เทคโนโลยีวิทยุการส่งและการตรวจจับสัญญาณการสื่อสารประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เดินทางผ่านอากาศเป็นเส้นตรงหรือโดยการสะท้อนจากบรรยากาศรอบนอกหรือจากดาวเทียมสื่อสาร
หลักการพื้นฐานทางกายภาพ
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารวมถึงแสงเช่นเดียวกับคลื่นวิทยุและทั้งสองมีคุณสมบัติมากมายเหมือนกัน ทั้งสองถูกแพร่กระจายผ่านอวกาศในแนวเส้นตรงโดยประมาณด้วยความเร็วประมาณ 300,000,000 เมตร (186,000 ไมล์) ต่อวินาทีและมีแอมพลิจูดที่แตกต่างกันไปตามวัฏจักรเวลา นั่นคือพวกมันจะแกว่งจากศูนย์แอมพลิจูดไปจนถึงสูงสุดและกลับมาอีกครั้ง จำนวนครั้งของการวนซ้ำในหนึ่งวินาทีเรียกว่าความถี่ (สัญลักษณ์เป็น f) ในรอบต่อวินาทีและเวลาที่ใช้ในการทำหนึ่งรอบคือ 1 / f วินาทีบางครั้งเรียกว่าจุด เพื่อเป็นการระลึกถึงผู้บุกเบิกเยอรมันเฮ็นริชเฮิร์ตซ์ผู้ดำเนินการทดลองวิทยุในช่วงต้นตอนนี้รอบต่อวินาทีจึงถูกเรียกว่าเฮิร์ตซ์ดังนั้นความถี่ของรอบหนึ่งต่อวินาทีจะถูกเขียนเป็นหนึ่งเฮิร์ต (ย่อ Hz) ความถี่ที่สูงขึ้นนั้นย่อดังแสดงในตารางที่ 3
ข้อกำหนดความถี่และตัวย่อ
| วาระ | รอบต่อวินาที | ตัวย่อ | เท่ากัน |
|---|---|---|---|
| 1 เฮิร์ตซ์ | 1 | 1 เฮิร์ต | |
| 1 กิโลเฮิร์ตซ์ | 1,000 | 1 kHz | 1,000 Hz |
| 1 เมกะเฮิร์ตซ์ | 1,000,000 (10 6) | 1 MHz | 1,000 kHz |
| 1 กิกะเฮิร์ตซ์ | 1,000,000,000 (10 9) | 1 GHz | 1,000 MHz |
คลื่นวิทยุที่ถูกแพร่กระจายผ่านอวกาศจะมีการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดตามทิศทางของการเดินทางคล้ายกับการแปรผันของเวลาเหมือนกับคลื่นที่เคลื่อนที่บนน้ำ ระยะทางจากยอดคลื่นหนึ่งไปอีกจุดหนึ่งเรียกว่าความยาวคลื่น
ความยาวคลื่นและความถี่สัมพันธ์กัน การหารความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (c) ด้วยความยาวคลื่น (กำหนดโดยตัวอักษรแลมบ์ดาของกรีก, λ) ให้ความถี่: f = c / λ ดังนั้นความยาวคลื่น 10 เมตรจึงมีความถี่ 300,000,000 หารด้วย 10 หรือ 30,000,000 เฮิร์ตซ์ (30 เมกะเฮิร์ตซ์) ความยาวคลื่นของแสงสั้นกว่าคลื่นวิทยุมาก ที่ศูนย์กลางของสเปกตรัมแสงความยาวคลื่นประมาณ 0.5 ไมครอน (0.0000005 เมตร) หรือความถี่ 6 × 10 14เฮิร์ตซ์หรือ 600,000 กิกะเฮิร์ตซ์ (หนึ่งกิกะเฮิร์ตซ์เท่ากับ 1,000,000,000 เฮิร์ตซ์) ความถี่สูงสุดในคลื่นความถี่วิทยุนั้นมักจะอยู่ที่ประมาณ 45 กิกะเฮิร์ตซ์ซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่นประมาณ 6.7 มิลลิเมตร คลื่นวิทยุสามารถสร้างและใช้งานที่ความถี่ต่ำกว่า 10 กิโลเฮิร์ตซ์ (λ = 30,000 เมตร)
กลไกการแพร่กระจายคลื่น
คลื่นวิทยุประกอบไปด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กซึ่งสั่นสะเทือนเป็นมุมฉากซึ่งกันและกันในอวกาศ เมื่อทั้งสองเขตข้อมูลทำงานพร้อมกันในเวลาที่กล่าวว่าพวกเขาอยู่ในช่วงเวลา; กล่าวคือทั้งสองถึง maxima และ minima ร่วมกันและทั้งสองผ่านศูนย์ด้วยกัน เมื่อระยะทางจากแหล่งพลังงานเพิ่มขึ้นพื้นที่ที่มีการกระจายพลังงานไฟฟ้าและแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้นดังนั้นพลังงานที่มีอยู่ต่อหน่วยพื้นที่จะลดลง ความเข้มของสัญญาณวิทยุเช่นความเข้มของแสงจะลดลงเมื่อระยะทางจากแหล่งกำเนิดเพิ่มขึ้น
เสาอากาศที่ส่งสัญญาณเป็นอุปกรณ์ที่ฉายพลังงานคลื่นความถี่วิทยุที่สร้างขึ้นโดยเครื่องส่งสัญญาณสู่อวกาศ เสาอากาศสามารถออกแบบมาเพื่อรวมพลังงานคลื่นวิทยุเข้ากับลำแสงเหมือนไฟฉายและเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในทิศทางที่กำหนด (ดูอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์)
