Radioteknik

Radioteknik, överföring och detektion av kommunikationssignaler som består av elektromagnetiska vågor som rör sig genom luften i en rak linje eller genom reflektion från jonosfären eller från en kommunikationssatellit.

Grundläggande fysiska principer

Elektromagnetisk strålning inkluderar såväl ljus som radiovågor, och de två har många egenskaper gemensamt. Båda sprids genom rymden i ungefär raka linjer med en hastighet av cirka 300.000.000 meter (186.000 miles) per sekund och har amplituder som varierar cykliskt med tiden; det vill säga de svänger från nollamplitud till ett maximum och tillbaka igen. Antalet gånger cykeln upprepas på en sekund kallas frekvensen (symboliserad som f) i cykler per sekund, och tiden det tar att slutföra en cykel är 1 / f sekunder, ibland kallad perioden. För att fira den tyska pionjären Heinrich Hertz, som genomförde några av de tidiga radioexperimenten, kallas nu cykeln per sekund för en hertz så att en frekvens på en cykel per sekund skrivs som en hertz (förkortad Hz). Högre frekvenser förkortas som visas i tabell 3.

Frekvenstermer och deras förkortningar

termin	cykler per sekund	förkortning	likvärdig
1 hertz	1	1 Hz
1 kilohertz	1000	1 kHz	1 000 Hz
1 megahertz	1 000 000 (10 6)	1 MHz	1 000 kHz
1 gigahertz	1 000 000 000 (10 9)	1 GHz	1 000 MHz

En radiovåg som sprids genom rymden kommer vid varje givet ögonblick att ha en amplitudvariation längs dess rörelseriktning liknande den för dess tidsvariation, ungefär som en våg som rör sig på en vattenkropp. Avståndet från en vågkam till nästa kallas våglängden.

Våglängd och frekvens är relaterade. Att dela hastigheten på den elektromagnetiska vågen (c) med våglängden (betecknad med den grekiska bokstaven lambda, λ) ger frekvensen: f = c / λ. Således har en våglängd på 10 meter en frekvens av 300.000.000 dividerat med 10 eller 30.000.000 hertz (30 megahertz). Ljus våglängd är mycket kortare än för en radiovåg. I mitten av ljusspektrumet är våglängden cirka 0,5 mikron (0,0000 500 meter), eller en frekvens av 6 × 10 ¹⁴ hertz eller 600 000 gigahertz (en gigahertz är lika med 1 000 000 000 hertz). Den maximala frekvensen i radiospektrumet anses vanligtvis vara cirka 45 gigahertz, vilket motsvarar en våglängd på cirka 6,7 ​​millimeter. Radiovågor kan genereras och användas vid frekvenser som är lägre än 10 kilohertz (λ = 30 000 meter).

Mekanism för vågutbredning

En radiovåg består av elektriska och magnetiska fält som vibrerar ömsesidigt i vinklar mot varandra i rymden. När dessa två fält arbetar synkront i tid, sägs de vara i tidsfas; dvs båda når sina maxima och minima tillsammans och båda går genom noll tillsammans. När avståndet från energikällan ökar, ökar området över vilket den elektriska och magnetiska energin sprids, så att den tillgängliga energin per enhetsarea minskar. Radiosignalens intensitet, som ljusintensitet, minskar när avståndet från källan ökar.

En sändande antenn är en enhet som projicerar radiofrekvensenergin som genereras av en sändare ut i rymden. Antennen kan utformas för att koncentrera radioenergin till en stråle som en strålkastare och så öka dess effektivitet i en given riktning (se elektronik).