В тази публикация в блога ще разгледаме причините и значението на това, защо радиочестотите са се превърнали в основен ресурс в съвременните комуникации.
Хората отдавна полагат значителни усилия за преодоляване на времевите и пространствени ограничения за предаване на информация. Преодоляхме времевите ограничения, като съхранявахме информация на носители като компактдискове и касети, а радиопредаванията, които често чуваме в колите си, могат да се разглеждат като пример за предаване на информация, което преодолява пространствените ограничения. Наричаме това „комуникация“ и причината съвременната безжична комуникация да се развие толкова драматично е благодарение на изследванията в областта на честотата. Докато речниковото определение за честота е „броят цикли на вълна, която се повтаря за дадено време“, тя има по-голямо значение в инженерството. Въпреки че разбирането на честотата изисква математически и физически познания, тази статия има за цел да я обясни възможно най-просто и интуитивно, за да изследва силата и значението на честотата в съвременното общество.
Ние сме фундаментално запознати с времевата област. Да разгледаме ситуация, в която викате съобщение на приятел, стоящ на 100 метра разстояние в концертна зала. В този сценарий аз съм подателят, предаващ информация, моят приятел е получателят и съобщението, което предавам, представлява едно цяло количество информация. Други звуци, които се чуват едновременно – като гласът на певеца или аплодисментите на публиката – са без значение за моя приятел и следователно могат да се считат за шум. Именно тук възниква проблемът с комуникацията във времевата област. Когато съществуват множество части информация едновременно, те могат да си пречат взаимно, потенциално отменяйки желаната информация. Точно както моето съобщение може да не достигне до моя приятел, ако шумът на концерта е твърде силен, за получателя става трудно да получи желаната информация, ако е значително засегнат от шум. По-специално, с увеличаване на разстоянието за комуникация силата на сигнала отслабва, докато относителната сила на шума се увеличава, което прави този проблем още по-сериозен.
За да преодолеят това, учените разработиха метод за предаване на информация в честотната област. С други думи, те предоставиха нова перспектива, като разглеждаха честотата като променлива, а не като време. Ако изпращачът предава информация, която носи значение в честотната област, приемникът - при условие че знае договорената честота - може да филтрира сигнали с други честоти, използвайки филтър. Най-простият пример е човешкото ухо, което може да се разглежда като филтър. Например, хората не могат да възприемат звуци извън звуковия честотен диапазон от 16 Hz до 20 kHz, като например ултразвуковите звуци на делфините. И така, как се създават сигнали със значение в честотната област? В случая на радиоразпръскването това може да се разбира като метод за предаване на информация чрез модулиране на синусоида с предварително определена честота. AM модулира амплитудата въз основа на информацията, докато FM предава информация чрез промени в честотата. Ето защо, дори ако множество станции излъчват едновременно, слушателят може да се настрои на желаната станция и да чуе само това предаване. Сигналите, преобразувани в честотната област по този начин, са свободни от смущения във времевата област.
Същият проблем обаче може да възникне и в честотната област. Ако множество части информация се предават на една и съща честота, те могат да си взаимодействат, което затруднява получаването на желаната информация от получателя. Ситуацията обаче се променя, ако на определени потребители са присвоени определени честоти. Това е така, защото времето е еднакво достъпно за всички. В съвременните комуникации скоростта е от решаващо значение, така че е очевидно, че трябва да решим дали да разпределим време – да изпращаме информация всяка секунда или минута – или да разпределим честоти за едновременно изпращане на информация. Методите за комуникация, използващи честоти, се използват в различни области, като радио, телевизия и мобилни телефони.
Въпреки това, както винаги е така в инженерството, има компромис. Започвайки с прости данни, предаването на висококачествени сигнали като глас или видео изисква по-широка честотна лента. Следователно, всеки иска да използва по-голяма честотна лента. Решението се крие или в безкрайното разширяване на наличния честотен спектър, или в справедливото разпределение на ограничения спектър. Поради технически ограничения обаче, наличният спектър е ограничен и честотните ленти се превръщат в ресурс. Астрономическите суми, предлагани в национални търгове за радиочестотен спектър от телекомуникационни компании, подчертават значението на радиочестотния спектър. Дори в Съединените щати, където основни ресурси като газ и електричество се управляват от частния сектор, правителството управлява директно радиочестотния спектър. Това говори много за значението на радиочестотния спектър.
Хората, притеснени от високите телефонни сметки, може да си помислят, че теоретично биха могли да крадат радиочестоти, за да осъществяват безплатни разговори. Най-добре е обаче да не се опитвате да правите това. В края на краищата, един ден хора в черни костюми може внезапно да се появят, за да ви арестуват за неразрешено използване на радиочестоти.
