Радиосвязь

Радиосвязь — это способ передачи информации на расстояние с помощью электромагнитных волн радиочастотного диапазона, излучаемых передающим устройством и принимаемых приёмным устройством. Радиосвязь является одним из основных видов беспроводной связи и лежит в основе радиовещания, телевидения, мобильной связи, радиолокации, спутниковой связи и многих других технологий. Ключевыми элементами любой системы радиосвязи являются передатчик, приёмник, антенна и среда распространения радиоволн.

История

Открытие электромагнитных волн

Теоретическая основа радиосвязи была заложена в 1860-х годах Джеймсом Клерком Максвеллом, который математически предсказал существование электромагнитных волн. В 1887 году немецкий физик Генрих Герц экспериментально подтвердил их существование, создав простейший искровой передатчик и приёмник. Однако его установка не была предназначена для передачи информации.

Первые практические системы

Первая в мире система радиосвязи была продемонстрирована 7 мая 1895 года русским физиком и электротехником Александром Поповым на заседании Русского физико-химического общества. Он представил «грозоотметчик» — прибор для регистрации атмосферных электрических разрядов, который фактически являлся первым радиоприёмником. В 1896 году Попов передал первую радиограмму на расстояние 250 метров, состоящую из двух слов «Генрих Герц».

Почти одновременно, в 1895—1896 годах, итальянский изобретатель Гульельмо Маркони вёл аналогичные эксперименты. В 1896 году он запатентовал свою систему в Великобритании и основал компанию «Marconi Company». Маркони активно продвигал коммерческое использование радиосвязи, и в 1901 году осуществил первую трансатлантическую радиопередачу между Англией и Ньюфаундлендом. В России приоритет изобретения радио традиционно признаётся за А. С. Поповым, в то время как в западной историографии чаще упоминается Маркони.

Развитие в XX веке

В 1900-х годах радиосвязь стала применяться на флоте и в армии. В 1906 году канадец Реджинальд Фессенден осуществил первую передачу звука (речи и музыки) с помощью амплитудной модуляции (АМ). В 1920-х годах началось регулярное радиовещание. В 1930-х годах была изобретена частотная модуляция (ЧМ) Эдвином Армстронгом, что позволило значительно снизить уровень помех. Во время Второй мировой войны радиосвязь стала ключевым средством управления войсками и навигации. В послевоенные годы развитие полупроводниковых технологий привело к миниатюризации радиоаппаратуры, а в 1970—1980-х годах — к появлению сотовой связи и спутниковых систем.

Принцип работы

Основные элементы

Любая система радиосвязи включает следующие компоненты:

Передатчик — устройство, генерирующее электромагнитные колебания несущей частоты и модулирующее их информационным сигналом (речь, данные, видео).
Антенна передатчика — преобразует электрические колебания в радиоволны, излучаемые в пространство.
Среда распространения — атмосфера, космос, вода, через которые проходят радиоволны.
Антенна приёмника — улавливает радиоволны и преобразует их обратно в электрический сигнал.
Приёмник — выделяет (демодулирует) информационный сигнал из принятых колебаний, усиливает его и выводит на оконечное устройство (динамик, экран, компьютер).

Модуляция

Для передачи информации на несущую частоту накладывается полезный сигнал. Основные виды модуляции:

Амплитудная модуляция (АМ) — изменяется амплитуда несущей в соответствии с сигналом. Используется в длинноволновом и средневолновом радиовещании.
Частотная модуляция (ЧМ) — изменяется частота несущей. Обеспечивает более высокое качество звука и помехоустойчивость, применяется в УКВ-радиовещании и звуковом сопровождении телевидения.
Фазовая модуляция (ФМ) — изменяется фаза несущей.
Цифровые виды модуляции (QPSK, QAM, OFDM) — используются в современных системах связи (Wi-Fi, LTE, DVB-T2) для передачи цифровых данных.

Классификация

По диапазону частот

Радиоволны делятся на диапазоны в соответствии с Международным регламентом радиосвязи:

Диапазон	Название	Частота	Основное применение
СДВ	Сверхдлинные волны	3–30 кГц	Связь с подводными лодками
ДВ	Длинные волны	30–300 кГц	Радиовещание, навигация
СВ	Средние волны	300–3000 кГц	Местное радиовещание
КВ	Короткие волны	3–30 МГц	Дальняя связь, международное вещание
УКВ	Ультракороткие волны	30–300 МГц	FM-радио, телевидение, авиация
ДМВ	Дециметровые волны	300–3000 МГц	Сотовая связь, Wi-Fi, GPS, телевидение
СМВ	Сантиметровые волны	3–30 ГГц	Спутниковая связь, радиолокация
ММВ	Миллиметровые волны	30–300 ГГц	Высокоскоростные линии связи, 5G/6G

По назначению

Радиовещание — односторонняя передача аудиопрограмм для широкой аудитории.
Двусторонняя радиосвязь — обмен информацией между двумя и более абонентами (рации, сотовые телефоны, спутниковая связь).
Радиорелейная связь — передача сигналов по цепочке станций на большие расстояния.
Радиолокация — обнаружение объектов и определение их координат с помощью отражённых радиосигналов.
Радионавигация — определение местоположения и курса с помощью радиомаяков и спутниковых систем (GPS, ГЛОНАСС).

По типу сигнала

Аналоговая радиосвязь — передача непрерывного сигнала (голос, музыка).
Цифровая радиосвязь — передача дискретных данных (текст, файлы, цифровое видео). Обеспечивает более высокую помехоустойчивость и эффективность использования спектра.

Применение

Гражданская связь

Сотовая связь (стандарты GSM, UMTS, LTE, 5G) — наиболее массовый вид радиосвязи, обеспечивающий голосовую связь и передачу данных.
Радиостанции малой мощности (Walkie-Talkie) — используются туристами, охранниками, строителями.
Любительская (радиолюбительская) связь — разрешённый законом вид связи для личного общения и экспериментов, с использованием выделенных частотных диапазонов.

Профессиональная и ведомственная связь

Морская связь — обязательное оснащение судов радиостанциями для безопасности мореплавания (система ГМССБ).
Авиационная связь — связь диспетчеров с пилотами, навигационные системы (VOR, ILS).
Военная связь — тактическая радиосвязь, спутниковая связь, системы управления войсками.
Специальная связь — системы МЧС, полиции, скорой помощи (работают в выделенных диапазонах, например, 146–174 МГц).

Спутниковая связь

Использует искусственные спутники Земли для ретрансляции сигналов. Применяется для телевещания (спутниковое ТВ), телефонной связи (системы «Иридиум», «Глобалстар»), доступа в интернет (Starlink, OneWeb), навигации (ГЛОНАСС, GPS).

Регулирование и правовой статус

Использование радиочастотного спектра регулируется на международном уровне Международным союзом электросвязи (МСЭ). В России государственное регулирование в области радиосвязи осуществляет Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ, а распределением частот и выдачей разрешений — Федеральная служба по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Для эксплуатации большинства радиопередающих устройств (за исключением маломощных, например, некоторых моделей Wi-Fi-роутеров и радионянь) требуется получение разрешения на использование радиочастот или радиочастотных каналов.

Интересные факты

Первый в мире радиозавод был основан в 1905 году в Санкт-Петербурге (ныне — «Радиозавод им. А. С. Попова»).
Радиоволны могут отражаться от ионосферы, что позволяет осуществлять дальнюю связь (до тысяч километров) на коротких волнах.
В 1920 году в США вышла в эфир первая коммерческая радиостанция KDKA.
Сигнал с поверхности Земли до спутника и обратно проходит за 0,24–0,28 секунды (задержка в геостационарной спутниковой связи).

Источники

Международный регламент радиосвязи (Регламент радиосвязи МСЭ).
Федеральный закон РФ «О связи» от 07.07.2003 № 126-ФЗ.
«Радиосвязь» / Большая советская энциклопедия, 3-е издание, 1975.
«История радио» / под ред. В. В. Мигулина, М., 1995.
Материалы Музея радио им. А. С. Попова (Санкт-Петербург).

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →