetiske felt som vibrerer gjensidig i rette vinkler til hverandre i rommet. Når disse to feltene fungerer synkront i tid, sies de å være i tidsfase; dvs. at begge når maksima og minima sammen, og begge går gjennom null sammen. Når avstanden fra energikilden øker, økes området som den elektriske og magnetiske energien spres over, slik at den tilgjengelige energien per arealenhet reduseres. Radiosignalintensitet, som lysintensitet, avtar når avstanden fra kilden øker.

En senderantenne er en enhet som projiserer radiofrekvensenergien som genereres av en sender ut i verdensrommet. Antennen kan utformes for å konsentrere radioenergien til en stråle som et søkelys og slik øke effektiviteten i en gitt retning (se elektronikk).