Radio

For andre tydingar av oppslagsordet, sjåRadio (fleirtyding).

Fig. 1 Berbartradioapparatmedantenne,høgtalarog moglegheit til å stilla innmottakarfrekvensen(radiokanal).

Foto: Stefan Kühn

Radio,ellerradiokommunikasjon,ertrådlauskommunikasjon,der ein overførerinformasjonved hjelp avelektromagnetiske bølgjer. Kommunikasjonen forgår ved at eiberebølgje,som er ei elektromagnetisk bølgje med konstantfrekvens,vertmodulertavinformasjonssignaletsom skal overførast. Informasjonen ein ynskjer å overføra kan veratale,musikk,eller vilkårleg data.

Radiosamband vert nytta til mange ulike føremål, somkringkasting,walkie-talkie,naudsamband,mobiltelefon,for å kommunisera medfly,skipstrafikk,romskipog så vidare. Kvar sendar var tildelt eit frekvensområde, kalla einkanalsom dei må halda seg innanføre.

Teknologi

Kanalar og modulasjon

Fig. 2 Radiokanalar, medbandbreiddW.

Når informasjon skal overførast via radio må signalet som skal overførast flyttast til eit frekvensområde der det er praktisk mogeleg å overføra det. Grunnen til dette er at dei fysiske dimensjonane på antenna må stå i høve tilbølgjelengda$\lambda$til signalet som skal overførast. Bølgjelengda$\lambda$(einingm) er forholdet mellom utbreiingshastigheita og frekvensen til signalet som skal overførast. Bølgjelengda er gitt som

$\lambda =c/f$,

derc= 3 x 10^8 m/s erutbreiingshastigheitatil elektromagnetiske bølgjer ivakumpgluft,ogfer frekvensenHz.Lengda til antenna kan vera lik bølgjelengda, men$\lambda /2$(halvbølgjeantenne) eller$\lambda /4$(kvartbølgjeantenne) er meir vanleg.

Om ein skulle overføra ein tone på 100 Hz ville ei kvarbølgjeantenne ha ei lengd på 750km,noko som ville vera særs upraktisk! Det er difor naudsynt å flytta signalet til eit høgare frekvensområde. Om ein flyttar 100 Hz tonen til 50 MHz for eksempel vert lengda på kvarbølgjeantenna berre 1,5 m og flyttar ein signalet til 1 GHz vert lengda på ei kvartbølgjeantenne berre 7,5 cm.

Det er dessutan naudsynt at dei ulike radiosambanda nyttar kvart sitt frekvensområde, slik at dei ikkje forstyrrar kvarandre. Det elektromagnetiske spekteret er difor delt inn i ulike frekvensområde, kallakanalar,som illustrert i Fig. 2. Desse vert tildelte av internasjonal standardiseringsorgan somITUog andre. Operasjonen som flyttar eit signal til eit anna frekvensområde vert det kallamodulasjon.

Modulasjon

Hovudartikkel:Modulasjon

Fig. 3 Radiosamband.

Fig. 4Amplitude-ogfrekvensmodulertesignal, itidsplanet.
Øvst: Informsjonsignalet
I midten: AM-modulert signal
Nedst: FM-modulert signal.

For å flytta signalet opp til rett frekvensområde (kanal) vert det modulert. I blokkdiagrammet i Fig. 3 er det blokka til venstre, merka «Modulator», som utfører denne oppgåva. Itidsplanetkan det spenninga til det modulerte signalet uttrykkast som:

$v(t)=A\cdot \cos(\ Omega _{c}t+\phi ),\,$

der$v(t)$erspenningapå utgangen av modulatoren,ter tid (einings),Aer amplituden,$\ Omega _{c}$ervinkelfrekvensen(einingrad/s) og$\phi$erfaseni høve til den umodulerte berebølgja (eining rad). Frekvensen kan òg uttrykkast i einingaHz:$f_{c}=\ Omega _{c}/2\pi$.

Ein har difor tre parameterar ein kan lata informasjonssignalet modulera (endra proporsjonalt med amplituden til informasjonsignalet):

• A:amplitudemodulasjon(AM-modulasjon)
• $\ Omega _{c}$:frekvensmodulasjon(FM-modulasjon)
• $\phi$:fasemodulasjon(PM-modulasjon)

Til dømes nyttarlang-ogmellombølgjekringkastingAM-modulasjon, medan FM-kringkasting, naturleg nok, nyttar FM-modulasjon.

Ein skil mellomanalogogdigitalmodulasjon. Det modulerte signalet som vert overført som elektromagnetiske bølgjene er alltid eitanaloge signal,medan informasjonssignalet kan vera eit analogt signal eller eindigital bitstraum(som kan representera vilkårleg informasjon). Når informasjonssignalet er eit analogt signal, som tale eller musikk, vert radioen kallaanalog radioog når informasjonssignalet er ein digital bitstraum vert han kalladigital radio.Typiske døme på analog radio er AM- og FM-kringkastingog kortbølgjesambandsradio.Analog TV nyttar òg analog modulasjon for å overføra bileteinformasjon;PALogNTSCnyttar AM-modulasjon, medanSECAMnyttar FM-modulasjon. Døme på digital radio erGSMfor mobiltelefon,DAB,DVB,trådlause nett,Blåtannog så vidare.

Kanaleigenskapar

Når det modulerte signalet vert utstråla frå sendeantenna forplantar det seg som elektromagnetiske bølgjer gjennom (tilnærma)vakuum(til dømes frå ei romsonde) ellerluft.Radiobølgjene kan anten nåradiomottakaranedirekte, eller bli vidaresende gjennomrefleksjonfrå atmosfæren eller frå landskapsformasjonar. Radiobølgjene kan òg i nokon grad forplanta seg gjennom veggar i bygningar, men dette fører til at dei vert svekka.

Effektai dei elektromagnetiske bølgjene som vert stråla ut frå sendarantenna vert spreidd ut over eit stort geografisk område, såIntensiteten(effekt per areal) i signalet som når fram til mottakarantenna er svært liten. I tillegg til ein sterkt svekka versjon av det utstråla signalet frå sendarantenna vil signalet som mottakarantenna fangar opp innehaldastøyoginterferensfrå anna radiokommunikasjon, industri,hushandmingsapparatog så vidare. Typen og graden av støy og interferense varierer frå frekvensområde til frekvensområde, over tid og frå stad til stad. Ulike radiokanalar (stasjonar) vert difor mottekne med ulik kvalitet på signalet på ulike stadar og til ulike tider på døgeret. AM-modulerte signal er mykje meir følsam for slike forstyrringar enn FM-modulerte signal.Dei kan òg verta reflekterte frå landskapsformasjonar, bygningar og liknande, noko som kan føra tilmultibaneproblem.Dette ser ein til dømes som fleire kopiar av bilete på analogt TV, der dei ulike kopiane av biletet er forskyvd i høve til kvarandre på skjermen. Dette er ei direkte fylje av at mottakaren mottek fleire reflekterte kopiar av signalet, med ulik forseinking.

Mottaking av radiosignal

I einradiomottakarvert detelektriske felteti radiobølgjene fanga opp av eimottakarantenneog forsterka, som illustrert med det triangulære symbolet til høgre i Fig. 3. Det vert så filtrert for å fjerna støy og interferens som ligg utanfor det frekvensområdet rin er interessert i. Det filtrerte signalet vert så flytta med ned til det opphavleg frekvensområdet. Denne oppgåva vert utført avdemodulatoren,Fig. 3, som utfører den motsette operasjonen av modulatoren i sendaren.

Nikola Teslademonstrer trådlaus bølgjeoverføring i 1891.

Soge

Frå tidleg på 1800-talet hadde ein bruktelektrisitettiltelegrafi.Grunnlaget for bruk avradiobølgjertil kommunikasjon blei lagd av ei rekkje vitskapsfolk, ingeniørar og forretningsfolk i ulike land på slutten av 1800-talet. MedanMaxwellhadde lagt fram teorien omelektromagnetismei 1864 ogDavid E. Hugheshadde overført radiobølgjer i 1879, overtyddeHeinrich Hertzvitskapen gjennom ei rekke forsøk i 1880-åra om at det fanst elektromagnetiske bølgjer.Nikola Teslademonstrerte overføring av radiofrekvensar over korte avstandar i 1891, og føreslo at informasjon kunne oversendast trådlaust.

Radiosendarane iPoldhuiCornwall,somMarconibrukte til å senda radiosignal over Atlanterhavet i 1901.

FranskeÉdouard Branlyutvikla ein radiomottakar kallakoherarrundt 1890. RussiskeAleksandr Popovbygde radiomottakarar med koherar i 1894 og indiskeJagadish Chandra Bosedemonstrerte overføring av radiobølgjer i 1894 eller -95. Den britiske marineoffiserenHenry Jacksonutførte forsøk med overføring over lengre avstandar i 1895 og 96. TyskeAdolf Slabyoppretta verdas til då lengste radiosamband på 2,1 mil i 1897. ItalienskeAugusto Righifann ut ein måte å endrabølgjelengdatil radiobølgjene på, og gav tidleg hjelp tilGuglielmo Marconi.Marconi er rekna som opphavsmannen til radiomediet etter å ha utvikla kommersiell radiotelegrafi medeit radioselskapi 1897, og demonstrerte transatlantisk radiooverføring over 350 mil i 1901. Han fekkNobelprisen i fysikki 1909 for utviklinga av trådlaus kommunikasjon saman medKarl Ferdinand Braun,oppfinnaren avkrystallmottakaren.

AmatørradiostasjonpåLésvosi Hellas.

Foto: Henryk Kotowski

Medan det stadig kom teknologiske nyvinningar tokradioamatørari bruk det nye kommunikasjonsmiddelet. Reginald FessendenfråMassachusettsutførte det som kanskje var verdas førstekringkastingdå han overførte eitjuleprogrammed opplesing og musikk julaftan 1906. Den første amatørradioklubben blei stifta i USA i 1909. Radiokommunikasjon spelte raskt ei rolle innanskipsfart,mellom anna avden japanske marinenislaget ved Tsushimai 1905, og i samband med det kjende forliset tilRMS «Titanic»i 1912.

Radioselskap

Første verdskrigenstimulerte til vidare utvikling, særleg i samband med det nyeflyvåpenet,ogradiorøyretblei forbetra. Etter krigen kunne militær ekspertise brukast til å utvikla private radioselskap ogoffentleg radio.I USA bleiRadio Corporation of America(RCA) grunnlagd i 1919 for å sikra samarbeid mellom amerikanske radioprodusentar som hadde ulikepatentpå radioteknologien. Den første faste radiostasjonen er gjerne rekna somKDKAfrå radioprodusentenWestinghouse CorporationiEast Pittsburgh,som starta sendingar 2. november 1920. Det første radionettverket,National Broadcasting Company(NBC), blei starta i 1926. Etter at det kom til fleire hundretals radiostasjonar som skapte kaos oginterferens,måtte staten gripa inn og regulera stasjonar gjennomFederal Radio Commission(FRC), grunnlagd i 1927. Same året blei det privateBritish Broadcasting Company,stifta i 1922, gjort om til det statleg eigdeBritish Broadcasting Corporationi Storbritannia.

Den første radiosendinga i Noreg var ei overføring av opera frå prøvestudioet til Marconi i London i 1920. Dei første prøvesendingane blei halde av Telegrafstyret frå 1923, og dei første offentlege radiosendingane blei sende fråTryvannavTelegrafverketfor det privateKringkastingsselskapet ASden 29. april 1925. Blant dei faste sendingane varLørdagsbarnetimen,som 75 år seinare var blitt verdas eldsteradioprogram.Sendingane blei overført over kort avstand, og i dei påfølgjande åra blei det grunnlagd kringkastingsselskap i Bergen, Tromsø og Ålesund. I 1933 blei dei privatelokalradioaneerstatta avNorsk rikskringkastingsom skulle driva allmennkringkasting i heile Noreg.

Amerikansk propagandaplakat frå andre verdskrigen.

Medan radio blei mykje brukt til å senda underhalding som musikk oghøyrespel,blei radio raskt også ein del avpropagandaog informasjonskrig. INoreg under andre verdskrigenbrukteQuislingradioen til å meddela atNasjonal samlinghadde teke over styringa av landet den 9. april 1940, medan ein frå 1941 forbod andre enn NS-medlemmer å ha radio for å hindra dei i å få informasjon frådei allierte.Underden kalde krigenblei det vanleg å senda radio, somRadio Free Europe,gjennom «jernteppet» og å brukastøysendararfor å forstyrra signala frå slike kanalar frå den andre sida. På 1960-talet voks også talet på «piratradioar» som sende radio utankonsesjon,anten frå skip, somRadio Mercur,eller frå andre land, somRadio Luxembourg.

Forsøk med overføringar av levande bilete på 1920-talet førte til utviklinga avfjernsynssendingarpå 1940-talet. Samstundes utvikla ein radioapparat som var mindre, og på 1950-talet blei det innført berbaretransistorradioar. Utviklinga avkommunikasjonssatellittarrundt 1960 gjorde det mogleg å senda radiobølgjer kvar som helst på jorda.Radionavigasjonmed satellitt blei kraftig utvikla tilGPSblei innført i 1987.

Digitalisering

Sist på 1960-talet tok ein i brukdigital radiofor å utvikla eit digitalt telefonnettverk i USA. På 1990-talet tok også radioamatørar i brukpcarmedlydkorttil å omforma radiosignal. I 1994 utvikladen amerikanske hærenogDARPASoftware-Defined Radio(SDR) som bruker datamaskinar til å omforma og avkoda radiosignal. Standardiserte digitale radiosendingar, somDAB,tok til på slutten av 1990-talet.

Det er også blitt vanleg å senda radioprogram medinternetteknologi.Nettradiokan verastrøymande programellerpodkastfrå vanlege eller nye, berre nettbaserte,radiostasjonar.

Kjelder

• W. D. Hackmann "radio and television".The Oxford Companion to the History of Modern Science.J. L. Heilbron, ed., Oxford University Press 2003. Oxford Reference Online. Lesen 26. mai 2009.
• Christopher H. Sterling "Radio".The Oxford Companion to United States History.Paul S. Boyer, ed. Oxford University Press 2001. Oxford Reference Online. Oxford University Press. Lesen 26. mai 2009.
• «1925 - 1933 Miraklenes tid - lyd gjennom lufta!»ved nrk.no. Lesen 26. mai 2009.
• Delar av denne artikkelen bygger på «Radio» fråWikipedia på engelsk,den 26. mai 2009.