Radio — mitä se on ja miten se toimii: lähetys, vastaanotto ja käyttö
Radio — mitä se on ja miten se toimii: lähetysten, vastaanoton ja käytön perusteet. Selitys radiosignaaleista, FM/AM, transceivereistä, etäohjauksesta ja arjen sovelluksista.
Radio on tapa lähettää sähkömagneettisia signaaleja pitkän matkan päähän, jotta tietoa voidaan välittää paikasta toiseen. Laitetta, joka lähettää radiosignaaleja, kutsutaan lähettimeksi, kun taas laitetta, joka "vastaanottaa" signaalit, kutsutaan vastaanottimeksi. Kone, joka hoitaa molemmat tehtävät, on "transceiver". Kun radiosignaaleja lähetetään samanaikaisesti moniin vastaanottimiin, sitä kutsutaan lähetykseksi.
Televisio käyttää myös radiosignaaleja kuvan ja äänen lähettämiseen. Radiosignaaleilla voidaan käynnistää moottorit niin, että portit avautuvat itsestään kaukaa. (Katso: Radio-ohjaus. ). Radiosignaaleilla voidaan lukita ja avata auton ovet etäältä.
Ääntä voidaan lähettää radiolla, joskus taajuusmodulaation (FM) tai amplitudimodulaation (AM) avulla.
Miten radio toimii
Periaatteessa radio perustuu siihen, että lähettimellä muutetaan (moduloidaan) välitettävää tietoa sähköiseksi signaaliksi, joka puolestaan muokkaa kantataajuudella etenevää sähkömagneettista aaltoa. Vastaanotin poimii antennilla kulkevan radioaallon, erottaa kantataajuuden ja demoduloi siitä alkuperäisen tiedon (esimerkiksi puheen tai musiikin). Prosessissa käytetään vahvistimia, suodattimia ja muuntimia, jotta signaali saadaan luettavassa ja kuultavassa muodossa.
Lähettäjä, vastaanotin ja antenni
Lähetin sisältää signaalin lähteen (esim. mikrofonin tai videotiedoston), modulaattorin, taajuusgeneraattorin ja tehovahvistimen. Lähetin syöttää signaalin antennille, joka muuntaa sähköiset signaalit säteileviksi radioaalloiksi.
Vastaanotin koostuu yleensä antennista, esivahvistimesta, taajuussuodattimista, demodulaattorista ja äänentoistovahvistimesta. Hyvä vastaanotin kykenee erottelemaan halutun signaalin häiriöistä ja kohinasta.
Antennit voivat olla hyvin erilaisia: yksinkertaisista dipoli- tai monopolianteneista suuntaaviin parabolisiin antenneihin. Antennin koko ja muoto liittyvät lähettävän signaalin taajuuteen ja toivotun suuntaavuuden (antenniantennin) ominaisuuksiin.
Modulaatiot: AM, FM ja digitaaliset menetelmät
Ääntä lähetetään perinteisesti amplitudimodulaatiolla (AM) tai taajuusmodulaatiolla (FM). AM muuttaa kantataajuuden amplitudia eli voimakkuutta siten, että vastaanottaja voi rekonstruoida äänisignaalin. FM muuttaa kantataajuuden nopeaa vaihtelua (taajuutta), mikä tekee siitä vähemmän herkän tietyille häiriöille ja tarjoaa yleensä paremman äänenlaadun radioasemia kuunneltaessa.
Nykyisin käytetään myös monia digitaalisia modulaatiomenetelmiä (esim. QAM, PSK) ja digitaalista audiojakelua kuten DAB (Digital Audio Broadcasting). Digitaalinen lähetys mahdollistaa enemmän kanavia, virheenkorjauksen ja usein paremman äänenlaadun sekä lisäpalvelut (tekstitys, metadata).
Taajuudet ja radioaaltojen leviäminen
Radioaaltojen käyttäytyminen riippuu taajuudesta ja ympäristöstä. Pitkät aallot (matala taajuus) voivat kiertää maapallon ja kulkea esteiden takaa, kun taas lyhyemmät aallot (korkea taajuus) kulkevat suoraan ja vaativat näköyhteyden antennien välillä. Troposfäärinen ja ionosfäärinen heijastus voivat laajentaa kantamaa tietyissä taajuusalueissa. Satelliittiviestinnässä käytetään mikroaaltoja ja vaaditaan suuntaukseltaan tarkat antennit.
Käyttötapaukset ja esimerkit
- Radiolähetykset: kaupalliset ja julkiset radiokanavat (AM, FM, DAB).
- Televisio: Televisio välittää kuvaa ja ääntä radiotaajuuksilla tai digitaalisesti verkon kautta.
- Kaksi- ja monisuuntainen viestintä: poliisi-, palo- ja ammattiradiot, meriradiot, ilmailu.
- Harrastustoiminta: amatööriradio eli ham-radio tarjoaa mahdollisuuden yhteyksiin maailmanlaajuisesti.
- Etäohjaus ja avaimettomat järjestelmät: kauko-ohjatut portit, auton keskuslukitus ja avaimettomat avainjärjestelmät.
- Satelliitit ja GPS: paikannus, tietoliikenne ja televisiolähetykset maapallon kiertoradalta.
- IoT ja telemetry: anturit ja laitteet lähettävät tietoa matalalla teholla pitkällä kantamalla.
Digitaalinen radio ja tulevaisuus
Digitaaliset tekniikat kasvattavat suosiotaan, koska ne käyttävät taajuuskaistaa tehokkaammin, tarjoavat paremman äänenlaadun ja lisäominaisuuksia (kuten tekstiviestit, kuvaruutupalvelut ja interaktiivisuus). 5G-verkot ja muut laajakaistaiset radiotekniikat laajentavat radioaaltojen käyttöä datapalveluihin, esineiden internetiin ja reaaliaikaiseen viestintään.
Sääntely ja turvallisuus
Radiotaajuuksia hallinnoidaan ja jaetaan kansallisella ja kansainvälisellä tasolla (esim. ITU), jotta eri palvelut eivät häiritse toisiaan. Monet lähetykset vaativat lupia ja taajuudet ovat lupaperusteisesti jaettuja. Radiolähteet on myös suunniteltava ja mitoitettava niin, että ne noudattavat sähkömagneettisen säteilyn turvallisuusrajoja ja häiriövaatimuksia.
Yhteenvetona, radio on monipuolinen ja perustava tekniikka tiedon ja viestien siirtoon langattomasti. Se kattaa laajan kirjon sovelluksia aina yksinkertaisista radiokanavista monimutkaisiin satelliittijärjestelmiin, ja sen kehitys jatkuu kohti entistä digitaalisempia ja tehokkaampia ratkaisuja.
Radiomasto.
Radion historia
Monet ihmiset tekivät työtä radion mahdollistamiseksi. James Clerk Maxwellin ennustettua ne Heinrich Rudolf Hertz Saksassa osoitti ensimmäisenä, että radioaallot ovat olemassa. Italialainen Guglielmo Marconi teki radiosta käytännöllisen sähkösähkötysvälineen, jota käytettiin pääasiassa merellä olevissa laivoissa. Hänen sanotaan joskus keksineen radion. Myöhemmin keksijät oppivat lähettämään ääniä, mikä johti uutisten, musiikin ja viihteen lähettämiseen.
Radion käyttötarkoitukset
Radio kehitettiin ensin keinoksi lähettää sähkösanomia kahden ihmisen välillä ilman johtoja, mutta pian kaksisuuntainen radio toi mukanaan puheviestinnän, mukaan lukien radiopuhelimet ja lopulta matkapuhelimet.
Nyt tärkeä käyttötarkoitus on musiikin, uutisten ja viihdyttäjien lähettäminen, mukaan lukien "talk radio". Radio-ohjelmia käytettiin ennen kuin televisio-ohjelmia oli olemassa. 1930-luvulla Yhdysvaltain presidentti alkoi lähettää viikoittain maansa tilannetta koskevaa viestiä amerikkalaisille. Radio-ohjelmia valmistavia ja lähettäviä yrityksiä kutsutaan radioasemiksi. Niitä pyörittävät joskus hallitukset ja joskus yksityiset yritykset, jotka ansaitsevat rahaa lähettämällä mainoksia. Toisia radioasemia tukevat paikalliset yhteisöt. Näitä kutsutaan yhteisöllisiksi radioasemiksi. Alkuaikoina teollisuusyritykset maksoivat siitä, että ne saivat lähettää kokonaisia tarinoita radiossa. Nämä olivat usein näytelmiä tai draamoja. Koska saippuaa valmistavat yritykset usein maksoivat niistä, niitä kutsuttiin "saippuaoopperoiksi".
Radioaaltoja käytetään edelleen viestien lähettämiseen ihmisten välillä. Radiolla puhuminen on eri asia kuin "talk radio". Kansalaisradiossa ja amatööriradiossa käytetään erityisiä radiopuhelimia edestakaiseen keskusteluun. Poliisit, palomiehet ja muut hätätilanteissa auttavat ihmiset käyttävät radiohätäpuhelujärjestelmää kommunikointiin (puhumiseen). Se on kuin matkapuhelin (joka myös käyttää radiosignaaleja), mutta sen kantama on lyhyempi ja molempien ihmisten on käytettävä samantyyppistä radiota.
Sanaa "radio" käytetään joskus tarkoittamaan vain äänikaistalähetyksiä. Useimmissa äänikaistalähetyksissä käytetään matalampaa taajuutta ja pidempää aallonpituutta kuin useimmissa televisiolähetyksissä.
Mikroaaltojen taajuus on vieläkin korkeampi ja aallonpituus lyhyempi. Niitä käytetään myös televisio- ja radio-ohjelmien lähettämiseen ja muihin tarkoituksiin. Viestintäsatelliitit välittävät mikroaaltoja ympäri maailmaa.
Radiovastaanottimen ei tarvitse olla suoraan lähettimen näköetäisyydellä, jotta se voi vastaanottaa ohjelmasignaaleja. Matalataajuiset radioaallot voivat taittua kukkuloiden ympärillä diffraktiosta johtuen, vaikka signaalien laadun parantamiseksi käytetäänkin usein toistinasemia.
Lyhytaaltoradiotaajuudet heijastuvat myös yläilmakehän sähköisesti varautuneesta kerroksesta, jota kutsutaan ionosfääriksi. Aallot voivat pomppia ionosfäärin ja maan välillä ja saavuttaa vastaanottimia, jotka eivät ole näköyhteyden päässä maan pinnan kaarevuuden vuoksi. Ne voivat ulottua hyvin kauas, joskus jopa maapallon ympäri.
Radioteleskoopit vastaanottavat taivaalta tulevia radioaaltoja, joilla tutkitaan tähtitieteellisiä kohteita. Satelliittinavigointi käyttää radiota sijainnin määrittämiseen, ja tutka käyttää sitä asioiden löytämiseen ja jäljittämiseen.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Kristalliradio
- Mediatutkimus
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on radio?
V: Radio on tapa lähettää sähkömagneettisia signaaleja pitkien matkojen päähän, jotta tietoa voidaan välittää paikasta toiseen.
K: Mikä on lähetin?
A: Lähetin on laite, joka lähettää radiosignaaleja.
K: Mikä on vastaanotin?
V: Vastaanotin, joka tunnetaan myös nimellä antenni, on laite, joka "poimii" radiosignaalit.
K: Mikä on lähetinvastaanotin?
V: Vastaanotin on laite, joka toimii sekä lähettimen että vastaanottimen tavoin.
K: Mikä on lähetys?
V: Kun radiosignaaleja lähetetään samanaikaisesti moniin vastaanottimiin, sitä kutsutaan lähetykseksi.
K: Miten ääni lähetetään radiossa?
V: Ääntä voidaan lähettää radion kautta, joskus taajuusmodulaation (FM) tai amplitudimodulaation (AM) avulla.
K: Mitkä ovat esimerkkejä asioista, joita voidaan ohjata radiosignaalien avulla?
V: Lentokoneet ja autot ovat esimerkkejä asioista, joita voidaan ohjata radiosignaaleilla.
Etsiä