คลื่นวิทยุเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง เป็นที่รู้จักกันดีที่สุดสำหรับการใช้ในเทคโนโลยีการสื่อสาร เช่น โทรทัศน์ โทรศัพท์มือถือ และวิทยุ อุปกรณ์เหล่านี้รับคลื่นวิทยุและแปลงเป็นการสั่นสะเทือนเชิงกลในลำโพงเพื่อสร้างคลื่นเสียง
สเปกตรัมความถี่วิทยุเป็นส่วนเล็กๆ ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า (EM) โดยปกติสเปกตรัม EM จะแบ่งออกเป็นเจ็ดส่วนตามความยาวคลื่นที่ลดลงและพลังงานและความถี่ที่เพิ่มขึ้น
ดูเพิ่มเติม
โหราศาสตร์และอัจฉริยะ: นี่คือ 4 สัญญาณที่ยอดเยี่ยมที่สุดของ...
iPhones ที่ไม่ประสบความสำเร็จ: 5 การเปิดตัวที่ถูกปฏิเสธโดยสาธารณะ!
ความหมายทั่วไป ได้แก่ คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ อินฟราเรด (IR) แสงที่มองเห็นได้ อัลตราไวโอเลต (UV) รังสีเอกซ์ และรังสีแกมมา
คลื่นวิทยุมีความยาวคลื่นที่ยาวที่สุดในสเปกตรัม EM ตามข้อมูลของ NASA มีตั้งแต่ประมาณ 0.04 นิ้ว (1 มิลลิเมตร) ถึงมากกว่า 62 ไมล์ (100 กิโลเมตร)
นอกจากนี้ยังมีความถี่ต่ำสุด ตั้งแต่ประมาณ 3,000 รอบต่อวินาที หรือ 3 กิโลเฮิรตซ์ ไปจนถึงประมาณ 300 พันล้านเฮิรตซ์ หรือ 300 กิกะเฮิรตซ์
สเปกตรัมวิทยุเป็นทรัพยากรที่มีจำกัด และมักถูกเปรียบเทียบกับพื้นที่การเกษตร เช่นเดียวกับที่เกษตรกรจำเป็นต้องจัดระเบียบที่ดินของตนเพื่อให้ได้ผลผลิตที่ดีที่สุดในแง่ของ ปริมาณและความหลากหลายควรแบ่งคลื่นความถี่วิทยุให้กับผู้ใช้มากที่สุด มีประสิทธิภาพ.
ในบราซิล กระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี นวัตกรรม และการสื่อสารจัดการการจัดสรรคลื่นความถี่ทั่วคลื่นความถี่วิทยุ
James Clerk Maxwell นักฟิสิกส์ชาวสก๊อตได้พัฒนาทฤษฎีเอกภาพของแม่เหล็กไฟฟ้าในปี 1870 เขาทำนายการมีอยู่ของคลื่นวิทยุ
ในปี พ.ศ. 2429 ไฮน์ริช เฮิรตซ์ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ได้นำทฤษฎีของแมกซ์เวลล์มาใช้ในการผลิตและรับคลื่นวิทยุ เฮิรตซ์ใช้เครื่องมือที่ใช้ในครัวเรือนอย่างง่าย รวมถึงขดลวดเหนี่ยวนำและโถเลย์เดน (ประเภทของ คาปาซิเตอร์ที่ประกอบด้วยขวดแก้วที่มีใบไม้เป็นชั้นๆ ด้านใน และด้านนอก) เพื่อสร้างคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า
เฮิรตซ์กลายเป็นบุคคลแรกที่ส่งและรับคลื่นวิทยุที่มีการควบคุม หน่วยของความถี่ของคลื่น EM – หนึ่งรอบต่อวินาที – เรียกว่าเฮิรตซ์เพื่อเป็นเกียรติแก่เขา
สเปกตรัมวิทยุโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นเก้าแถบ:
| วงดนตรี | ช่วงความถี่ | ช่วงความยาวคลื่น |
| ความถี่ต่ำมาก (ELF) | <3 กิโลเฮิรตซ์ | > 100 กม |
| ความถี่ต่ำมาก (VLF) | 3 ถึง 30 กิโลเฮิรตซ์ | 10 ถึง 100 กม |
| ความถี่ต่ำ (LF) | 30 ถึง 300 กิโลเฮิรตซ์ | 1 ม. ถึง 10 กม |
| ความถี่เฉลี่ย (MF) | 300 กิโลเฮิรตซ์ ถึง 3 เมกะเฮิรตซ์ | 100 ม. ถึง 1 กม |
| ความถี่สูง (HF) | 3 ถึง 30 เมกะเฮิรตซ์ | 10 ถึง 100 เมตร |
| ความถี่สูงมาก (VHF) | 30 ถึง 300 เมกะเฮิรตซ์ | 1 ถึง 10 ม |
| ความถี่สูงพิเศษ (UHF) | 300MHz ถึง 3GHz | 10ซม.ถึง1ม |
| ความถี่สูงพิเศษ (SHF) | 3 ถึง 30 กิกะเฮิรตซ์ | 1 ถึง 1 ซม |
| ความถี่สูงมาก (EHF) | 30 ถึง 300 กิกะเฮิรตซ์ | 1 มม. ถึง 1 ซม |
คลื่นวิทยุ ELF เป็นความถี่ต่ำสุดในบรรดาความถี่วิทยุทั้งหมด มีพิสัยทำการไกลและมีประโยชน์สำหรับการสื่อสารกับเรือดำน้ำและภายในเหมืองและถ้ำ
แหล่งที่มาตามธรรมชาติของคลื่น ELF/VLF ที่ทรงพลังที่สุดคือสายฟ้า ตามข้อมูลของ Stanford VLF Group คลื่นที่เกิดจากฟ้าผ่าสามารถสะท้อนไปมาระหว่างโลกและชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ได้
แถบคลื่นวิทยุ LF และ MF รวมถึงวิทยุทางทะเลและวิทยุการบิน ตลอดจนวิทยุเชิงพาณิชย์แบบ AM (การปรับแอมพลิจูด) คลื่นวิทยุ AM อยู่ระหว่าง 535 กิโลเฮิรตซ์ถึง 1.7 เมกะเฮิรตซ์
วิทยุ AM มีช่วงสัญญาณที่ไกล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเวลากลางคืนเมื่อชั้นไอโอโนสเฟียร์สามารถดึงคลื่นกลับมายังโลกได้ดีที่สุด อย่างไรก็ตาม อาจมีสัญญาณรบกวนที่ส่งผลต่อคุณภาพเสียง
เมื่อสัญญาณถูกปิดกั้นบางส่วน เช่น จากอาคารที่มีผนังเป็นโลหะ เช่น ตึกระฟ้า ระดับเสียงจะลดลง
แถบความถี่ HF, VHF และ UHF รวมถึงวิทยุ FM, การแพร่ภาพโทรทัศน์, วิทยุบริการสาธารณะ, โทรศัพท์มือถือ และ GPS (ระบบกำหนดตำแหน่งบนพื้นโลก) แถบความถี่เหล่านี้มักใช้ "การมอดูเลตความถี่" (FM) เพื่อเข้ารหัสหรือพิมพ์สัญญาณเสียงหรือข้อมูลลงบนคลื่นพาหะ
ในการมอดูเลตความถี่ แอมพลิจูด (ช่วงสูงสุด) ของสัญญาณจะคงที่ในขณะที่ ความถี่จะแปรผัน มากหรือน้อย ในอัตราและขนาดที่สอดคล้องกับสัญญาณเสียงหรือ ข้อมูล.
FM ส่งผลให้คุณภาพของสัญญาณดีกว่า AM เนื่องจากปัจจัยแวดล้อมไม่ส่งผลต่อความถี่ในลักษณะที่เป็นอยู่ พวกมันส่งผลต่อแอมพลิจูดและตัวรับจะไม่สนใจการเปลี่ยนแปลงของแอมพลิจูดตราบเท่าที่สัญญาณยังคงอยู่เหนือเกณฑ์ ขั้นต่ำ ความถี่วิทยุ FM อยู่ระหว่าง 88 เมกะเฮิรตซ์ถึง 108 เมกะเฮิรตซ์
วิทยุคลื่นสั้นใช้ความถี่ในช่วง HF ตั้งแต่ประมาณ 1.7 เมกะเฮิรตซ์ถึง 30 เมกะเฮิรตซ์ ตามข้อมูลของ National Association of Shortwave Broadcasters (NASB) ภายในช่วงนี้ สเปกตรัมคลื่นสั้นจะแบ่งออกเป็นหลายส่วน
จากข้อมูลของ NASB ทั่วโลก มีสถานีคลื่นสั้นหลายร้อยสถานี สามารถได้ยินสถานีคลื่นสั้นเป็นระยะทางหลายพันกิโลเมตร เนื่องจากสัญญาณสะท้อนจากชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์และสะท้อนกลับเป็นระยะทางหลายร้อยหรือหลายพันกิโลเมตรจากจุดกำเนิด
SHF และ EHF แสดงถึงความถี่สูงสุดในแถบความถี่วิทยุ บางครั้งถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของคลื่นไมโครเวฟ โมเลกุลในอากาศมีแนวโน้มที่จะดูดซับความถี่เหล่านี้ ซึ่งจำกัดช่วงและการใช้งานของพวกมัน
อย่างไรก็ตาม ความยาวคลื่นที่สั้นทำให้สามารถส่งสัญญาณไปยังลำแสงแคบๆ จากจานดาวเทียมได้ สิ่งนี้ทำให้สามารถสื่อสารช่วงสั้นและแบนด์วิธสูงระหว่างตำแหน่งคงที่ได้
SHF ซึ่งได้รับผลกระทบจากอากาศน้อยกว่า EHF ใช้สำหรับแอปพลิเคชันระยะสั้น เช่น Wi-Fi บลูทูธ และ USB ไร้สาย (บัสอนุกรมสากล)
มันสามารถทำงานบนเส้นทางสายตาเท่านั้น เนื่องจากคลื่นมักจะกระเด็นออกจากวัตถุ เช่น รถยนต์ เรือ และเครื่องบิน เนื่องจากคลื่นจะกระเด็นออกจากวัตถุ SHF จึงสามารถใช้เรดาร์ได้เช่นกัน
อวกาศเต็มไปด้วยแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุ: ดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ เมฆก๊าซและฝุ่น กาแล็กซี พัลซาร์ และแม้แต่หลุมดำ จากการศึกษาสิ่งเหล่านี้ นักดาราศาสตร์สามารถเรียนรู้เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวและองค์ประกอบทางเคมีของแหล่งกำเนิดจักรวาลเหล่านี้ ตลอดจนกระบวนการที่ก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซเหล่านี้
กล้องโทรทรรศน์วิทยุ "มองเห็น" ท้องฟ้าแตกต่างจากที่ปรากฏในแสงที่ตามองเห็นอย่างมาก แทนที่จะมองเห็นดาวแหลม กล้องโทรทรรศน์วิทยุจะจับพัลซาร์ที่อยู่ไกลออกไป บริเวณก่อตัวดาวฤกษ์ และซากซุปเปอร์โนวา
กล้องโทรทรรศน์วิทยุยังสามารถตรวจจับควาซาร์ ซึ่งย่อมาจากแหล่งวิทยุกึ่งดาวฤกษ์ ควอซาร์เป็นนิวเคลียสของกาแลกติกที่สว่างอย่างไม่น่าเชื่อซึ่งขับเคลื่อนโดยหลุมดำมวลมหาศาล
ควอซาร์แผ่พลังงานไปทั่วสเปกตรัม EM แต่ชื่อนี้มาจากข้อเท็จจริงที่ว่าควอซาร์ตัวแรกที่ถูกระบุจะปล่อยพลังงานคลื่นวิทยุเป็นส่วนใหญ่ ควอซาร์มีพลังสูง บางดวงปล่อยพลังงานออกมามากกว่าทางช้างเผือกทั้งหมด 1,000 เท่า
นักดาราศาสตร์วิทยุมักจะรวมกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กหลายๆ ตัวเข้าด้วยกันเพื่อสร้างภาพวิทยุที่มีความละเอียดสูงและชัดเจนขึ้น
ตัวอย่างเช่น กล้องโทรทรรศน์วิทยุ Very Large Array (VLA) ในนิวเม็กซิโกประกอบด้วยเสาอากาศ 27 เสาเรียงกันในรูปแบบตัว “Y” ขนาดมหึมา เส้นผ่านศูนย์กลาง 36 กิโลเมตร
