Rádio - Radio

Uma variedade de antenas de rádio em Sandia Peak perto de Albuquerque , Novo México, EUA. As antenas de transmissão de FM e televisão geralmente estão localizadas em torres altas ou picos de montanhas, para maximizar o alcance de transmissão. Antenas de ambos os tipos são mostradas aqui, junto com pratos redondos e tambores para comunicações de microondas ponto a ponto (por exemplo, do estúdio para o transmissor ).

Rádio é a tecnologia de sinalização e comunicação por meio de ondas de rádio . As ondas de rádio são ondas eletromagnéticas de frequência entre 30  hertz (Hz) e 300  gigahertz (GHz). Eles são gerados por um dispositivo eletrônico chamado transmissor conectado a uma antena que irradia as ondas e recebidos por outra antena conectada a um receptor de rádio . Rádio é muito utilizado na tecnologia moderna, em comunicação de rádio, radar , rádio-navegação , controle remoto , sensoriamento remoto e outras aplicações.

Na comunicação de rádio , usada na transmissão de rádio e televisão , telefones celulares , rádios bidirecionais , redes sem fio e comunicação por satélite , entre vários outros usos, as ondas de rádio são usadas para transportar informações através do espaço de um transmissor a um receptor, modulando o sinal de rádio (imprimindo um sinal de informação na onda de rádio variando algum aspecto da onda) no transmissor. No radar , usado para localizar e rastrear objetos como aeronaves, navios, espaçonaves e mísseis, um feixe de ondas de rádio emitido por um transmissor de radar reflete no objeto alvo e as ondas refletidas revelam a localização do objeto. Em sistemas de radionavegação como GPS e VOR , um receptor móvel aceita sinais de rádio de balizas de rádio de navegação cuja posição é conhecida e, medindo com precisão o tempo de chegada das ondas de rádio, o receptor pode calcular sua posição na Terra. Em dispositivos de controle remoto por rádio sem fio , como drones , abridores de portas de garagem e sistemas de entrada sem chave , os sinais de rádio transmitidos de um dispositivo controlador controlam as ações de um dispositivo remoto.

As aplicações de ondas de rádio que não envolvem a transmissão das ondas a distâncias significativas, como aquecimento RF usado em processos industriais e fornos de microondas , e usos médicos, como diatermia e aparelhos de ressonância magnética , geralmente não são chamadas de rádio . O substantivo rádio também é usado para significar um receptor de rádio de transmissão .

As ondas de rádio foram identificadas e estudadas pela primeira vez pelo físico alemão Heinrich Hertz em 1886. Os primeiros transmissores e receptores de rádio práticos foram desenvolvidos por volta de 1895-1896 pelo italiano Guglielmo Marconi , e o rádio começou a ser usado comercialmente por volta de 1900. Para evitar a interferência entre os usuários, o a emissão de ondas de rádio é regulamentada por lei, coordenada por um organismo internacional denominado International Telecommunication Union (ITU), que atribui faixas de frequências do espectro radioeléctrico para diferentes utilizações.

Tecnologia

As ondas de rádio são irradiadas por cargas elétricas em aceleração . Eles são gerados artificialmente por correntes elétricas que variam no tempo , consistindo em elétrons fluindo para frente e para trás em um condutor de metal chamado antena, acelerando assim. Na transmissão, um transmissor gera uma corrente alternada de radiofrequência que é aplicada a uma antena. A antena irradia a energia da corrente como ondas de rádio. Quando as ondas atingem a antena de um receptor de rádio , elas empurram os elétrons no metal para frente e para trás, induzindo uma minúscula corrente alternada. O receptor de rádio conectado à antena receptora detecta essa corrente oscilante e a amplifica.

À medida que se afastam da antena transmissora, as ondas de rádio se espalham, de modo que a intensidade do sinal ( intensidade em watts por metro quadrado) diminui, de modo que as transmissões de rádio só podem ser recebidas dentro de um intervalo limitado do transmissor, a distância dependendo da potência do transmissor, o padrão de radiação da antena , a sensibilidade do receptor, o nível de ruído e a presença de obstruções entre o transmissor e o receptor. Uma antena omnidirecional transmite ou recebe ondas de rádio em todas as direções, enquanto uma antena direcional ou antena de alto ganho transmite ondas de rádio em um feixe em uma direção específica ou recebe ondas de apenas uma direção.

As ondas de rádio viajam no vácuo à velocidade da luz e no ar muito perto da velocidade da luz, então o comprimento de onda de uma onda de rádio, a distância em metros entre as cristas adjacentes da onda, é inversamente proporcional à sua frequência .

Os outros tipos de ondas eletromagnéticas além das ondas de rádio; infravermelho , luz visível , ultravioleta , raios X e raios gama , também são capazes de transportar informações e serem usados ​​para comunicação. O amplo uso de ondas de rádio para telecomunicações deve-se principalmente às suas desejáveis propriedades de propagação decorrentes de seu grande comprimento de onda. As ondas de rádio têm a capacidade de atravessar a atmosfera, a folhagem e a maioria dos materiais de construção e, por difração, podem se curvar em torno de obstruções e, ao contrário de outras ondas eletromagnéticas, tendem a ser dispersas em vez de absorvidas por objetos maiores do que seu comprimento de onda.

Comunicação via rádio

Comunicação via rádio. Informações como o som são convertidas por um transdutor, como um microfone, em um sinal elétrico, que modula uma onda de rádio produzida pelo transmissor . Um receptor intercepta a onda de rádio e extrai o sinal de modulação portador de informações, que é convertido de volta para uma forma utilizável por humanos com outro transdutor, como um alto - falante .
Comparação de ondas de rádio moduladas AM e FM

Em sistemas de comunicação de rádio, a informação é transportada através do espaço usando ondas de rádio. Na extremidade de envio, a informação a ser enviada é convertida por algum tipo de transdutor em um sinal elétrico variável no tempo denominado sinal de modulação. O sinal de modulação pode ser um sinal de áudio que representa o som de um microfone , um sinal de vídeo que representa imagens em movimento de uma câmera de vídeo ou um sinal digital que consiste em uma sequência de bits que representam dados binários de um computador. O sinal de modulação é aplicado a um transmissor de rádio . No transmissor, um oscilador eletrônico gera uma corrente alternada oscilando em uma frequência de rádio , chamada de onda portadora, porque serve para "transportar" a informação pelo ar. O sinal de informação é usado para modular a portadora, variando algum aspecto da onda portadora, imprimindo a informação na portadora. Diferentes sistemas de rádio usam diferentes métodos de modulação :

Muitos outros tipos de modulação também são usados. Em alguns tipos, uma onda portadora não é transmitida, mas apenas uma ou ambas as bandas laterais de modulação .

A portadora modulada é amplificada no transmissor e aplicada a uma antena transmissora que irradia a energia como ondas de rádio. As ondas de rádio transportam as informações para o local do receptor.

No receptor, a onda de rádio induz uma pequena tensão oscilante na antena receptora, que é uma réplica mais fraca da corrente na antena transmissora. Essa tensão é aplicada ao receptor de rádio , que amplifica o sinal de rádio fraco para que ele fique mais forte, e então o demodula , extraindo o sinal de modulação original da onda portadora modulada. O sinal de modulação é convertido por um transdutor de volta a uma forma utilizável por humanos: um sinal de áudio é convertido em ondas sonoras por um alto-falante ou fones de ouvido, um sinal de vídeo é convertido em imagens por um display , enquanto um sinal digital é aplicado a um computador ou microprocessador, que interage com usuários humanos.

As ondas de rádio de muitos transmissores passam pelo ar simultaneamente sem interferir umas nas outras porque as ondas de rádio de cada transmissor oscilam em uma taxa diferente, ou seja, cada transmissor tem uma frequência diferente , medida em quilohertz (kHz), megahertz (MHz) ou gigahertz (GHz). A antena receptora normalmente capta os sinais de rádio de muitos transmissores. O receptor usa circuitos sintonizados para selecionar o sinal de rádio desejado entre todos os sinais captados pela antena e rejeitar os demais. Um circuito sintonizado (também chamado de circuito ressonante ou circuito tanque) atua como um ressonador , de forma semelhante a um diapasão . Tem uma frequência ressonante natural na qual oscila. A frequência ressonante do circuito sintonizado do receptor é ajustada pelo usuário para a frequência da estação de rádio desejada; isso é chamado de "ajuste". O sinal de rádio oscilante da estação desejada faz com que o circuito sintonizado ressoe , oscile em simpatia e passe o sinal para o resto do receptor. Os sinais de rádio em outras frequências são bloqueados pelo circuito sintonizado e não são transmitidos.

Largura de banda

Espectro de frequência de um sinal de rádio AM ou FM modulado típico. Consiste em um componente C na frequência da onda portadora com a informação ( modulação ) contida em duas bandas estreitas de frequências chamadas bandas laterais ( SB ) logo acima e abaixo da frequência portadora.

Uma onda de rádio modulada, transportando um sinal de informação, ocupa uma faixa de frequências . Veja o diagrama. A informação ( modulação ) em um sinal de rádio é geralmente concentrada em bandas de frequência estreitas chamadas bandas laterais ( SB ) logo acima e abaixo da frequência da portadora . A largura em hertz da faixa de frequência que o sinal de rádio ocupa, a frequência mais alta menos a frequência mais baixa, é chamada de largura de banda ( BW ). Para qualquer relação sinal-ruído , uma quantidade de largura de banda pode transportar a mesma quantidade de informações ( taxa de dados em bits por segundo), independentemente de onde está localizada no espectro de radiofrequência, de modo que a largura de banda é uma medida de transporte de informações capacidade . A largura de banda exigida por uma transmissão de rádio depende da taxa de dados da informação (sinal de modulação) sendo enviada e da eficiência espectral do método de modulação usado; quantos dados ele pode transmitir em cada quilohertz de largura de banda. Diferentes tipos de sinais de informação transportados por rádio têm diferentes taxas de dados. Por exemplo, um sinal de televisão (vídeo) tem uma taxa de dados maior do que um sinal de áudio .

O espectro de rádio , a faixa total de frequências de rádio que podem ser usadas para comunicação em uma determinada área, é um recurso limitado. Cada transmissão de rádio ocupa uma parte da largura de banda total disponível. A largura de banda de rádio é considerada um bem econômico que tem um custo monetário e está em demanda crescente. Em algumas partes do espectro de rádio, o direito de usar uma banda de frequência ou mesmo um único canal de rádio é comprado e vendido por milhões de dólares. Portanto, há um incentivo para empregar tecnologia para minimizar a largura de banda usada pelos serviços de rádio.

Nos últimos anos, houve uma transição das tecnologias de transmissão de rádio analógica para digital . Parte da razão para isso é que a modulação digital pode muitas vezes transmitir mais informações (uma taxa de dados maior) em uma determinada largura de banda do que a modulação analógica , usando algoritmos de compressão de dados , que reduzem a redundância nos dados a serem enviados, e uma modulação mais eficiente. Outras razões para a transição é que a modulação digital tem maior imunidade a ruído do que a analógica, os chips de processamento de sinal digital têm mais potência e flexibilidade do que os circuitos analógicos e uma ampla variedade de tipos de informações podem ser transmitidas usando a mesma modulação digital.

Por ser um recurso fixo que está em demanda por um número crescente de usuários, o espectro de rádio tornou-se cada vez mais congestionado nas últimas décadas e a necessidade de usá-lo de forma mais eficaz está impulsionando muitas inovações de rádio adicionais, como sistemas de rádio troncalizados e espectro de propagação transmissão (banda ultralarga), reutilização de frequência , gerenciamento de espectro dinâmico , pool de frequência e rádio cognitivo .

Bandas de frequência ITU

O ITU divide arbitrariamente o espectro de rádio em 12 bandas, cada uma começando em um comprimento de onda que é uma potência de dez (10 n ) metros, com frequência correspondente de 3 vezes uma potência de dez, e cada uma cobrindo uma década de frequência ou comprimento de onda. Cada uma dessas bandas tem um nome tradicional:

Nome da banda Abreviação Frequência Comprimento de onda Nome da banda Abreviação Frequência Comprimento de onda
Frequência extremamente baixa DUENDE 3 - 30 Hz 100.000 a 10.000 km Alta frequência HF 3 - 30 MHz 100–10 m
Freqüência super baixa SLF 30 - 300 Hz 10.000-1.000 km Frequência muito alta VHF 30 - 300 MHz 10–1 m
Freqüência ultrabaixa ULF 300 - 3000 Hz 1.000-100 km Ultra alta frequência UHF 300 - 3000 MHz 100–10 cm
Frequência muito baixa VLF 3 - 30 kHz 100–10 km Super alta frequência SHF 3 - 30 GHz 10–1 cm
Baixa frequência LF 30 - 300 kHz 10-1 km Frequência extremamente alta EHF 30 - 300 GHz 10–1 mm
Frequência média MF 300 - 3000 kHz 1000–100 m Tremendamente alta frequência THF 300 - 3000 GHz 1–0,1 mm

Pode-se ver que a largura de banda , a faixa de frequências, contida em cada banda não é igual, mas aumenta exponencialmente à medida que a frequência aumenta; cada banda contém dez vezes a largura de banda da banda anterior. A maior largura de banda disponível motivou uma tendência contínua de explorar frequências mais altas ao longo da história do rádio.

Regulamento

As ondas de rádio são um recurso compartilhado por muitos usuários. Dois transmissores de rádio na mesma área que tentam transmitir na mesma frequência interferem um com o outro, causando uma recepção distorcida, de forma que nenhuma transmissão pode ser recebida com clareza. A interferência com as transmissões de rádio pode não só ter um grande custo econômico, mas pode ser fatal (por exemplo, no caso de interferência com comunicações de emergência ou controle de tráfego aéreo ).

Para evitar interferências entre diferentes usuários, a emissão de ondas de rádio é estritamente regulamentada por leis nacionais, coordenadas por um órgão internacional, a União Internacional de Telecomunicações (UIT), que aloca faixas do espectro radioelétrico para diferentes usos. Os transmissores de rádio devem ser licenciados por governos, sob uma variedade de classes de licença dependendo do uso, e são restritos a certas frequências e níveis de potência. Em algumas classes, como estações de transmissão de rádio e televisão, o transmissor recebe um identificador único que consiste em uma sequência de letras e números chamados de indicativo de chamada , que deve ser usado em todas as transmissões. O operador de rádio deve possuir uma licença governamental, como a licença geral de operador de radiotelefonia nos Estados Unidos, obtida por meio de um teste que demonstra conhecimento técnico e legal adequado da operação segura do rádio.

As exceções às regras acima permitem a operação não licenciada pelo público de transmissores de curto alcance de baixa potência em produtos de consumo, como telefones celulares, telefones sem fio , dispositivos sem fio , walkie-talkies , rádios de banda de cidadãos , microfones sem fio , abridores de porta de garagem e bebê monitores . Nos EUA, eles se enquadram na Parte 15 dos regulamentos da Federal Communications Commission (FCC). Muitos desses dispositivos usam as bandas ISM , uma série de bandas de frequência em todo o espectro de rádio reservadas para uso não licenciado. Embora possam ser operados sem licença, como todos os equipamentos de rádio, esses dispositivos geralmente devem ser homologados antes da venda.

Formulários

Abaixo estão alguns dos usos mais importantes do rádio, organizados por função.

Transmissão

Estação de rádio AM
Estação de rádio FM
Estação de televisão
Antenas de transmissão

A transmissão é a transmissão unilateral de informações de um transmissor para receptores pertencentes a uma audiência pública. Como as ondas de rádio ficam mais fracas com a distância, uma estação de transmissão só pode ser recebida dentro de uma distância limitada de seu transmissor. Os sistemas que transmitem de satélites geralmente podem ser recebidos em um país ou continente inteiro. O rádio e a televisão terrestres mais antigos são pagos por anúncios comerciais ou governos. Em sistemas de assinatura, como televisão por satélite e rádio por satélite, o cliente paga uma taxa mensal. Nestes sistemas, o sinal de rádio é criptografado e só pode ser descriptografado pelo receptor, que é controlado pela empresa e pode ser desativado caso o cliente não pague a conta.

A radiodifusão usa várias partes do espectro de rádio, dependendo do tipo de sinal transmitido e do público-alvo desejado. Os sinais de ondas longas e médias podem fornecer cobertura confiável de áreas com várias centenas de quilômetros de largura, mas têm a capacidade de transporte de informações mais limitada e, portanto, funcionam melhor com sinais de áudio (fala e música), e a qualidade do som pode ser degradada pelo ruído de rádio natural e fontes artificiais. As bandas de ondas curtas têm um alcance potencial maior, mas estão mais sujeitas à interferência de estações distantes e condições atmosféricas variáveis ​​que afetam a recepção.

Na banda de frequência muito alta , maior que 30 megahertz, a atmosfera da Terra tem menos efeito sobre o alcance dos sinais, e a propagação da linha de visão torna - se o modo principal. Essas frequências mais altas permitem a grande largura de banda necessária para a transmissão de televisão. Como as fontes de ruído natural e artificial estão menos presentes nessas frequências, a transmissão de áudio de alta qualidade é possível, usando modulação de frequência .

Áudio: transmissão de rádio

Radiodifusão, meios de transmissão de áudio (som) para receptores de rádio pertencentes a um público público. O áudio analógico é a primeira forma de transmissão de rádio. A transmissão em AM começou por volta de 1920. A transmissão em FM foi introduzida no final da década de 1930 com maior fidelidade . Um receptor de transmissão de rádio é chamado de rádio . A maioria dos rádios pode receber AM e FM e são chamados de receptores AM / FM.

  • FM ( modulação de frequência ) - em FM, a frequência do sinal da portadora de rádio varia ligeiramente com o sinal de áudio. A transmissão FM é permitida nas bandas de transmissão FM entre cerca de 65 e 108 MHz na faixa de freqüência muito alta (VHF). As ondas de rádio nesta banda viajam pela linha de visão, de modo que a recepção de FM é limitada pelo horizonte visual a cerca de 30-40 mi (48-64 km) e pode ser bloqueada por colinas. No entanto, é menos suscetível a interferências de ruídos de rádio ( RFI , sferics , estático) e possui maior fidelidade ; melhor resposta de frequência e menos distorção de áudio do que AM. Nos EUA, a potência irradiada ( ERP ) das estações FM varia de 6 a 100 kW.
  • A transmissão de áudio digital (DAB) estreou em alguns países em 1998. Ela transmite áudio como um sinal digital em vez de um sinal analógico como o AM e o FM. O DAB tem o potencial de fornecer som de qualidade superior ao FM (embora muitas estações não optem por transmitir em alta qualidade), tem maior imunidade a ruídos e interferências de rádio , faz melhor uso da largura de banda do espectro de rádio escasso e fornece recursos de usuário avançados, como guias de programa eletrônicos . Sua desvantagem é que ele é incompatível com rádios anteriores, de forma que um novo receptor DAB deve ser adquirido. A maioria dos países planeja uma eventual transição de FM para DAB. Os Estados Unidos e o Canadá optaram por não implementar o DAB.
  • Uma única estação DAB transmite um sinal de largura de banda de 1.500 kHz que transporta de 9 a 12 canais de áudio digital modulado por OFDM a partir do qual o ouvinte pode escolher. Os radiodifusores podem transmitir um canal em uma faixa de taxas de bits diferentes , portanto, canais diferentes podem ter qualidade de áudio diferente. Em diferentes países, as estações DAB transmitem na Banda III (174–240 MHz) ou na banda L (1,452–1,492 GHz) na faixa de UHF, assim como a recepção de FM é limitada pelo horizonte visual a cerca de 40 milhas (64 km).
    • Digital Radio Mondiale (DRM) é um padrão concorrente de rádio digital terrestre desenvolvido principalmente por emissoras como um substituto de maior eficiência espectral para a transmissão AM e FM legada. Mondiale significa "mundial" em francês e italiano, e DRM, desenvolvido em 2001, é atualmente suportado por 23 países e foi adotado por algumas emissoras europeias e orientais a partir de 2003. O modo DRM30 usa as bandas de transmissão AM abaixo de 30 MHz e é destina-se a substituir a transmissão AM e em ondas curtas, e o modo DRM + usa frequências VHF centralizadas na banda de transmissão FM e tem como objetivo substituir a transmissão FM. É incompatível com os receptores de rádio existentes e exige que os ouvintes comprem um novo receptor DRM. A modulação utilizada é uma forma de OFDM chamada COFDM na qual até 4 portadoras são transmitidas em um canal anteriormente ocupado por um único sinal AM ou FM, modulado por modulação de amplitude em quadratura (QAM). O sistema DRM é projetado para ser o mais compatível possível com os transmissores de rádio AM e FM existentes, de forma que muitos dos equipamentos das estações de rádio existentes não tenham que ser substituídos.
    • O rádio por satélite é um serviço de rádio por assinatura que transmite áudio digital com qualidade de CD direto para os receptores dos assinantes usando um sinal de downlink de microondas de um satélite de comunicação de transmissão direta em órbita geoestacionária 22.000 milhas acima da Terra. Destina-se principalmente a rádios de automóveis em veículos. O rádio satélite usa a banda S de 2,3 GHz na América do Norte, em outras partes do mundo usa a banda L de 1,4 GHz alocada para DAB.
      Receptor de televisão

    Vídeo: transmissão de televisão

    A radiodifusão televisiva é a transmissão de imagens em movimento por rádio, que consistem em sequências de imagens fixas, que são apresentadas no ecrã de um receptor de televisão (uma "televisão" ou TV) juntamente com um canal de áudio (som) sincronizado. Os sinais de televisão ( vídeo ) ocupam uma largura de banda mais ampla do que os sinais de transmissão de rádio ( áudio ). A televisão analógica , a tecnologia original da televisão, exigia 6 MHz, então as bandas de freqüência da televisão são divididas em canais de 6 MHz, agora chamados de "canais RF". O padrão de televisão atual, introduzido a partir de 2006, é um formato digital chamado HDTV (televisão de alta definição), que transmite imagens em resolução mais alta, normalmente 1080 pixels de altura por 1920 pixels de largura, a uma taxa de 25 ou 30 quadros por segundo. Os sistemas de transmissão de televisão digital (DTV), que substituíram a televisão analógica mais antiga em uma transição iniciada em 2006, usam compressão de imagem e modulação digital de alta eficiência, como OFDM e 8VSB, para transmitir vídeo HDTV em uma largura de banda menor do que os antigos canais analógicos, economizando pouco espaço do espectro de rádio . Portanto, cada um dos canais RF analógicos de 6 MHz agora carrega até 7 canais de DTV - esses são chamados de "canais virtuais". Os receptores de televisão digital têm comportamentos diferentes na presença de recepção ruim ou ruído do que a televisão analógica, chamado de efeito de " penhasco digital ". Ao contrário da televisão analógica, em que a recepção cada vez mais fraca causa uma degradação gradual da qualidade da imagem, na televisão digital a qualidade da imagem não é afetada pela má recepção até que, a certa altura, o receptor para de funcionar e o ecrã escurece.

    • Televisão terrestre , televisão sem fio (OTA) ou televisão aberta - a mais antiga tecnologia de televisão, é a transmissão de sinais de televisão de estações de televisão terrestres para receptores de televisão (chamados de televisores ou TVs) nas casas dos espectadores. A transmissão de televisão terrestre usa as bandas 41 - 88 MHz ( banda baixa de VHF ou Banda I , transportando canais RF 1–6), 174 - 240 MHz, (banda alta VHF ou Banda III ; transportando canais RF 7–13) e 470 - 614 MHz ( UHF Banda IV e Banda V ; transportando canais RF 14 e superiores). Os limites de frequência exatos variam em diferentes países. A propagação é por linha de visão , então a recepção é limitada pelo horizonte visual a 30-40 milhas (48-64 km). Na potência efetiva radiada (ERP) da televisão nos Estados Unidos , os transmissores são limitados a 35 kW na banda baixa de VHF, 50 kW na banda alta de VHF e 220 kW na banda UHF; a maioria das estações de TV opera abaixo de 75% do limite. Na maioria das áreas, os telespectadores usam uma antena dipolo "orelhas de coelho" simples em cima da TV, mas os espectadores em áreas de recepção periféricas a mais de 15 milhas de uma estação geralmente precisam usar uma antena externa montada no telhado para obter uma recepção adequada.
    Antena parabólica em uma residência

    Tempo

    Os serviços de frequência e sinal de tempo padrão do governo operam estações de rádio que transmitem continuamente sinais de tempo extremamente precisos produzidos por relógios atômicos , como uma referência para sincronizar outros relógios. Os exemplos são BPC , DCF77 , JJY , MSF , RTZ , TDF , WWV e YVTO . Um uso é em relógios e relógios de rádio , que incluem um receptor automatizado que periodicamente (geralmente semanalmente) recebe e decodifica o sinal de ajuste da hora e redefine o relógio de quartzo interno do relógio para a hora correta, permitindo assim que um pequeno relógio ou relógio de mesa tenha o mesmo precisão como um relógio atômico. O número de estações de tempo do governo está diminuindo porque os satélites GPS e o protocolo NTP ( Internet Network Time Protocol ) fornecem padrões de tempo igualmente precisos.

    Comunicação de voz bidirecional

    (esquerda) Celular moderno. (à direita) Torre de telefonia celular compartilhada por antenas pertencentes a 3 redes diferentes.

    Um rádio bidirecional é um transceptor de áudio , um receptor e um transmissor no mesmo dispositivo, usado para comunicação de voz bidirecional pessoa a pessoa com outros usuários com rádios semelhantes. Um termo mais antigo para esse modo de comunicação é radiotelefonia . O link de rádio pode ser half-duplex , como em um walkie-talkie , usando um único canal de rádio no qual apenas um rádio pode transmitir por vez, então diferentes usuários se revezam para falar, pressionando um botão " aperte para falar " em seu rádio que desliga o receptor e liga o transmissor. Ou o link de rádio pode ser full duplex , um link bidirecional que usa dois canais de rádio para que as duas pessoas possam falar ao mesmo tempo, como em um telefone celular.

    • Telefone celular - um telefone sem fio portátil que é conectado à rede telefônica por sinais de rádio trocados com uma antena local em uma estação base de celular ( torre de celular ). A área de serviço coberta pelo provedor é dividida em pequenas áreas geográficas chamadas "células", cada uma servida por uma antena de estação base separada e um transceptor multicanal . Todos os telefones celulares em uma célula se comunicam com esta antena em canais de frequência separados, atribuídos a partir de um conjunto comum de frequências.

      O objetivo da organização celular é conservar a largura de banda do rádio pela reutilização da freqüência . Transmissores de baixa potência são usados ​​para que as ondas de rádio usadas em uma célula não viajem muito além da célula, permitindo que as mesmas frequências sejam reutilizadas em células separadas geograficamente. Quando um usuário que carrega um celular passa de uma célula para outra, seu telefone é automaticamente "transferido" para a nova antena e recebe novas frequências. Os telefones celulares têm um transceptor digital full duplex altamente automatizado usando modulação OFDM usando dois canais de rádio digital, cada um conduzindo uma direção da conversa bidirecional, bem como um canal de controle que controla as chamadas e "transfere" o telefone para outra torre de celular. As redes 2G , 3G e 4G mais antigas usam frequências na faixa UHF e de baixa micro-ondas, entre 700 MHz e 3 GHz. O transmissor do telefone celular ajusta sua saída de potência para usar a potência mínima necessária para se comunicar com a torre de celular; 0,6 W quando perto da torre, até 3 W quando mais longe. A potência do transmissor do canal da torre de celular é de 50 W. Os telefones da geração atual, chamados smartphones , têm muitas funções além de fazer chamadas telefônicas e, portanto, têm vários outros transmissores e receptores de rádio que os conectam a outras redes: geralmente um modem WiFi , um modem Bluetooth e um receptor GPS .

      • Rede celular 5G - redes celulares de próxima geração que começaram a ser implantadas em 2019. Sua principal vantagem são taxas de dados muito mais altas do que as redes celulares anteriores, de até 10  Gbps ; 100 vezes mais rápido do que a tecnologia celular anterior, 4G LTE . As taxas de dados mais altas são obtidas, em parte, pelo uso de ondas de rádio de frequência mais alta, na faixa de microondas mais alta 3 - 6 GHz, e na faixa de onda milimétrica , em torno de 28 e 39 GHz. Uma vez que essas frequências têm um alcance mais curto do que as bandas de celular anteriores, as células serão menores do que as células nas redes celulares anteriores, que poderiam ter muitos quilômetros de diâmetro. As células de ondas milimétricas terão apenas alguns quarteirões de comprimento e, em vez de uma estação-base de células e uma torre de antena, terão muitas pequenas antenas conectadas a postes e prédios.
    Telefones via satélite, mostrando as grandes antenas necessárias para se comunicar com o satélite
    • Telefone via satélite ( telefone via satélite ) - um telefone sem fio portátil semelhante a um telefone celular, conectado à rede telefônica por meio de um link de rádio para um satélite de comunicações em órbita, em vez de por meio de torres de celular . Eles são mais caros do que telefones celulares; mas sua vantagem é que, ao contrário de um telefone celular que é limitado a áreas cobertas por torres de celular, os telefones via satélite podem ser usados ​​na maior parte ou em toda a área geográfica da Terra. Para que o telefone se comunique com um satélite usando uma pequena antena omnidirecional , os sistemas de primeira geração usam satélites em órbita terrestre baixa , cerca de 400–700 milhas (640–1,100 km) acima da superfície. Com um período orbital de cerca de 100 minutos, um satélite só pode ficar à vista de um telefone por cerca de 4 a 15 minutos, então a chamada é "transferida" para outro satélite quando um passa além do horizonte local. Portanto, um grande número de satélites, cerca de 40 a 70, é necessário para garantir que pelo menos um satélite esteja à vista continuamente de cada ponto da Terra. Outros sistemas de telefone via satélite usam satélites em órbita geoestacionária em que apenas alguns satélites são necessários, mas estes não podem ser usados ​​em latitudes altas devido à interferência terrestre.
    • Telefone sem fio - um telefone fixo no qual o monofone é portátil e se comunica com o resto do telefone por um link de rádio full duplex de curto alcance , em vez de ser conectado por um cabo. Tanto o monofone quanto a estação base têm transceptores de rádio FM de baixa potência operando na banda UHF que controla o link de rádio bidirecional de curto alcance.
    Bombeiro usando walkie-talkie
    • Sistema de rádio móvel terrestre - transceptores de rádio móveis de curto alcance ou half-duplex portáteis operando na banda VHF ou UHF que podem ser usados ​​sem licença. Eles são freqüentemente instalados em veículos, com as unidades móveis se comunicando com um despachante em uma estação base fixa . Sistemas especiais com frequências reservadas são usados ​​por serviços de primeiros socorros ; polícia, bombeiros, ambulâncias e serviços de emergência e outros serviços governamentais. Outros sistemas são feitos para uso por empresas comerciais, como táxis e serviços de entrega. Os sistemas VHF usam canais na faixa de 30–50 MHz e 150–172 MHz. Os sistemas UHF usam a banda de 450–470 MHz e em algumas áreas a faixa de 470–512 MHz. Em geral, os sistemas VHF têm um alcance maior do que o UHF, mas requerem antenas mais longas. A modulação AM ou FM é usada principalmente, mas sistemas digitais como DMR estão sendo introduzidos. A potência irradiada é normalmente limitada a 4 watts. Esses sistemas têm um alcance bastante limitado, geralmente de 3 a 20 milhas (4,8 a 32 km), dependendo do terreno. Os repetidores instalados em edifícios altos, colinas ou picos de montanhas são freqüentemente usados ​​para aumentar o alcance quando se deseja cobrir uma área maior do que a linha de visão. Exemplos de sistemas móveis terrestres são CB , FRS , GMRS e MURS . Os sistemas digitais modernos, chamados de sistemas de rádio troncalizados , têm um sistema de gerenciamento de canal digital usando um canal de controle que atribui canais de frequência automaticamente a grupos de usuários.
      • Walkie-talkie - um rádio bidirecional half-duplex portátil alimentado por bateria, usado em sistemas de rádio móvel terrestre.
    • Airband - Sistema de rádio half-duplex usado por pilotos de aeronaves para conversar com outras aeronaves e controladores de tráfego aéreo baseados em solo . Este sistema vital é o principal canal de comunicação para o controle do tráfego aéreo . Para a maioria das comunicações em voos terrestres em corredores aéreos, é usado um sistema VHF-AM usando canais entre 108 e 137 MHz na banda de VHF . Este sistema tem um alcance de transmissão típico de 200 milhas (320 km) para aeronaves voando em altitude de cruzeiro. Para voos em áreas mais remotas, como voos transoceânicos, as aeronaves usam a banda HF ou os canais nos satélites de satélites Inmarsat ou Iridium . As aeronaves militares também usam uma banda UHF-AM dedicada de 225,0 a 399,95 MHz.
    Rádio marítimo VHF em um navio
    • Rádio marítimo - transceptores de médio alcance em navios, usados ​​para comunicação navio-para-navio, navio-para-ar e navio-para-terra com os capitães do porto. Eles usam canais FM entre 156 e 174 MHz na banda de VHF com até 25 watts de potência, dando-lhes um alcance de cerca de 60 milhas (97 km). Alguns canais são half-duplex e alguns são full-duplex , para serem compatíveis com a rede telefônica e permitir que os usuários façam chamadas por meio de uma operadora marítima.
    • Rádio amador - rádio bidirecional half-duplex de longo alcance usado por amadores para fins não comerciais: contatos recreativos de rádio com outros amadores, comunicação de emergência voluntária durante desastres, competições e experimentação. Os rádios amadores devem possuir uma licença de radioamadorismo e receber um indicativo único que deve ser usado como um identificador nas transmissões. O rádio amador é restrito a pequenas bandas de frequência, as bandas de rádio amador , espaçadas em todo o espectro de rádio de 136 kHz a 2,4 GHz. Dentro dessas bandas, os amadores têm a liberdade de transmitir em qualquer frequência com uma ampla variedade de métodos de modulação. Além da radiotelefonia , os amadores são os únicos operadores de rádio que ainda usam a radiotelegrafia em código Morse .

    Comunicação de voz unilateral

    Uma forma, a transmissão de rádio unidirecional é chamada simplex .

    • Monitor de bebê - um aparelho do lado do cib para pais de bebês que transmite os sons do bebê para um receptor carregado pelos pais, para que eles possam monitorar o bebê enquanto estiver em outras partes da casa. Estes transmitem em FM em 49.300, 49.830, 49.845, 49.860 ou 49.875 MHz com baixa potência. Muitas babás eletrônicas têm canais duplex para que os pais possam falar com o bebê e câmeras de vídeo para mostrar uma foto do bebê, isso é chamado de câmera do bebê .
    • Microfone sem fio - um microfone alimentado por bateria com um transmissor de curto alcance que é portátil ou usado no corpo de uma pessoa que transmite seu som por rádio para uma unidade receptora próxima conectada a um sistema de som. Microfones sem fio são usados ​​por alto-falantes públicos, artistas e personalidades da televisão para que possam se mover livremente sem arrastar um cabo de microfone. Os modelos analógicos transmitem em FM em porções não utilizadas das frequências de transmissão de televisão nas bandas de VHF e UHF. Alguns modelos transmitem em dois canais de frequência para recepção de diversidade para evitar que nulos interrompam a transmissão conforme o artista se move. Alguns modelos usam modulação digital para evitar a recepção não autorizada pelos receptores de rádio do scanner; estes operam nas bandas ISM de 900 MHz, 2,4 GHz ou 6 GHz .

    Comunicação de dados

    • Rede sem fio - links de rádio automatizados que transmitem dados digitais entre computadores e outros dispositivos sem fio usando ondas de rádio, conectando os dispositivos de forma transparente em uma rede de computadores . As redes de computadores podem transmitir qualquer forma de dados: além de e-mail e páginas da web, elas também carregam chamadas telefônicas ( VoIP ), conteúdo de áudio e vídeo (chamado de mídia streaming ). A segurança é mais um problema para redes sem fio do que para redes com fio, pois qualquer pessoa nas proximidades com um modem sem fio pode acessar o sinal e tentar fazer login. Os sinais de rádio das redes sem fio são criptografados usando WPA .
      Computador laptop com Wi - Fi e roteador sem fio doméstico típico (direita) conectando-o à Internet
      • LAN sem fio ( rede local sem fio ou WiFi ) - com base nos padrões IEEE 802.11 , essas são as redes de computadores mais amplamente utilizadas, usadas para implementar redes locais sem cabos, conectando computadores, laptops, telefones celulares, consoles de videogame , TVs inteligentes e impressoras em uma casa ou escritório juntos, e um roteador sem fio conectando-os à Internet com uma conexão com fio ou cabo. Roteadores sem fio em locais públicos como bibliotecas, hotéis e cafés criam pontos de acesso sem fio ( hotspots ) para permitir que o público acesse a Internet com dispositivos portáteis como smartphones , tablets ou laptops . Cada dispositivo troca dados usando um modem sem fio (controlador de interface de rede sem fio), um transmissor e receptor de micro-ondas automatizado com uma antena omnidirecional que funciona em segundo plano, trocando pacotes de dados com o roteador. O WiFi usa canais nas bandas ISM de 2,4 GHz e 5 GHz com modulação OFDM ( multiplexação por divisão ortogonal de frequência ) para transmitir dados em altas taxas. Os transmissores em modems WiFi são limitados a uma potência irradiada de 200 mW a 1 watt, dependendo do país. Eles têm um alcance interno máximo de cerca de 150 pés (50 m) em 2,4 GHz e 50 pés (20 m) em 5 GHz.
        Roteador WAN sem fio da vizinhança em poste telefônico
      • WAN sem fio (rede de longa distância sem fio, WWAN) - uma variedade de tecnologias que fornecem acesso à Internet sem fio em uma área mais ampla do que as redes sem fio - de um prédio de escritórios a um campus, um bairro ou uma cidade inteira. As tecnologias mais utilizadas são: modems celulares , que trocam dados de computador por rádio com torres de celular ; acesso à Internet via satélite; e frequências mais baixas na banda UHF, que têm um alcance maior do que as frequências WiFi. Como as redes WWAN são muito mais caras e complicadas de administrar do que as redes WiFi, seu uso até agora tem sido geralmente limitado a redes privadas operadas por grandes corporações.
      • Bluetooth - uma interface sem fio de muito curto alcance em um dispositivo sem fio portátil usada como um substituto para uma conexão com fio ou cabo, principalmente para trocar arquivos entre dispositivos portáteis e conectar telefones celulares e reprodutores de música com fones de ouvido sem fio . No modo mais amplamente usado, a potência de transmissão é limitada a 1 miliwatt, dando a ela um alcance muito curto de até 10 m (30 pés). O sistema usa transmissão de espectro espalhado de salto de frequência , na qual pacotes de dados sucessivos são transmitidos em uma ordem pseudo-aleatória em um dos 79 canais Bluetooth de 1 MHz entre 2,4 e 2,83 GHz na banda ISM . Isso permite que as redes Bluetooth operem na presença de ruído , outros dispositivos sem fio e outras redes Bluetooth usando as mesmas frequências, uma vez que a chance de outro dispositivo tentar transmitir na mesma frequência ao mesmo tempo que o modem Bluetooth é baixa. No caso de tal "colisão", o modem Bluetooth apenas retransmite o pacote de dados em outra freqüência.
      • Rádio de pacote - uma rede ad-hoc sem fio ponto a ponto de longa distância na qual os pacotes de dados são trocados entre modems de rádio controlados por computador (transmissor / receptores) chamados de nós, que podem ser separados por milhas e talvez móveis. Cada nó se comunica apenas com os nós vizinhos, portanto, os pacotes de dados são passados ​​de um nó para outro até chegarem ao seu destino. Usa o protocolo de rede X.25 . Os sistemas de rádio por pacote são usados ​​em grau limitado por empresas de telecomunicações comerciais e pela comunidade de rádios amadores .
    • Mensagens de texto ( mensagens de texto) - é um serviço no celular que permite ao usuário digitar uma curta mensagem alfanumérica e enviá-la para outro número de telefone, sendo o texto exibido na tela do telefone do destinatário. Ele é baseado no Short Message Service (SMS), que transmite usando largura de banda sobressalente no canal de rádio de controle usado por telefones celulares para lidar com funções de segundo plano, como discagem e transferência de celular. Devido a limitações técnicas do canal, as mensagens de texto são limitadas a 160 caracteres alfanuméricos.
    Antenas parabólicas de links de retransmissão de microondas em torres na Austrália.
    • Retransmissão de micro-ondas - um link de transmissão de dados digital ponto a ponto de alta largura de banda de longa distância que consiste em um transmissor de micro-ondas conectado a uma antena parabólica que transmite um feixe de microondas para outra antena parabólica e receptor. Como as antenas devem estar na linha de visão, as distâncias são limitadas pelo horizonte visual a 30-40 milhas (48-64 km). Links de micro-ondas são usados ​​para dados de negócios privados, redes de computadores de longa distância (WANs) e por companhias telefônicas para transmitir chamadas de longa distância e sinais de televisão entre cidades.
    • Telemetria - transmissão unilateral automatizada (simplex) de medições e dados de operação de um processo ou dispositivo remoto para um receptor para monitoramento. A telemetria é usada para monitoramento em vôo de mísseis, drones, satélites e radiossondas de balão meteorológico , enviando dados científicos de espaçonaves interplanetárias para a Terra, comunicando-se com sensores biomédicos eletrônicos implantados no corpo humano e perfilagem de poços . Múltiplos canais de dados são freqüentemente transmitidos usando multiplexação por divisão de frequência ou multiplexação por divisão de tempo . A telemetria está começando a ser usada em aplicativos de consumo, como: medidores de água e medidores de gás que, quando acionados por um sinal de interrogação, transmitem suas leituras por rádio para um veículo leitor de utilidade na calçada, para eliminar a necessidade de um funcionário ir até a propriedade do cliente para ler manualmente o medidor.
    • Cobrança eletrônica de pedágio - em estradas com pedágio , uma alternativa à cobrança manual de pedágio em uma cabine de pedágio, em que um transponder em um veículo, quando acionado por um transmissor de beira de estrada, transmite um sinal para um receptor de beira de estrada para registrar o uso do veículo da estrada , permitindo que o proprietário seja cobrado pelo pedágio.
    Tag RFID de um DVD
    • Identificação por radiofrequência (RFID) - etiquetas de identificação contendo um pequeno transponder de rádio ( receptor e transmissor ) que são anexados à mercadoria. Quando recebe um pulso de interrogação de ondas de rádio de uma unidade de leitura próxima, a etiqueta transmite de volta um número de ID, que pode ser usado para fazer o inventário das mercadorias. As etiquetas passivas, o tipo mais comum, têm um chip alimentado pela energia de rádio recebida do leitor, retificada por um diodo, e podem ter o tamanho de um grão de arroz. Eles são incorporados em produtos, roupas, vagões, livros de bibliotecas, etiquetas de bagagem de companhias aéreas e são implantados sob a pele em animais de estimação e rebanhos ( implante de microchip ) e até em pessoas. As questões de privacidade foram tratadas com tags que usam sinais criptografados e autenticam o leitor antes de responder. Os tags passivos usam as bandas ISM de 125–134 kHz, 13, 900 MHz e 2,4 e 5 GHz e têm um alcance curto. As etiquetas ativas, alimentadas por bateria, são maiores, mas podem transmitir um sinal mais forte, dando-lhes um alcance de centenas de metros.
    • Comunicação submarina - Quando submersos, os submarinos são cortados de toda comunicação de rádio comum com suas autoridades de comando militar pela água do mar condutora. No entanto, ondas de rádio de frequências suficientemente baixas, nas bandas VLF (30 a 3 kHz) e ELF (abaixo de 3 kHz), são capazes de penetrar na água do mar. As marinhas operam grandes estações de transmissão em terra com potência na faixa de megawatts para transmitir mensagens criptografadas a seus submarinos nos oceanos do mundo. Devido à pequena largura de banda, esses sistemas não podem transmitir voz, apenas mensagens de texto em uma taxa de dados lenta. O canal de comunicação é unilateral, uma vez que as longas antenas necessárias para transmitir ondas VLF ou ELF não cabem em um submarino. Os transmissores VLF usam antenas de fio de milhas de comprimento, como antenas guarda-chuva . Algumas nações usam transmissores ELF operando em torno de 80 Hz, que podem se comunicar com submarinos em profundidades menores. Eles usam antenas ainda maiores, chamadas de dipolos de solo , que consistem em duas conexões de aterramento (Terra) separadas por 23–60 km (14–37 mi), ligadas por linhas de transmissão aéreas a um transmissor de usina de energia.

    Comunicação espacial

    Esta é a comunicação de rádio entre uma nave espacial e uma estação terrestre ou outra nave espacial. A comunicação com espaçonaves envolve as maiores distâncias de transmissão de qualquer link de rádio, até bilhões de quilômetros para espaçonaves interplanetárias . Para receber os sinais fracos de espaçonaves distantes, as estações terrestres de satélite usam grandes antenas parabólicas "parabólicas" de até 25 metros (82 pés) de diâmetro e receptores extremamente sensíveis. Altas frequências na banda de micro - ondas são usadas, uma vez que as micro-ondas passam pela ionosfera sem refração , e nas frequências de micro-ondas as antenas de alto ganho necessárias para focar a energia de rádio em um feixe estreito apontado para o receptor são pequenas e ocupam um mínimo de espaço em um satélite. Porções da banda UHF , L , C , S , k u e k a são alocadas para comunicação espacial. Um link de rádio que transmite dados da superfície da Terra para uma espaçonave é chamado de uplink , enquanto um link que transmite dados da espaçonave para o solo é chamado de downlink.

    Satélite de comunicações pertencente ao Azerbaijão
    • Satélite de comunicação - um satélite artificial usado como retransmissor de telecomunicações para transmitir dados entre pontos amplamente separados na Terra. Eles são usados ​​porque as microondas usadas para telecomunicações viajam pela linha de visão e, portanto, não podem se propagar ao redor da curva da Terra. Em 1º de janeiro de 2021, havia 2.224 satélites de comunicações na órbita da Terra. A maioria está em órbita geoestacionária 22.200 milhas (35.700 km) acima do equador , de modo que o satélite parece estacionário no mesmo ponto no céu, de modo que as antenas parabólicas das estações terrestres podem ser apontadas permanentemente para aquele local e não precisam se mover para rastreá-lo. Em uma estação terrestre de satélite, um transmissor de microondas e uma grande antena parabólica transmitem um feixe de uplink de microondas para o satélite. O sinal de uplink transporta muitos canais de tráfego de telecomunicações, como chamadas telefônicas de longa distância, programas de televisão e sinais de internet, usando uma técnica chamada multiplexação por divisão de frequência (FDM). No satélite, um transponder recebe o sinal, traduz para uma frequência de downlink diferente para evitar interferir com o sinal de uplink e retransmite-o para outra estação terrestre, que pode estar amplamente separada da primeira. Nesse local, o sinal de downlink é demodulado e o tráfego de telecomunicações que ele transporta é enviado para seus destinos locais por meio de linhas fixas. Os satélites de comunicação normalmente têm várias dúzias de transponders em frequências diferentes, que são alugados por usuários diferentes.
    • Satélite de transmissão direta - um satélite de comunicação geoestacionário que transmite a programação de varejo diretamente para os receptores nas casas e veículos dos assinantes na Terra, em sistemas de rádio e TV via satélite. Ele usa uma potência de transmissão maior do que outros satélites de comunicação, para permitir que o sinal seja recebido pelos consumidores com uma pequena antena discreta. Por exemplo, a televisão por satélite usa frequências de downlink de 12,2 a 12,7 GHz na banda k u transmitidas de 100 a 250 watts, que podem ser recebidas por antenas parabólicas relativamente pequenas de 43–80 cm (17–31 pol.) Montadas na parte externa dos edifícios .

    Radar

    Controlador de tráfego aéreo militar no porta-aviões da Marinha dos EUA monitora aeronaves na tela do radar

    O radar é um método de radiolocalização usado para localizar e rastrear aeronaves, espaçonaves, mísseis, navios, veículos e também para mapear padrões climáticos e terrenos. Um conjunto de radar consiste em um transmissor e um receptor. O transmissor emite um feixe estreito de ondas de rádio que é varrido pelo espaço circundante. Quando o feixe atinge um objeto alvo, as ondas de rádio são refletidas de volta para o receptor. A direção do feixe revela a localização do objeto. Como as ondas de rádio viajam a uma velocidade constante próxima à velocidade da luz , medindo o breve intervalo de tempo entre o pulso de saída e o "eco" recebido, o alcance do alvo pode ser calculado. Os alvos são freqüentemente exibidos graficamente em um mapa denominado tela de radar . O radar Doppler pode medir a velocidade de um objeto em movimento, medindo a mudança na frequência das ondas de rádio de retorno devido ao efeito Doppler .

    Os conjuntos de radar usam principalmente altas frequências nas bandas de microondas , porque essas frequências criam fortes reflexos de objetos do tamanho de veículos e podem ser focados em feixes estreitos com antenas compactas. Antenas parabólicas (prato) são amplamente utilizadas. Na maioria dos radares, a antena transmissora também serve como antena receptora; isso é chamado de radar monostático . Um radar que usa antenas de transmissão e recepção separadas é chamado de radar bistático .

    Antena de radar de vigilância de aeroporto ASR-8. Ele gira uma vez a cada 4,8 segundos. A antena retangular no topo é o radar secundário.
    • Radar de vigilância aeroportuária - Na aviação , o radar é a principal ferramenta de controle de tráfego aéreo . Uma antena parabólica rotativa varre um feixe vertical de microondas em forma de leque ao redor do espaço aéreo e o conjunto de radar mostra a localização da aeronave como "blips" de luz em uma tela chamada tela de radar. O radar de aeroporto opera em 2,7 - 2,9 GHz na banda S de microondas . Em grandes aeroportos, a imagem do radar é exibida em várias telas em uma sala de operações chamada TRACON ( Terminal Radar Approach Control ), onde os controladores de tráfego aéreo direcionam a aeronave por rádio para manter a separação segura das aeronaves.
      • Radar de vigilância secundário - a aeronave carrega transponders de radar , transceptores que, quando acionados pelo sinal de radar de entrada, transmitem um sinal de micro-ondas de retorno. Isso faz com que a aeronave apareça com mais força na tela do radar. O radar que aciona o transponder e recebe o feixe de retorno, geralmente montado no topo do prato do radar primário, é chamado de radar de vigilância secundário . Como o radar não pode medir a altitude de uma aeronave com precisão, o transponder também transmite de volta a altitude da aeronave medida por seu altímetro e um número de identificação que identifica a aeronave, que é exibido na tela do radar.
    • Contramedidas eletrônicas (ECM) - Sistemas eletrônicos defensivos militares projetados para degradar a eficácia do radar inimigo, ou enganá-lo com informações falsas, para evitar que os inimigos localizem as forças locais. Muitas vezes consiste em poderosos transmissores de micro-ondas que podem imitar os sinais do radar inimigo para criar falsas indicações de alvo nas telas do radar inimigo.
    • Altímetro de radar - um radar especializado em uma aeronave que mede a altitude da aeronave acima do terreno, refletindo um feixe de rádio na superfície do solo e medindo o tempo para o eco retornar.
    Antena giratória de radar marítimo no navio.
    • Radar marítimo - um radar de banda X em navios usado para detectar navios próximos e obstruções como pontes. Uma antena rotativa varre um feixe vertical de microondas em forma de leque ao redor da superfície da água ao redor da nave até o horizonte.
    • Radar meteorológico - Um radar Doppler que mapeia os sistemas meteorológicos e mede a velocidade do vento refletindo as microondas das gotas de chuva.
    • Radar de matriz de fases - um conjunto de radar que usa uma matriz de fases , uma antena controlada por computador que pode direcionar o feixe do radar rapidamente para apontar em direções diferentes sem mover a antena. Os radares de disposição em fases foram desenvolvidos pelos militares para rastrear mísseis e aeronaves em movimento rápido. Eles são amplamente usados ​​em equipamentos militares e agora estão se espalhando para aplicações civis.
    • Radar de abertura sintética (SAR) - um conjunto de radar aerotransportado especializado que produz um mapa de alta resolução do terreno terrestre. O radar é montado em uma aeronave ou nave espacial e a antena do radar irradia um feixe de ondas de rádio lateralmente em ângulos retos com a direção do movimento, em direção ao solo. No processamento do sinal de retorno do radar, o movimento do veículo é usado para simular uma grande antena, dando ao radar uma resolução mais alta.
    • Radar de penetração no solo - um instrumento de radar especializado que é rolado ao longo da superfície do solo em um carrinho e transmite um feixe de ondas de rádio para o solo, produzindo uma imagem de objetos subterrâneos. Freqüências de 100 MHz a alguns GHz são usadas. Como as ondas de rádio não podem penetrar muito na Terra, a profundidade do GPR é limitada a cerca de 15 metros.
    • Sistema anti-colisão - um radar de curto alcance ou sistema LIDAR em um automóvel ou veículo que detecta se o veículo está prestes a colidir com um objeto e aciona os freios para evitar a colisão.
    • Detonador de radar - um detonador para uma bomba aérea que usa um altímetro de radar para medir a altura da bomba acima do solo conforme ela cai e a detona em uma determinada altitude.
    • Radar speed gun - Um radar Doppler portátil usado pela polícia de trânsito para medir a velocidade dos veículos e determinar se eles estão obedecendo ao limite de velocidade local . Quando o policial aponta a arma para um veículo e pressiona um gatilho, sua velocidade aparece em um display numérico. Armas de velocidade utilizar a banda X ou K u banda .

    Radiolocalização

    Radiolocalização é um termo genérico que cobre uma variedade de técnicas que usam ondas de rádio para encontrar a localização de objetos ou para navegação

    Um receptor de GPS de assistente de navegação pessoal em um carro, que pode fornecer instruções de direção para um destino.
    • Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) ou sistema de navegação por satélite - Um sistema de satélites que permite que a localização geográfica na Terra ( latitude , longitude e altitude / elevação) seja determinada com alta precisão (dentro de alguns metros) por pequenos instrumentos de navegação portáteis, por cronometrar a chegada dos sinais de rádio dos satélites. Estes são os sistemas de navegação mais usados ​​hoje. Os principais sistemas de navegação por satélite são os EUA Sistema de Posicionamento Global (GPS), a Rússia 's GLONASS , China ' s Beidou sistema de navegação por satélite (BDS) e da União Europeia 's Galileo .
      • Global Positioning System (GPS) - O sistema de navegação por satélite mais utilizado, mantido pela Força Aérea dos Estados Unidos, que usa uma constelação de 31 satélites em órbita baixa da Terra . As órbitas dos satélites são distribuídas de forma que, a qualquer momento, pelo menos quatro satélites estejam acima do horizonte de cada ponto da Terra. Cada satélite tem um relógio atômico integrado e transmite um sinal de rádio contínuo contendo um sinal de tempo preciso, bem como sua posição atual. Duas frequências são usadas, 1,2276 e 1,57542 GHz. Como a velocidade das ondas de rádio é virtualmente constante, o atraso do sinal de rádio de um satélite é proporcional à distância do receptor do satélite. Ao receber os sinais de pelo menos quatro satélites, um receptor GPS pode calcular sua posição na Terra comparando o tempo de chegada dos sinais de rádio. Uma vez que a posição de cada satélite é conhecida com precisão em um determinado momento, a partir do atraso a posição do receptor pode ser calculada por um microprocessador no receptor. A posição pode ser exibida como latitude e longitude ou como um marcador em um mapa eletrônico. Os receptores GPS são incorporados em quase todos os telefones celulares e em veículos, como automóveis, aeronaves e navios, e são usados ​​para guiar drones , mísseis , mísseis de cruzeiro e até mesmo projéteis de artilharia para seus alvos, e receptores GPS portáteis são produzidos para caminhantes e os militares.
    • Radio beacon - um transmissor de rádio terrestre em local fixo que transmite um sinal de rádio contínuo usado por aeronaves e navios para navegação . As localizações dos faróis são plotadas em mapas de navegação usados ​​por aeronaves e navios.
      Farol de radionavegação para aeronaves VOR / DME
      • Alcance Omnidirecional de Frequência Muito Alta (VOR) - um sistema mundial de radionavegação para aeronaves que consiste em radiofaróis fixos em solo transmitindo entre 108,00 e 117,95 MHz na banda de VHF . Um instrumento de navegação automatizado na aeronave exibe uma direção para um transmissor VOR próximo. Um farol VOR transmite dois sinais simultaneamente em frequências diferentes. Uma antena direcional transmite um feixe de ondas de rádio que gira como um farol a uma taxa fixa, 30 vezes por segundo. Quando o feixe direcional está voltado para o norte, a antena omnidirecional transmite um pulso. Ao medir a diferença de fase desses dois sinais, uma aeronave pode determinar seu rumo (ou "radial") a partir da estação com precisão. Ao tomar uma orientação em dois faróis VOR, uma aeronave pode determinar sua posição (chamada de "correção") com uma precisão de cerca de 90 metros (300 pés). A maioria dos beacons VOR também tem uma capacidade de medição de distância, chamada de equipamento de medição de distância (DME); estes são chamados de VOR / DME. A aeronave transmite um sinal de rádio para o farol VOR / DME e um transponder transmite um sinal de retorno. A partir do atraso de propagação entre o sinal transmitido e recebido, a aeronave pode calcular sua distância do farol. Isso permite que uma aeronave determine sua localização "fixa" a partir de apenas um farol VOR. Como as frequências VHF de linha de visada são usadas, os faróis VOR têm um alcance de cerca de 200 milhas para aeronaves em altitude de cruzeiro. TACAN é um sistema de beacon de rádio militar semelhante que transmite em 962–1213 MHz, e um beacon de VOR e TACAN combinado é chamado de VORTAC . Em 2000, havia cerca de 3.000 beacons VOR em todo o mundo, mas esse número está diminuindo à medida que a aviação muda para o sistema RNAV , que depende da navegação por satélite do Sistema de Posicionamento Global .
      • Sinalizador não direcional (NDB) - sinalizadores de rádio fixos legados usados ​​antes do sistema VOR que transmitem um sinal simples em todas as direções para aeronaves ou navios usarem para localização de direção de rádio . As aeronaves usam receptores de localização automática de direção (ADF) que usam uma antena direcional para determinar o rumo ao farol. Fazendo referência a dois faróis, eles podem determinar sua posição. Os NDBs usam frequências entre 190 e 1750 kHz nas bandas LF e MF que se propagam além do horizonte como ondas terrestres ou ondas do céu muito mais longe do que os faróis VOR. Eles transmitem um indicativo que consiste em uma a 3 letras do código Morse como um identificador.
    Farol localizador de emergência EPIRB em um navio
    • Sinalizador de localização de emergência - um transmissor de rádio portátil alimentado por bateria usado em emergências para localizar aviões, embarcações e pessoas em perigo e que precisam de resgate imediato. Vários tipos de faróis localizadores de emergência são transportados por aeronaves, navios, veículos, caminhantes e esquiadores de fundo. Em caso de emergência, como a queda da aeronave, o naufrágio do navio ou a perda de um caminhante, o transmissor é implantado e começa a transmitir um sinal de rádio contínuo, que é usado pelas equipes de busca e resgate para encontrar rapidamente a emergência e prestar ajuda. A última geração de Beacons Indicadores de Posição de Emergência (EPIRBs) contém um receptor GPS e transmite para as equipes de resgate sua localização exata em um raio de 20 metros.
      • Cospas-Sarsat - um consórcio humanitário internacional de agências governamentais e privadas que atua como despachante para operações de busca e resgate . Ele opera uma rede de cerca de 47 satélites transportando receptores de rádio, que detectam sinais de socorro de balizas localizadoras de emergência em qualquer lugar da Terra, transmitindo na frequência internacional de socorro Cospas de 406 MHz. Os satélites calculam a localização geográfica do farol dentro de 2 km medindo a mudança de frequência Doppler das ondas de rádio devido ao movimento relativo do transmissor e do satélite, e rapidamente transmitem as informações para as organizações locais apropriadas de primeiros socorros , que realizam o busca e resgate .
    Oficial de vida selvagem rastreando leão da montanha com rádio marcado
    • Localização de direção de rádio (RDF) - esta é uma técnica geral, usada desde o início de 1900, de usar receptores de rádio especializados com antenas direcionais (receptores RDF) para determinar a direção exata de um sinal de rádio, para determinar a localização do transmissor. A localização de um transmissor terrestre pode ser determinada por uma simples triangulação de direções tomadas por duas estações RDF separadas geograficamente, como o ponto onde as duas linhas de direção se cruzam, isso é chamado de "correção". As forças militares usam RDF para localizar forças inimigas por meio de suas transmissões de rádio táticas, serviços de contra-espionagem usam-no para localizar transmissores clandestinos usados ​​por agentes de espionagem e governos usam-no para localizar transmissores não licenciados ou fontes de interferência. Receptores RDF mais antigos usavam antenas de loop giratórias , a antena é girada até que a intensidade do sinal de rádio seja mais fraca, indicando que o transmissor está em um dos dois nulos da antena . Os nulos são usados ​​porque são mais nítidos do que os lóbulos da antena (máximos). Os receptores mais modernos usam antenas phased array que têm uma resolução angular muito maior.
      • Rastreamento de migração animal - uma técnica amplamente usada em biologia da vida selvagem , biologia da conservação e manejo da vida selvagem em que pequenos transmissores de rádio alimentados por bateria são acoplados a animais selvagens para que seus movimentos possam ser rastreados com um receptor RDF direcional . Às vezes, o transmissor é implantado no animal. A banda VHF é normalmente usada porque as antenas nesta banda são bastante compactas. O receptor tem uma antena direcional (normalmente um pequeno Yagi ) que é girado até que o sinal recebido seja mais forte; neste ponto, a antena está apontando na direção do animal. Sistemas sofisticados usados ​​nos últimos anos usam satélites para rastrear o animal, ou etiquetas de geolocalização com receptores GPS que registram e transmitem um registro da localização do animal.

    Controle remoto

    Drone MQ-1 Predator da Força Aérea dos EUA pilotado remotamente por um piloto em terra

    O controle remoto por rádio é o uso de sinais de controle eletrônico enviados por ondas de rádio de um transmissor para controlar as ações de um dispositivo em um local remoto. Os sistemas de controle remoto também podem incluir canais de telemetria na outra direção, usados ​​para transmitir informações em tempo real do estado do dispositivo de volta para a estação de controle. As espaçonaves não tripuladas são um exemplo de máquinas controladas remotamente, controladas por comandos transmitidos por estações terrestres de satélite . A maioria dos controles remotos de mão usados ​​para controlar produtos eletrônicos de consumo , como televisores ou aparelhos de DVD, na verdade funcionam por luz infravermelha em vez de ondas de rádio, portanto, não são exemplos de controle remoto por rádio. Uma preocupação de segurança com sistemas de controle remoto é o spoofing , no qual uma pessoa não autorizada transmite uma imitação do sinal de controle para assumir o controle do dispositivo. Exemplos de controle remoto via rádio:

    • Veículo aéreo não tripulado (UAV, drone) - Um drone é uma aeronave sem piloto a bordo, pilotada por controle remoto por um piloto em outro local, geralmente em uma estação de pilotagem em solo. Eles são usados ​​pelos militares para reconhecimento e ataque ao solo e, mais recentemente, pelo mundo civil para reportagens e fotografias aéreas . O piloto usa os controles da aeronave como um joystick ou volante, que criam sinais de controle que são transmitidos ao drone por rádio para controlar as superfícies de vôo e o motor. Um sistema de telemetria transmite de volta uma imagem de vídeo de uma câmera no drone para permitir que o piloto veja para onde está indo, e dados de um receptor de GPS dando a posição em tempo real da aeronave. Os UAVs têm sistemas sofisticados de piloto automático a bordo que mantêm o vôo estável e requerem apenas controle manual para mudar de direção.
    Chave de entrada remota sem chave para um carro
    • Sistema de entrada sem chave - um transmissor de chaveiro portátil movido a bateria de curto alcance , incluído na maioria dos carros modernos, que pode trancar e destrancar as portas de um veículo pelo lado de fora, eliminando a necessidade de usar uma chave. Quando um botão é pressionado, o transmissor envia um sinal de rádio codificado para um receptor no veículo, operando as fechaduras. O fob deve estar próximo ao veículo, normalmente entre 5 e 20 metros. A América do Norte e o Japão usam uma frequência de 315 MHz, enquanto a Europa usa 433,92 e 868 MHz. Alguns modelos também podem dar partida no motor remotamente, para aquecer o carro. Uma preocupação de segurança com todos os sistemas de entrada sem chave é um ataque de repetição , em que um ladrão usa um receptor especial ("pegador de código") para gravar o sinal de rádio durante a abertura, que pode ser reproduzido posteriormente para abrir a porta. Para evitar isso, os sistemas sem chave usam um sistema de código rotativo no qual um gerador de números pseudo - aleatórios no controle remoto gera uma chave aleatória diferente cada vez que é usado. Para evitar que os ladrões simulem o gerador pseudo-aleatório para calcular a próxima chave, o sinal de rádio também é criptografado . garagem operada eletricamente de um prédio pelo lado de fora, para que o proprietário possa abrir a porta quando ele entrar de carro e fechá-la depois de sair. Quando um botão é pressionado, o controle transmite um sinal de rádio FSK codificado para um receptor no abridor, levantando ou abaixando a porta. Os abridores modernos usam 310, 315 ou 390 MHz. Para evitar que um ladrão use um ataque de repetição , os abridores modernos usam um sistema de código rotativo .
    Quadcopter , um popular brinquedo de controle remoto
    • Modelos controlados por rádio - um hobby popular é brincar com modelos de barcos, carros, aviões e helicópteros controlados por rádio ( quadricópteros ) que são controlados por sinais de rádio de um console portátil com um joystick . Os transmissores mais recentes usam a banda ISM de 2,4 GHz com vários canais de controle modulados com PWM , PCM ou FSK.
    • Campainha sem fio - Uma campainha residencial que usa tecnologia sem fio para eliminar a necessidade de passar fios pelas paredes do prédio. Consiste em um botão de campainha ao lado da porta contendo um pequeno transmissor alimentado por bateria. Quando a campainha é pressionada, ela envia um sinal para um receptor dentro da casa com um alto-falante que soa sinos para indicar que alguém está na porta. Eles geralmente usam a banda ISM de 2,4 GHz. O canal de frequência usado geralmente pode ser alterado pelo proprietário no caso de outra campainha próxima estar usando o mesmo canal.

    Jamming

    O bloqueio de rádio é a radiação deliberada de sinais de rádio projetada para interferir na recepção de outros sinais de rádio. Dispositivos de interferência são chamados de "supressores de sinal" ou "geradores de interferência" ou apenas bloqueadores.

    Durante a guerra, os militares usam interferência para interferir na comunicação de rádio tática dos inimigos. Como as ondas de rádio podem ultrapassar as fronteiras nacionais, alguns países totalitários que praticam a censura usam o bloqueio para impedir que seus cidadãos ouçam as transmissões de estações de rádio em outros países. O bloqueio geralmente é realizado por um transmissor poderoso que gera ruído na mesma frequência do transmissor alvo.

    A lei federal dos Estados Unidos proíbe a operação ou venda não militar de qualquer tipo de dispositivo de interferência, incluindo aqueles que interferem em GPS, celular, Wi-Fi e radares policiais.

    Pesquisa científica

    • A radioastronomia é o estudo científico das ondas de rádio emitidas por objetos astronômicos. Os rádio astrônomos usam radiotelescópios , grandes antenas de rádio e receptores para receber e estudar as ondas de rádio de fontes de rádio astronômicas . Como as fontes de rádio astronômicas estão tão distantes, suas ondas de rádio são extremamente fracas, exigindo receptores extremamente sensíveis, e os radiotelescópios são os receptores de rádio mais sensíveis que existem. Eles usam grandes antenas parabólicas (parabólicas) de até 500 metros (2.000 pés) de diâmetro para coletar energia de ondas de rádio suficiente para estudar. A parte eletrônica frontal de RF do receptor é freqüentemente resfriada por nitrogênio líquido para reduzir o ruído térmico . Muitas antenas são frequentemente conectadas em matrizes que funcionam como uma única antena, para aumentar o poder de coleta. Em Very Long Baseline Interferometry (VLBI), radiotelescópios em diferentes continentes são conectados, o que pode atingir a resolução de uma antena com milhares de quilômetros de diâmetro.
    • Sensoriamento remoto - no rádio, o sensoriamento remoto é a recepção de ondas eletromagnéticas irradiadas por objetos naturais ou pela atmosfera para pesquisas científicas. Todos os objetos quentes emitem microondas e o espectro emitido pode ser usado para determinar a temperatura. Radiômetros de micro-ondas são usados ​​em meteorologia e ciências da terra para determinar a temperatura da atmosfera e da superfície da terra, bem como reações químicas na atmosfera.

    Etimologia

    A palavra "rádio" é derivada da palavra latina "raio", que significa "falou de uma roda, feixe de luz, raio". Foi aplicado pela primeira vez às comunicações em 1881, quando por sugestão do cientista francês Ernest Mercadier , Alexander Graham Bell adotou "radiofone" (que significa "som irradiado") como um nome alternativo para seu sistema de transmissão óptica de fotofone . No entanto, esta invenção não seria amplamente adotada.

    Após a descoberta de Heinrich Hertz da existência de ondas de rádio em 1886, uma variedade de termos foram inicialmente usados ​​para esta radiação, incluindo "ondas hertzianas", "ondas elétricas" e "ondas de éter". Os primeiros sistemas práticos de comunicação de rádio, desenvolvidos por Guglielmo Marconi em 1894–5, transmitiam sinais telegráficos por ondas de rádio, então a comunicação de rádio foi inicialmente chamada de " telegrafia sem fio ". Até cerca de 1910, o termo "telegrafia sem fio" também inclui uma variedade de outros sistemas experimentais para transmitir sinais de telegrafia sem fios, incluindo indução eletrostática , indução eletromagnética e condução aquático e da terra , de modo que havia uma necessidade de um termo mais preciso referindo exclusivamente ao radiação eletromagnética.

    O primeiro uso do rádio em conjunto com a radiação eletromagnética parece ter sido feito pelo físico francês Édouard Branly , que em 1890 desenvolveu o detector coerer , que ele chamou em francês de rádio- condutor . O prefixo rádio foi mais tarde usado para formar palavras compostas descritivas adicionais e hifenizadas, especialmente na Europa. Por exemplo, no início de 1898, a publicação britânica The Practical Engineer incluiu uma referência ao "radiotelégrafo" e "radiotelegrafia". O texto francês das Convenções Radiotelegráficas de Berlim de 1903 e 1906 inclui as frases "radiotélégraphique" e "radiotélégrammes".

    O uso de "rádio" como palavra autônoma remonta a pelo menos 30 de dezembro de 1904, quando as instruções emitidas pelos Correios britânicos para a transmissão de telegramas especificavam que "A palavra 'Rádio' ... é enviada nas Instruções de Serviço". Esta prática foi universalmente adotada, e a palavra "rádio" introduzida internacionalmente, pela Convenção Radiotelegráfica de Berlim de 1906, que incluía um Regulamento do Serviço especificando que "Os radiotelegramas devem mostrar no preâmbulo que o serviço é 'Rádio'".

    A mudança para "rádio" em vez de "sem fio" ocorreu de forma lenta e desigual no mundo anglófono. Lee de Forest ajudou a popularizar a nova palavra nos Estados Unidos - no início de 1907 ele fundou a DeForest Radio Telephone Company, e sua carta em 22 de junho de 1907 Electrical World sobre a necessidade de restrições legais avisou que "O caos do rádio certamente será o resultado até que tal regulamentação estrita seja aplicada ". A Marinha dos Estados Unidos também desempenharia um papel. Embora sua tradução da Convenção de Berlim de 1906 usasse os termos "telégrafo sem fio" e "telegrama sem fio", em 1912 ela começou a promover o uso de "rádio". O termo começou a ser preferido pelo público em geral na década de 1920 com a introdução da radiodifusão. (a palavra broadcasting originou-se do termo agrícola que significa "espalhando amplamente as sementes".) Os países da Comunidade Britânica continuaram a usar comumente o termo "wireless" até meados do século 20, embora a revista da British Broadcasting Corporation no Reino Unido tenha sido chamado Radio Times desde sua fundação no início dos anos 1920.

    Nos últimos anos, "sem fio" ganhou popularidade renovada como um termo mais geral para dispositivos que se comunicam usando radiação eletromagnética, seja por ondas de rádio ou luz, devido ao rápido crescimento das redes de computadores de curto alcance, por exemplo, redes locais sem fio Wi-Fi , e Bluetooth, bem como telefones celulares, para distinguir esses usos da comunicação tradicional de "rádio", como a radiodifusão.

    História

    Veja História do rádio , Invenção do rádio , Linha do tempo do rádio , História da transmissão

    Veja também

    Referências

    links externos