คลื่นวิทยุเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง เป็นที่รู้จักกันดีที่สุดสำหรับการใช้ในเทคโนโลยีการสื่อสาร เช่น โทรทัศน์ โทรศัพท์มือถือ และวิทยุ อุปกรณ์เหล่านี้รับคลื่นวิทยุและแปลงเป็นการสั่นสะเทือนเชิงกลในลำโพงเพื่อสร้างคลื่นเสียง
สเปกตรัมความถี่วิทยุเป็นส่วนเล็กๆ ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า (EM) โดยปกติสเปกตรัม EM จะแบ่งออกเป็นเจ็ดส่วนตามความยาวคลื่นที่ลดลงและพลังงานและความถี่ที่เพิ่มขึ้น
ดูเพิ่มเติม
พนักงานห้ามไม่ให้เด็กนอนหลับเมื่อมาถึงสถานรับเลี้ยงเด็ก
8 สัญญาณที่บ่งบอกว่ากำลังมีความวิตกกังวลอยู่ในตัวคุณ...
ความหมายทั่วไป ได้แก่ คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ อินฟราเรด (IR) แสงที่มองเห็นได้ อัลตราไวโอเลต (UV) รังสีเอกซ์ และรังสีแกมมา
คลื่นวิทยุมีความยาวคลื่นที่ยาวที่สุดในสเปกตรัม EM ตามข้อมูลของ NASA มีตั้งแต่ประมาณ 0.04 นิ้ว (1 มิลลิเมตร) ถึงมากกว่า 62 ไมล์ (100 กิโลเมตร)
นอกจากนี้ยังมีความถี่ต่ำสุด ตั้งแต่ประมาณ 3,000 รอบต่อวินาที หรือ 3 กิโลเฮิรตซ์ ไปจนถึงประมาณ 300 พันล้านเฮิรตซ์ หรือ 300 กิกะเฮิรตซ์
สเปกตรัมวิทยุเป็นทรัพยากรที่มีจำกัด และมักถูกเปรียบเทียบกับพื้นที่การเกษตร เช่นเดียวกับที่เกษตรกรจำเป็นต้องจัดระเบียบที่ดินของตนเพื่อให้ได้ผลผลิตที่ดีที่สุดในแง่ของ ปริมาณและความหลากหลายควรแบ่งคลื่นความถี่วิทยุให้กับผู้ใช้มากที่สุด มีประสิทธิภาพ.
ในบราซิล กระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี นวัตกรรม และการสื่อสารจัดการการจัดสรรคลื่นความถี่ทั่วคลื่นความถี่วิทยุ
การค้นพบ
James Clerk Maxwell นักฟิสิกส์ชาวสก๊อตได้พัฒนาทฤษฎีเอกภาพของแม่เหล็กไฟฟ้าในปี 1870 เขาทำนายการมีอยู่ของคลื่นวิทยุ
ในปี พ.ศ. 2429 ไฮน์ริช เฮิรตซ์ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ได้นำทฤษฎีของแมกซ์เวลล์มาใช้ในการผลิตและรับคลื่นวิทยุ เฮิรตซ์ใช้เครื่องมือที่ใช้ในครัวเรือนอย่างง่าย รวมถึงขดลวดเหนี่ยวนำและโถเลย์เดน (ประเภทของ คาปาซิเตอร์ที่ประกอบด้วยขวดแก้วที่มีใบไม้เป็นชั้นๆ ด้านใน และด้านนอก) เพื่อสร้างคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า
เฮิรตซ์กลายเป็นบุคคลแรกที่ส่งและรับคลื่นวิทยุที่มีการควบคุม หน่วยของความถี่ของคลื่น EM – หนึ่งรอบต่อวินาที – เรียกว่าเฮิรตซ์เพื่อเป็นเกียรติแก่เขา
คลื่นวิทยุ
สเปกตรัมวิทยุโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นเก้าแถบ:
| วงดนตรี | ช่วงความถี่ | ช่วงความยาวคลื่น |
| ความถี่ต่ำมาก (ELF) | <3 กิโลเฮิรตซ์ | > 100 กม |
| ความถี่ต่ำมาก (VLF) | 3 ถึง 30 กิโลเฮิรตซ์ | 10 ถึง 100 กม |
| ความถี่ต่ำ (LF) | 30 ถึง 300 กิโลเฮิรตซ์ | 1 ม. ถึง 10 กม |
| ความถี่เฉลี่ย (MF) | 300 กิโลเฮิรตซ์ ถึง 3 เมกะเฮิรตซ์ | 100 ม. ถึง 1 กม |
| ความถี่สูง (HF) | 3 ถึง 30 เมกะเฮิรตซ์ | 10 ถึง 100 เมตร |
| ความถี่สูงมาก (VHF) | 30 ถึง 300 เมกะเฮิรตซ์ | 1 ถึง 10 ม |
| ความถี่สูงพิเศษ (UHF) | 300MHz ถึง 3GHz | 10ซม.ถึง1ม |
| ความถี่สูงพิเศษ (SHF) | 3 ถึง 30 กิกะเฮิรตซ์ | 1 ถึง 1 ซม |
| ความถี่สูงมาก (EHF) | 30 ถึง 300 กิกะเฮิรตซ์ | 1 มม. ถึง 1 ซม |
ความถี่ต่ำถึงปานกลาง
คลื่นวิทยุ ELF เป็นความถี่ต่ำสุดในบรรดาความถี่วิทยุทั้งหมด มีพิสัยทำการไกลและมีประโยชน์สำหรับการสื่อสารกับเรือดำน้ำและภายในเหมืองและถ้ำ
แหล่งที่มาตามธรรมชาติของคลื่น ELF/VLF ที่ทรงพลังที่สุดคือสายฟ้า ตามข้อมูลของ Stanford VLF Group คลื่นที่เกิดจากฟ้าผ่าสามารถสะท้อนไปมาระหว่างโลกและชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ได้
แถบคลื่นวิทยุ LF และ MF รวมถึงวิทยุทางทะเลและวิทยุการบิน ตลอดจนวิทยุเชิงพาณิชย์แบบ AM (การปรับแอมพลิจูด) คลื่นวิทยุ AM อยู่ระหว่าง 535 กิโลเฮิรตซ์ถึง 1.7 เมกะเฮิรตซ์
วิทยุ AM มีช่วงสัญญาณที่ไกล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเวลากลางคืนเมื่อชั้นไอโอโนสเฟียร์สามารถดึงคลื่นกลับมายังโลกได้ดีที่สุด อย่างไรก็ตาม อาจมีสัญญาณรบกวนที่ส่งผลต่อคุณภาพเสียง
เมื่อสัญญาณถูกปิดกั้นบางส่วน เช่น จากอาคารที่มีผนังเป็นโลหะ เช่น ตึกระฟ้า ระดับเสียงจะลดลง
ความถี่ที่สูงขึ้น
แถบความถี่ HF, VHF และ UHF รวมถึงวิทยุ FM, การแพร่ภาพโทรทัศน์, วิทยุบริการสาธารณะ, โทรศัพท์มือถือ และ GPS (ระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลก) แถบความถี่เหล่านี้มักใช้ "การมอดูเลตความถี่" (FM) เพื่อเข้ารหัสหรือพิมพ์สัญญาณเสียงหรือข้อมูลลงบนคลื่นพาหะ
ในการมอดูเลตความถี่ แอมพลิจูด (ช่วงสูงสุด) ของสัญญาณจะคงที่ในขณะที่ ความถี่จะแปรผัน มากหรือน้อย ในอัตราและขนาดที่สอดคล้องกับสัญญาณเสียงหรือ ข้อมูล.
FM ส่งผลให้คุณภาพของสัญญาณดีกว่า AM เนื่องจากปัจจัยแวดล้อมไม่ส่งผลต่อความถี่ในลักษณะที่เป็นอยู่ พวกมันส่งผลต่อแอมพลิจูดและตัวรับจะไม่สนใจการเปลี่ยนแปลงของแอมพลิจูดตราบเท่าที่สัญญาณยังคงอยู่เหนือเกณฑ์ ขั้นต่ำ ความถี่วิทยุ FM อยู่ระหว่าง 88 เมกะเฮิรตซ์ถึง 108 เมกะเฮิรตซ์
วิทยุคลื่นสั้น
วิทยุคลื่นสั้นใช้ความถี่ในช่วง HF ตั้งแต่ประมาณ 1.7 เมกะเฮิรตซ์ถึง 30 เมกะเฮิรตซ์ ตามข้อมูลของ National Association of Shortwave Broadcasters (NASB) ภายในช่วงนี้ สเปกตรัมคลื่นสั้นจะแบ่งออกเป็นหลายส่วน
จากข้อมูลของ NASB ทั่วโลก มีสถานีคลื่นสั้นหลายร้อยสถานี สามารถได้ยินสถานีคลื่นสั้นเป็นระยะทางหลายพันกิโลเมตร เนื่องจากสัญญาณสะท้อนจากชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์และสะท้อนกลับเป็นระยะทางหลายร้อยหรือหลายพันกิโลเมตรจากจุดกำเนิด
ความถี่ที่สูงขึ้น
SHF และ EHF แสดงถึงความถี่สูงสุดในแถบความถี่วิทยุ บางครั้งถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของคลื่นไมโครเวฟ โมเลกุลในอากาศมีแนวโน้มที่จะดูดซับความถี่เหล่านี้ ซึ่งจำกัดช่วงและการใช้งานของพวกมัน
อย่างไรก็ตาม ความยาวคลื่นที่สั้นทำให้สามารถส่งสัญญาณไปยังลำแสงแคบๆ จากจานดาวเทียมได้ สิ่งนี้ทำให้สามารถสื่อสารช่วงสั้นและแบนด์วิธสูงระหว่างตำแหน่งคงที่ได้
SHF ซึ่งได้รับผลกระทบจากอากาศน้อยกว่า EHF ใช้สำหรับแอปพลิเคชันระยะสั้น เช่น Wi-Fi บลูทูธ และ USB ไร้สาย (บัสอนุกรมสากล)
มันสามารถทำงานบนเส้นทางสายตาเท่านั้น เนื่องจากคลื่นมักจะกระเด็นออกจากวัตถุ เช่น รถยนต์ เรือ และเครื่องบิน เนื่องจากคลื่นจะกระเด็นออกจากวัตถุ SHF จึงสามารถใช้เรดาร์ได้เช่นกัน
แหล่งดาราศาสตร์
อวกาศเต็มไปด้วยแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุ: ดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ เมฆก๊าซและฝุ่น กาแล็กซี พัลซาร์ และแม้แต่หลุมดำ จากการศึกษาสิ่งเหล่านี้ นักดาราศาสตร์สามารถเรียนรู้เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวและองค์ประกอบทางเคมีของแหล่งกำเนิดจักรวาลเหล่านี้ ตลอดจนกระบวนการที่ก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซเหล่านี้
กล้องโทรทรรศน์วิทยุ "มองเห็น" ท้องฟ้าแตกต่างจากที่ปรากฏในแสงที่ตามองเห็นอย่างมาก แทนที่จะมองเห็นดาวแหลม กล้องโทรทรรศน์วิทยุจะจับพัลซาร์ที่อยู่ไกลออกไป บริเวณก่อตัวดาวฤกษ์ และซากซุปเปอร์โนวา
กล้องโทรทรรศน์วิทยุยังสามารถตรวจจับควาซาร์ ซึ่งย่อมาจากแหล่งวิทยุกึ่งดาวฤกษ์ ควอซาร์เป็นนิวเคลียสของกาแลกติกที่สว่างอย่างไม่น่าเชื่อซึ่งขับเคลื่อนโดยหลุมดำมวลมหาศาล
ควอซาร์แผ่พลังงานไปทั่วสเปกตรัม EM แต่ชื่อนี้มาจากข้อเท็จจริงที่ว่าควอซาร์ตัวแรกที่ถูกระบุจะปล่อยพลังงานคลื่นวิทยุเป็นส่วนใหญ่ ควอซาร์มีพลังสูง บางดวงปล่อยพลังงานออกมามากกว่าทางช้างเผือกทั้งหมด 1,000 เท่า
นักดาราศาสตร์วิทยุมักจะรวมกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กหลายๆ ตัวเข้าด้วยกันเพื่อสร้างภาพวิทยุที่มีความละเอียดสูงและชัดเจนขึ้น
ตัวอย่างเช่น กล้องโทรทรรศน์วิทยุ Very Large Array (VLA) ในนิวเม็กซิโกประกอบด้วยเสาอากาศ 27 เสาเรียงกันในรูปแบบตัว “Y” ขนาดมหึมา เส้นผ่านศูนย์กลาง 36 กิโลเมตร