Jak fungují rádiové vlny, antény a modulace.
Od jednoduchého principu vysílače až po šíření signálu přes tisíce kilometrů.
Radiokomunikace je přenos informací pomocí elektromagnetických vln. Informací může být například hlas, hudba, obraz nebo digitální data.
Vysílač vytvoří elektrický vysokofrekvenční signál, který je přiveden k anténě. Anténa elektromagnetickou energii vyzáří do prostoru. Na druhé straně přijímací anténa část energie zachytí a přijímač ji zpracuje.
Základní princip proto můžeme zjednodušit na řetězec: informace → vysílač → anténa → rádiová vlna → anténa → přijímač → informace.
Rádiové vlny jsou součástí elektromagnetického záření. Ve vakuu se elektromagnetické vlnění šíří rychlostí světla, přibližně 299 792 km/s.
Udává počet kmitů za sekundu. Jednotkou je hertz (Hz).
Je vzdálenost, kterou vlna urazí za dobu jednoho kmitu.
Popisuje velikost okamžité výchylky elektromagnetického pole a souvisí s intenzitou signálu.
λ je vlnová délka, c rychlost světla a f frekvence.
Platí, že když frekvence roste, vlnová délka se zkracuje. Proto mají například pásma UHF mnohem kratší vlnovou délku než pásma KV.
Anténa převádí elektrickou energii vysokofrekvenčního signálu na elektromagnetické záření při vysílání a opačně při příjmu.
Její vlastnosti ovlivňují účinnost, směr vyzařování, polarizaci i přizpůsobení stanice.
Polarizace popisuje orientaci elektrické složky elektromagnetické vlny.
U praktických spojení se často setkáme s vertikální nebo horizontální polarizací. Správná polarizace může být pro spojení velmi důležitá.
Přenáší vysokofrekvenční signál mezi rádiem a anténou. Na vyšších frekvencích je důležitá jeho kvalita a útlum.
Poměr stojatých vln souvisí s přizpůsobením vysílače, vedení a antény. Nevhodné přizpůsobení může vést k odrazům energie.
Popisuje schopnost antény soustředit vyzařování určitým směrem ve srovnání s referenční anténou.
Jak dostaneme informaci na nosný rádiový signál?
Amplitudová modulace mění amplitudu nosného signálu podle přenášené informace.
Používá se v různých rádiových systémech a má historicky velký význam.
Frekvenční modulace mění okamžitou frekvenci nosné podle informace.
Je běžná například u hlasové komunikace na VKV.
Informace je reprezentována digitálně a může být přenášena pomocí různých modulačních a kódovacích metod.
Radioamatéři používají například FT8 nebo APRS.
Chování signálu závisí na frekvenci, vzdálenosti, terénu, atmosféře, anténách a dalších podmínkách.
U vyšších frekvencí hraje velkou roli terén a překážky mezi stanicemi. Výška antény může být zásadní.
Rádiové vlny mohou reagovat na terén, stavby a atmosférické vrstvy. Výsledkem mohou být odrazy nebo změny směru šíření.
Na některých frekvencích a za vhodných podmínek může ionosféra výrazně ovlivnit šíření a umožnit velmi vzdálená spojení.
Krátké vlny. Za vhodných podmínek mohou umožnit spojení na velmi velké vzdálenosti. Důležitá je ionosféra a sluneční aktivita.
Velmi krátké vlny. Typickým radioamatérským příkladem je 144–146 MHz. Významnou roli hraje výška antény a terén.
Ultra krátké vlny / velmi vysoké kmitočty. Například oblast 430–440 MHz se používá pro řadu radioamatérských aplikací.
Stanice komunikují na stejné komunikační cestě a střídají se ve vysílání a příjmu.
Příklad: dvě radiostanice si přímo předávají zprávy.
Převaděč přijme signál na jednom kmitočtu a znovu jej odvysílá na jiném. Může tak rozšířit dosah spojení.
Převaděče jsou běžnou součástí radioamatérského provozu na VKV a UHF.
U SDR přijímače se významná část zpracování rádiového signálu provádí digitálně pomocí softwaru.
Zobrazuje rozložení energie signálu podle frekvence. Umožňuje rychle vidět aktivní signály.
Zobrazuje vývoj spektra v čase. Silné nebo trvalé signály se mohou zobrazovat jako výrazné stopy.
Ne každý zachycený signál je užitečný. Příjem může zhoršovat nežádoucí elektromagnetické rušení, překážky, vzdálenost nebo vlastnosti prostředí.
Nežádoucí signál nebo elektromagnetický vliv, který zhoršuje příjem.
Slábnutí signálu při šíření nebo průchodu prostředím a vedením.
Čím lépe je užitečný signál oddělen od šumu, tím snadněji jej přijímač zpracuje.
Sluneční aktivita ovlivňuje ionizované vrstvy horní atmosféry a tím i podmínky šíření některých rádiových pásem. Proto mohou být KV spojení v různých dnech výrazně odlišná.