Radio Networks

رادیو فناوری سیگنال دهی و برقراری ارتباط با استفاده از امواج رادیویی است. امواج رادیویی امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بین 30 هرتز (هرتز) و 300 گیگا هرتز (گیگاهرتز) هستند. آنها توسط یک دستگاه الکترونیکی به نام فرستنده متصل به آنتن که امواج را تابش می کند ، تولید می شوند و توسط گیرنده رادیویی متصل به آنتن دیگر دریافت می شوند. رادیو در تکنولوژی مدرن ، در ارتباطات رادیویی ، رادار ، پیمایش رادیویی ، کنترل از راه دور ، سنجش از دور و سایر کاربردها بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

در ارتباطات رادیویی ، مورد استفاده در پخش رادیو و تلویزیون ، تلفن های همراه ، رادیو های دو طرفه ، شبکه های بی سیم و ارتباطات ماهواره ای در بین بسیاری موارد دیگر ، از امواج رادیویی برای حمل اطلاعات در یک فضا از فرستنده به گیرنده ، با تعدیل سیگنال رادیویی استفاده می شود. (تحت تأثیر قرار دادن سیگنال اطلاعاتی بر روی موج رادیو با تغییر برخی از جنبه های موج) در فرستنده. در راداری که برای یافتن و ردیابی اشیاء مانند هواپیما ، کشتی ، فضاپیما و موشک استفاده می شود ، پرتوی امواج رادیویی که توسط فرستنده راداری ساطع می شود ، از هدف مورد نظر منعکس می شود و امواج منعکس شده مکان آن را نشان می دهد. در سیستم های ناوبری رادیویی مانند GPS و VOR ، گیرنده تلفن همراه سیگنال های رادیویی را از پرتوهای رادیویی ناوبری دریافت می کند که موقعیت آنها مشخص است و با اندازه گیری دقیق زمان ورود امواج رادیویی ، گیرنده می تواند موقعیت خود را روی زمین محاسبه کند. در دستگاههای کنترل از راه دور بی سیم رادیویی مانند هواپیماهای بدون سرنشین ، درب بازکن درب و سیستم های ورودی بدون کلید ، سیگنال های رادیویی منتقل شده از دستگاه کنترل کننده عملکرد دستگاه از راه دور را کنترل می کنند.

کاربردهای امواج رادیویی که باعث انتقال مسافت های قابل توجه از امواج نمی شوند ، مانند گرمایش RF مورد استفاده در فرآیندهای صنعتی و اجاق های مایکروویو ، و مصارف پزشکی مانند دستگاه های چربی و MRI ، معمولاً رادیو نامیده نمی شوند. رادیوی اسمی همچنین به معنای گیرنده رادیو پخش شده است.

نخستین فرستنده ها و گیرنده های رادیویی عملی در حدود سالهای 1895-6 توسط ایتالیایی گوگللیمو مارکونی توسعه یافتند و رادیو در حدود سال 1900 بصورت تجاری استفاده شد. برای جلوگیری از تداخل بین کاربران ، انتشار امواج رادیویی به طور دقیق توسط قانون تنظیم می شود ، با هماهنگی یک نهاد بین المللی به نام اتحادیه بین المللی ارتباطات از راه دور (ITU) ، که باند های فرکانس موجود در طیف رادیو را برای مصارف مختلف اختصاص می دهد.

فناوری رادیو

امواج رادیویی با بارهای الکتریکی تحت شتاب تابش می شوند. آنها با گذشت زمان جریانهای الکتریکی متفاوتی ایجاد می شوند ، متشکل از الکترونهایی که در یک هادی فلزی به نام آنتن جریان یافته و به جلو حرکت می کنند ، بنابراین سرعت می گیرند. در انتقال ، فرستنده جریان متناوب فرکانس رادیویی را تولید می کند که روی آنتن اعمال می شود. آنتن به عنوان امواج رادیویی در جریان جریان می یابد. هنگامی که امواج به آنتن گیرنده رادیو می زنند ، الکترون ها را در فلز به جلو و عقب فشار می دهند و جریان متناوب متناوب را القا می کنند. گیرنده رادیویی متصل به آنتن گیرنده این جریان نوسان کننده را تشخیص داده و آن را تقویت می کند.

از آنجا که آنها از آنتن فرستنده دورتر حرکت می کنند ، امواج رادیویی پخش می شوند بنابراین قدرت سیگنال آنها (شدت در وات در هر متر مربع) کاهش می یابد ، بنابراین انتقال رادیویی فقط می تواند در یک محدوده فرستنده فرستنده ، مسافت بسته به توان فرستنده ، دریافت شود. الگوی تابش آنتن ، حساسیت گیرنده ، سطح نویز و وجود موانع بین فرستنده و گیرنده. یک آنتن همه کاره امواج رادیویی را از همه جهات منتقل یا دریافت می کند ، در حالی که یک آنتن جهت دار یا آنتن با بهره زیاد ، امواج رادیویی را در یک پرتو در جهت خاص منتقل می کند ، یا امواج را از یک جهت دریافت می کند.

امواج رادیویی با سرعت نور از یک خلاء عبور می کنند ، و در هوا با سرعت بسیار نزدیک به سرعت نور ، بنابراین طول موج یک موج رادیویی ، فاصله بین متر بین قشرهای مجاور موج ، از نظر معکوس متناسب با فرکانس آن است.

انواع دیگر امواج الکترومغناطیسی علاوه بر امواج رادیویی. پرتوهای مادون قرمز ، مرئی ، ماوراء بنفش ، اشعه ایکس و گاما نیز قادر به حمل اطلاعات هستند و از آنها برای ارتباط استفاده می شود. استفاده گسترده از امواج رادیویی برای ارتباطات بیشتر به دلیل ویژگی انتشار مطلوب آنها ناشی از طول موج بزرگ آنها است. امواج رادیویی توانایی عبور از جو ، شاخ و برگ و بیشتر مصالح ساختمانی را دارند و با پراش می توانند موانع را خم کنند و برخلاف سایر امواج الکترومغناطیسی آنها تمایل دارند به جای جذب اشیاء بزرگتر از طول موجشان پراکنده شوند.

ارتباطات رادیویی

در سیستم های ارتباطی رادیویی ، اطلاعات با استفاده از امواج رادیویی در سراسر فضا انجام می شود. در انتهای ارسال ، اطلاعات ارسال شده توسط نوعی مبدل به سیگنال الکتریکی با زمان متغیر به نام سیگنال مدولاسیون تبدیل می شود. سیگنال مدولاسیون ممکن است یک سیگنال صوتی باشد که صدا را از میکروفون ، یک سیگنال ویدیویی نشان می دهد تصاویر متحرک از یک دوربین فیلمبرداری ، یا یک سیگنال دیجیتالی متشکل از دنباله ای از بیت ها که داده های باینری را از یک کامپیوتر نشان می دهند. سیگنال مدولاسیون بر روی فرستنده رادیویی اعمال می شود. در فرستنده ، یک نوسان ساز الکترونیکی نوسانات جریان متناوب را در یک فرکانس رادیویی ایجاد می کند ، به نام موج حامل نامیده می شود زیرا برای “حمل” اطلاعات از طریق هوا کمک می کند. از سیگنال اطلاعات برای تعدیل حامل استفاده می شود ، که جنبه های مختلفی از موج حامل را تغییر می دهد و اطلاعات موجود را تحت تأثیر قرار می دهد. سیستمهای رادیویی مختلف از روشهای مختلف تعدیل استفاده می کنند:

AM (مدولاسیون دامنه) – در یک فرستنده AM ، دامنه (قدرت) موج حامل رادیویی توسط سیگنال مدولاسیون تغییر می کند.

FM (مدولاسیون فرکانس) – در فرستنده FM ، فرکانس موج حامل رادیو توسط سیگنال مدولاسیون تغییر می کند.

FSK (کلید تغییر فرکانس) – در دستگاههای دیجیتال بی سیم برای انتقال سیگنال های دیجیتال استفاده می شود ، فرکانس موج حامل بطور دوره ای بین دو فرکانس که نمایانگر دو رقم باینری هستند ، 0 و 1 برای انتقال توالی بیت ها تغییر می کند.

OFDM (multiplexing تقسیم فرکانس متعامد متعامد) – خانواده ای از روش های پیچیده مدولاسیون دیجیتال که بسیار مورد استفاده در سیستم های پهنای باند مانند شبکه های WiFi ، تلفن های همراه ، پخش تلویزیونی دیجیتال و پخش صوتی دیجیتال (DAB) برای انتقال داده های دیجیتال با استفاده از حداقل طیف رادیویی پهنای باند از راندمان طیفی بالاتر و مقاومت بیشتری در برابر محو شدن نسبت به AM یا FM برخوردار است. در OFDM ، چندین موج حامل رادیویی که از فرکانس نزدیک به فرکانس قرار دارند ، در کانال رادیویی منتقل می شوند ، و هر حامل با بیت از جریان ورودی تعدیل می شود ، بنابراین بیت های چندگانه بطور همزمان ارسال می شوند. در گیرنده ، حامل ها از بین می روند و بیت ها به ترتیب مناسب در یک بیت جریان جمع می شوند.

بسیاری از انواع دیگر مدولاسیون نیز استفاده می شود. در بعضی از انواع ، موج حامل منتقل نمی شود بلکه فقط یک یا هر دو نوار جانبی مدولاسیون انجام می شود. حامل مدوله شده در فرستنده تقویت شده و به یک آنتن فرستنده اعمال می شود که انرژی را به عنوان امواج رادیویی تابش می کند. امواج رادیویی اطلاعات را به محل گیرنده منتقل می کنند.

در گیرنده ، موج رادیویی ولتاژ نوسان ناچیزی را در آنتن گیرنده ایجاد می کند که همانند ضعیف تر جریان در آنتن فرستنده است. این ولتاژ بر روی گیرنده رادیویی اعمال می شود ، که سیگنال رادیویی ضعیف را تقویت می کند بنابراین قوی تر است ، سپس آن را از بین می برد و سیگنال مدولاسیون اصلی را از موج حامل مدوله شده استخراج می کند. سیگنال مدولاسیون توسط یک مبدل به یک شکل قابل استفاده در انسان تبدیل می شود: یک سیگنال صوتی توسط بلندگو یا هدفون به امواج صوتی تبدیل می شود ، یک سیگنال ویدیویی توسط یک نمایشگر به تصاویر تبدیل می شود ، در حالی که یک سیگنال دیجیتال بر روی یک کامپیوتر اعمال می شود. یا ریزپردازنده ، که در تعامل با کاربران انسانی است.

امواج رادیویی بسیاری از فرستنده ها به طور همزمان و بدون دخالت یکدیگر از طریق هوا عبور می کنند زیرا هر امواج رادیویی فرستنده با سرعت متفاوت نوسان می کنند ، به عبارت دیگر ، هر فرستنده فرکانس متفاوتی دارد ، اندازه گیری در kilohertz (kHz) ، megahertz (MHz) یا گیگا هرتز (گیگاهرتز). آنتن گیرنده به طور معمول سیگنال های رادیویی بسیاری از فرستنده ها را جمع می کند. گیرنده از مدارهای تنظیم شده استفاده می کند تا سیگنال رادیویی مورد نظر را از بین تمام سیگنال های جمع شده توسط آنتن انتخاب کرده و سایرین را رد کند. یک مدار تنظیم شده (همچنین به آن مدار رزونانس یا مخزن مخزن نیز گفته می شود) ، مانند یک چنگال تنظیم ، مانند یک تشدید کننده عمل می کند. این فرکانس رزونانس طبیعی دارد که در آن نوسان می کند. فرکانس رزونانس مدار تنظیم شده گیرنده توسط کاربر با فرکانس ایستگاه رادیویی مورد نظر تنظیم می شود. این “تنظیم” نام دارد. سیگنال رادیویی نوسان کننده از ایستگاه مورد نظر باعث می شود که مدار تنظیم شده ، طنین انداز شود ، در همدردی نوسان کند و این سیگنال را به بقیه گیرنده منتقل کند. سیگنال های رادیویی در فرکانس های دیگر توسط مدار تنظیم شده مسدود شده و منتقل نمی شوند.