Šajā emuāra ierakstā mēs aplūkosim iemeslus un to nozīmi, kāpēc radiofrekvences ir kļuvušas par galveno resursu mūsdienu komunikācijās.
Cilvēki jau izsenis ir veltījuši ievērojamas pūles, lai pārvarētu laika un telpas ierobežojumus informācijas pārraidē. Mēs pārvarējām laika ierobežojumus, glabājot informāciju tādos datu nesējos kā kompaktdiski un lentes, un radio pārraides, kuras mēs bieži dzirdam savās automašīnās, var uzskatīt par informācijas pārraides piemēru, kas pārvar telpiskos ierobežojumus. Mēs to saucam par "komunikāciju", un iemesls, kāpēc mūsdienu bezvadu komunikācija ir spējusi tik strauji attīstīties, ir pētījumi frekvenču jomā. Lai gan vārdnīcas frekvences definīcija ir "viļņa ciklu skaits, kas atkārtojas noteiktā laikā", tai ir lielāka nozīme inženierzinātnēs. Lai gan frekvences izpratnei ir nepieciešamas matemātiskas un fiziskas pamatzināšanas, šī raksta mērķis ir to izskaidrot pēc iespējas vienkāršāk un intuitīvāk, lai izpētītu frekvences spēku un nozīmi mūsdienu sabiedrībā.
Mēs esam principiāli pazīstami ar laika domēnu. Iedomājieties situāciju, kurā jūs nokliedzat ziņojumu draugam, kas stāv 100 metru attālumā koncerta norises vietā. Šajā scenārijā es esmu sūtītājs, kas pārraida informāciju, mans draugs ir saņēmējs, un ziņojums, ko es nododu, veido vienu informācijas vienību. Citas vienlaikus dzirdamas skaņas, piemēram, dziedātāja balss vai auditorijas gaviles, manam draugam nav būtiskas un tāpēc var tikt uzskatītas par troksni. Tieši šeit rodas problēma ar komunikāciju laika domēnā. Ja vienlaikus pastāv vairāki informācijas elementi, tie var traucēt viens otram, potenciāli anulējot vēlamo informāciju. Tāpat kā mans ziņojums var nesasniegt manu draugu, ja koncertā troksnis ir pārāk skaļš, saņēmējam kļūst grūti iegūt vēlamo informāciju, ja to būtiski ietekmē troksnis. Jo īpaši, palielinoties komunikācijas attālumam, signāla stiprums vājinās, bet trokšņa relatīvais stiprums palielinās, padarot šo problēmu vēl nopietnāku.
Lai to pārvarētu, zinātnieki izstrādāja informācijas pārraidīšanas metodi frekvenču apgabalā. Citiem vārdiem sakot, viņi sniedza jaunu perspektīvu, uzskatot frekvenci par mainīgo, nevis laiku. Ja sūtītājs pārraida informāciju, kurai ir nozīme frekvenču apgabalā, uztvērējs — ja vien viņš zina saskaņoto frekvenci — var filtrēt citu frekvenču signālus, izmantojot filtru. Vienkāršākais piemērs ir cilvēka auss, ko var uzskatīt par filtru. Piemēram, cilvēki nevar uztvert skaņas ārpus dzirdamās frekvenču diapazona no 16 Hz līdz 20 kHz, piemēram, delfīnu ultraskaņas skaņas. Tātad, kā tiek radīti signāli ar nozīmi frekvenču apgabalā? Radioapraides gadījumā to var saprast kā informācijas pārraidīšanas metodi, modulējot sinusoidālu vilni ar iepriekš noteiktu frekvenci. AM modulē amplitūdu, pamatojoties uz informāciju, savukārt FM pārraida informāciju, mainot frekvenci. Tāpēc pat tad, ja vienlaikus pārraida vairākas stacijas, klausītājs var noskaņoties uz vēlamo staciju un dzirdēt tikai šo pārraidi. Šādi frekvenču apgabalā pārveidotie signāli ir brīvi no traucējumiem laika apgabalā.
Tomēr tā pati problēma var rasties frekvenču apgabalā. Ja vienā frekvencē tiek pārraidīti vairāki informācijas elementi, tie var traucēt viens otram, apgrūtinot uztvērējam vēlamās informācijas iegūšanu. Tomēr situācija mainās, ja konkrētiem lietotājiem tiek piešķirtas noteiktas frekvences. Tas ir tāpēc, ka laiks ir vienlīdz pieejams visiem. Mūsdienu komunikācijā ātrums ir kritiski svarīgs, tāpēc ir pašsaprotami, ka mums ir jāizlemj, vai piešķirt laiku — sūtīt informāciju ik sekundi vai minūti — vai piešķirt frekvences vienlaicīgai informācijas nosūtīšanai. Saziņas metodes, izmantojot frekvences, tiek izmantotas dažādās jomās, piemēram, radio, televīzijā un mobilajos tālruņos.
Tomēr, kā jau inženierzinātnēs vienmēr, pastāv kompromiss. Sākot ar vienkāršiem datiem, augstas kvalitātes signālu, piemēram, balss vai video, pārraidīšanai ir nepieciešama plašāka frekvenču josla. Līdz ar to visi vēlas izmantot plašāku frekvenču joslu. Risinājums ir vai nu bezgalīgi paplašināt pieejamo frekvenču spektru, vai arī taisnīgi sadalīt ierobežoto spektru. Tomēr tehnisku ierobežojumu dēļ pieejamais spektrs ir ierobežots, un frekvenču joslas kļūst par resursu. Astronomiskās summas, ko telekomunikāciju uzņēmumi piedāvā valsts spektra izsolēs, uzsver spektra nozīmi. Pat Amerikas Savienotajās Valstīs, kur privātais sektors pārvalda būtiskus resursus, piemēram, gāzi un elektrību, spektru pārvalda tieši valdība. Tas daudz ko liecina par spektra nozīmi.
Cilvēki, kurus uztrauc lieli telefona rēķini, varētu domāt, ka teorētiski viņi varētu nozagt radiofrekvences, lai veiktu bezmaksas zvanus. Tomēr vislabāk to nemēģināt. Galu galā kādu dienu cilvēki melnos uzvalkos varētu pēkšņi parādīties un arestēt jūs par neatļautu radiofrekvenču izmantošanu.
