• Saturday July 20,2019

Bagaimana Radio Berubah Semuanya

Anonim

2 November 1920: KDKA, stesen radio komersil pertama di Amerika Syarikat, pergi ke udara di Pittsburgh. 1 Julai 1941: WBNT, stesen TV komersial pertama, mula menyiarkan. 3 April 1973: Martin Cooper dari Motorola membuat telefon bimbit pertama di dunia.

Radio telah mengubah masyarakat tiga kali, apatah lagi melahirkan seluruh bidang elektronik. Mungkin tidak ada ciptaan zaman moden telah menyampaikan begitu banyak pada awalnya menjanjikan begitu sedikit. Apabila radio tiba pada akhir abad ke-19, beberapa orang berpendapat bahawa komunikasi "tanpa wayar", yang mana isyarat tidak ketara boleh dihantar melalui udara dalam jarak jauh, akan menjadi kompetitif dalam dunia yang dikuasai oleh telegraf dan telefon. Pencipta awal mengkaji karya fizik Scotland, James Clerk Maxwell, yang telah merangka satu set persamaan - "persamaan Maxwell" - yang menyatakan undang-undang dasar elektrik dan magnetisme, tetapi sebagai latihan teoritis semata-mata dalam memahami bagaimana alam semula jadi berfungsi . Persamaannya menjelaskan cahaya sebagai salah satu bentuk radiasi elektromagnetik dan meramalkan bahawa harus ada banyak bentuk lain, yang tidak terlihat pada mata manusia. Pada tahun 1880an ahli fizik Jerman Heinrich Rudolf Hertz mengesahkan undang-undang Maxwell dengan mengesan gelombang radio-pada dasarnya sama dengan cahaya tetapi dengan panjang gelombang satu juta kali lebih lama. "Maestro Maxwell betul, " kata Hertz, tetapi dia menyimpulkan bahawa kewujudan gelombang-gelombang lain itu "tidak berguna".

Peruntukan Kekerapan di Amerika Syarikat
Gambar ihsan Pentadbiran Telekomunikasi dan Maklumat Kebangsaan

Nasib baik, saintis dan jurutera lain melihat spektrum radio bukan sebagai rasa ingin tahu tetapi sebagai alat untuk komunikasi baru. Prinsip di sebalik penghantaran radio adalah mudah. Elektron yang bergerak melalui dawai menghasilkan medan magnet. Letakkan dawai lain di dekat yang pertama dan elektron akan mula bergerak di wayar kedua juga. Isyarat bergerak di antara wayar kerana medan magnet yang dibentuk oleh dawai pertama-pemancar-menghasilkan medan elektrik di angkasa, yang seterusnya menghasilkan medan magnet, dan sebagainya, bergerak ke luar pada kelajuan cahaya. Apabila wayar kedua-penerima-memungut isyarat itu, medan itu ditukarkan ke dalam gerakan elektron, yang dapat dikesan sebagai arus elektrik. Untuk membawa maklumat, isyarat yang dihantar harus berubah mengikut masa. Cara paling mudah untuk melakukan ini adalah dengan hanya berhenti dan memulakan arus dalam wayar pertama, menghantar mesej sebagai satu siri denyutan. Jurutera kelahiran Serbia, Nikola Tesla, mengikuti pendekatan itu dan menghantar isyarat radio pada jarak dekat pada tahun 1893. Tidak lama selepas itu, pencipta Itali, Guglielmo Marconi secara tidak sengaja mendapati bahawa antena yang berpusat dapat menghantar isyarat lebih dari satu batu dan bukannya beberapa ratus meter. Dia secara tidak sengaja menggunakan Bumi untuk menyebarkan isyarat radio dekat dengan tanah. Dengan penambahbaikan selanjutnya, dia mendapati cara untuk kapal bercakap antara satu sama lain menggunakan kod Morse-isyarat berdenyut quintessential-dan pada tahun 1896, hanya 21, dia pergi ke England dan menubuhkan sebuah syarikat radio, British Marconi.

Acara-acara dunia dengan cepat membuktikan nilai kerja ini. Pada tahun 1905, tentera laut Jepun memusnahkan armada Rusia di Pertempuran Tsushima, sebahagiannya kerana peralatan radio yang dibeli Jepun dari Marconi. Dan pada tahun 1912, selepas kapal bertindak balas terhadap tenggelam isyarat kecemasan Titanic menyelamatkan 711 penumpang, pihak berkuasa maritim memerlukan setiap kapal seagoing untuk mempunyai operator tanpa wayar yang mendengar sepanjang masa. Tetapi penglihatan Marconi terbukti terhad. Dia melihat gelombang udara sebagai berguna untuk trafik ke titik-titik antara kapal-kapal di laut dan pelanggan lain yang dihubungkan oleh kabel, tetapi itu sahaja. Marconi "membawa radio ke pasaran, tetapi dia tidak pernah mempunyai idea penyiaran, " kata Susan J. Douglas, seorang sejarawan radio di University of Michigan.

Langkah besar seterusnya adalah mencari cara untuk memanipulasi gelombang radio supaya mereka boleh membawa lebih banyak daripada titik dan garis. Beralih dari denyut ke gelombang berterusan memberikan kunci. Reginald Fessenden, sebuah autodidact Kanada, mencipta satu cara untuk menghantar suara dan muzik dengan mengubah intensiti gelombang yang dipanggil amplitud modulasi -membuat radio AM. (Modulasi amplitud memantapkan gelombang audio yang berbeza-beza ke gelombang radio dengan frekuensi tetap: Di mana gelombang audio puncak, gelombang radio termodulat berada pada keamatan tertinggi, dan di mana gelombang audio mempunyai palung, gelombang radio berada pada tahap yang paling rendah .)

Fessenden akhirnya mendapat wang dan kemasyhuran dari ciptaannya. Sebaliknya, jurutera radio Amerika Edwin Howard Armstrong, yang dianggap ramai cognoscenti radio sebagai yang paling besar dari mereka semua, kini hampir terlupa. Dia menyedari bahawa dengan kekerapan gelombang yang berbeza dan bukan amplitud, stesen boleh mengelakkan gangguan yang sering merosakkan transmisi AM. Hasilnya ialah modulasi frekuensi-radio FM. (Dalam kes ini, puncak gelombang audio diwakili oleh peningkatan kekerapan gelombang radio, manakala palung diwakili sebagai kekerapan.) Suatu tuntutan undang-undang paten seumur hidup menghancurkan Armstrong secara emosi, dan dia membunuh diri dalam 1954.

Walaupun potensi komersilnya hari ini nampaknya nyata, penyiarannya sebenarnya bermula dengan amatur: "Dengan 19-remaja, pengendali radio ham berada di mana-mana, " kata Douglas. Hams-sebuah istilah yang dicipta sebagai pengecut oleh operator telegraf profesional- "telah menghantar kerja rumah dan skor bola sepak dan berita dalam kod Morse, dan kemudian mereka pergi ke Perang Dunia I dan mengetahui tentang tiub vakum." Terima kasih kepada kekuatan menguatkan tiub vakum yang baru dicipta, mula menghantar audio ke mana-mana. "Anda hanya dapat menubuhkan pemancar dan memulakan penyiaran, " kata perunding industri radio, Rick Ducey, yang merupakan ketua penyelidikan untuk Persatuan Kebangsaan Penyiar. "Itu semua yang diperlukan."

Jurutera Westinghouse, Frank Conrad pada umumnya mendapat kredit untuk menghantar siaran AM biasa pertama di Amerika Syarikat dari garaj Pittsburgh Timurnya (walaupun stesen di San Jose, Detroit, dan di tempat lain juga aktif). Acaranya disiarkan setiap hari Rabu dan Sabtu-beberapa skor sukan, beberapa bercakap, tetapi kebanyakannya muzik. Apabila Conrad kehabisan rekod, dia memukul perjanjian dengan kedai tempatan untuk membekalkannya dengan lebih banyak untuk promosi di udara. Ini dipercayai sebagai iklan radio pertama. Tetapi pada pertengahan tahun 1920-an, begitu ramai orang melakukannya, industri itu "memerlukan polis trafik, " kata Ducey.

Untuk membawa beberapa pesanan kepada jumlah penyiar yang semakin banyak yang menggunakan gelombang radio mereka sendiri, atau kekerapan, kerajaan mewujudkan Suruhanjaya Radio Persekutuan. Agensi itu, kemudian dibentuk semula sebagai Suruhanjaya Komunikasi Persekutuan (FCC hari ini), menetapkan jalur frekuensi tertentu kepada pengguna yang berbeza. Pada tahun 1920 Conrad memohon dan menerima lesen dari Jabatan Perdagangan untuk stesen radio KDKA. Pelesenan siaran radio dilahirkan, dan boom hartanah maya - persaingan untuk irisan jalur radio-bermula. Para amatur yang tinggal amatur tidak lama lagi mendapati diri mereka dipindahkan oleh pengawal selia ke lokasi kurang diingini lebih jauh dari spektrum radio. Secara kasar, frekuensi rendah lebih murah digunakan daripada frekuensi yang lebih tinggi kerana mereka memerlukan peralatan kurang tepat, pertimbangan penting bagi industri yang ingin memasarkan penerima radio kepada massa.

Tidak lama kemudian angkatan bersenjata juga mahukan kepingan spektrum radio mereka. Penggunaan tentera komunikasi radio mungkin bermula di Tsushima, tetapi selepas Perang Dunia I, ia berkembang dengan pesat. Kerajaan mula memahami potensi besar radio, bukan hanya untuk komunikasi tetapi juga sebagai senjata: radio mengesan dan berkisar, lebih dikenali sebagai radar.

Radar bermula dengan pemerhatian bahawa kilat mengeluarkan isyarat radio, dan jurutera Scotland, Robert Watson-Watt, bekerja sebagai ahli meteorologi, fikir ia dapat memanfaatkan fenomena ini untuk memberi amaran kepada juruterbang menghampiri ribut. Menggunakan antena arah, dia mendapati dia dapat mengesan langit dan mengambil kilat. Kemudian dia menyedari bahawa jika dia menghantar denyutan radio serta mendengarkan mereka, dia boleh melantun isyarat dari sasaran-pesawat yang mendekati, misalnya. Dengan mengukur berapa lama diperlukan gema untuk kembali ke antena, dia dapat mengetahui bukan sahaja galas sasaran tetapi juga jangkauannya.

Watson-Watt segera menghubungi Kementerian Udara British pada tahun 1935. Selepas beberapa keraguan awal, kementerian memeluk ciptaan itu. Semasa Perang Dunia II bermula, 19 stesen radar telah beroperasi. "Ia datang dalam talian tepat pada waktunya, dan ia memberikan kelebihan hebat di Britain, " kata pakar radio George Washington University, Christopher Sterling. "Ramai yang berpendapat bahawa radar memenangi Pertempuran Britain." Oleh kerana anda perlu menggunakan gelombang radio yang lebih kecil daripada dimensi objek yang anda cari, radar bergantung kepada gelombang frekuensi tinggi, hanya beberapa inci panjang (lebih tinggi kekerapan mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek). Isyarat FM, sebaliknya, mempunyai panjang gelombang kira-kira 10 kaki, dan isyarat AM berjalan sekitar 1, 000 kaki.

Pada 2.45 gigahertz, ketuhar gelombang mikro anda beroperasi pada kekerapan yang hampir sama dengan sambungan Wi-Fi komputer anda.

Dekad pertama abad ke-20 juga menyaksikan video ditayangkan melalui gelombang udara. Sistem televisyen pertama, yang dibangunkan di UK pada awal tahun 1920-an oleh John Logie Baird, menggunakan peranti elektromekanik serupa dengan kamera filem dan projektor untuk menangkap dan menghasilkan semula imej. Dia mula menyiarkan TV menggunakan hanya 30 garisan imbasan setiap bingkai video-cukup untuk menghantar imej kasar tetapi kasar berbanding dengan 484 baris setiap bingkai yang digunakan dalam siaran TV analog Amerika Syarikat dan 1, 080 saluran mungkin dengan sistem digital yang baru. Beberapa ribu orang London menonton program televisyen Baird pada akhir 1930-an, tetapi sistem itu ditutup ketika Perang Dunia II bermula-pengebom Jerman dapat menggunakan transmisi Baird sebagai isyarat homing. Televisyen yang digunakan hari ini mengesan warisan mereka kepada pencipta Amerika, Philo Farnsworth, yang mencipta sistem televisyen elektronik pertama pada tahun 1928.

Selama bertahun-tahun, lebih banyak pengguna telah melancarkan jalan ke spektrum radio ketika teknologi baru tiba. Sesetengah memerlukan kekerapan ultrahigh yang membolehkan lebih banyak maklumat dihantar sesaat. Tidak hairanlah untuk mencari teknologi rangkaian data seperti Wi-Fi yang beroperasi pada 2.4 gigahertz. AM dan FM telah disertai oleh banyak skim modulasi yang lain dengan nama-nama eksotik seperti "quadrature phase-shift keying" dan "transmission double-sideband suppressed-carrier."

Hari ini gambar spektrum radio adalah colossus berkod warna yang terdiri daripada beratus-ratus band yang diperuntukkan oleh FCC dari frekuensi serendah 6 kilohertz kepada setinggi 300 gigahertz. Frekuensi yang sangat rendah - dari 3 hingga 30 Hz, dengan panjang gelombang puluhan ribu batu panjang-digunakan untuk menembusi lautan dan berkomunikasi dengan kapal selam. Monitor bayi beroperasi pada 49 megahertz. Radio FM diletakkan di antara 88 MHz dan 108 MHz, dan pengguna yang berbeza-beza seperti penyampai polis, pengawal trafik udara, dan penelpon telefon bimbit semuanya mempunyai band sendiri. Di hujung atas spektrum radio datang gelombang mikro, digunakan untuk penghantaran data, radar, dan tentu saja, memasak. Dalam apa yang mungkin merupakan undang-undang Maxwell yang paling tidak dijangka, perkembangan ketuhar gelombang mikro telah dicetuskan pada tahun 1945 apabila Percy Spencer, seorang radar bangunan jurutera, menyedari bahawa bar kacang di dalam sakunya telah cair selepas dia bekerja pada beberapa aktif peralatan. (Pemikiran yang menakutkan: Microwave anda beroperasi pada hampir kekerapan yang sama dengan sambungan Wi-Fi anda.)

Jurutera terus mencari lebih banyak kegunaan untuk radio, dan frekuensi tidak sepertinya berakhir pada timbunan sekerap. Anda juga boleh menemui penghantaran Morse code di udara. Pada tahun 2009 TV siaran analog akan berhenti di Amerika Syarikat-tetapi pembida sudah berbaris, menyediakan kegunaan baru yang mewah untuk potongan spektrum tersebut. "Ia hebat, " kata Ducey. "Jika anda berhenti untuk memikirkannya, itu hampir sihir."


Artikel Yang Menarik

Pendakwa kepada Pengasas 4Chan: Tolong Terangkan Maksud  "Rickroll "

Pendakwa kepada Pengasas 4Chan: Tolong Terangkan Maksud "Rickroll "

Apabila seorang lelaki Tennessee menggodam akaun e-mel Sarah Palin dan menulis tentang eksploitasinya di forum 4chan, penyiasat persekutuan meminta pengasas laman web Christopher "Moot" Poole untuk log server. Kesaksian Mahkamah dari April dan diterbitkan semalam menunjukkan bahawa pendakwa raya persekutuan mempunyai pertanyaan lain yang menekan untuk Poole: sebagai contoh, arti "peeps" dan "rickroll

Jurutera burung kecil merasakan perikatan antara elang dan treeshrew

Jurutera burung kecil merasakan perikatan antara elang dan treeshrew

Di Pulau Nicobar, di Lautan Hindi, parti berburu yang paling luar biasa mencari makanan. Melalui cawangan-cawangan hutan, nicobar Nicobar kecil membelit mencari seekor serangga. Mereka diikuti oleh drongo-ekor raket, seekor burung kecil yang memetik morsel berair yang dipancarkan oleh treeshrews. Setakat ini, ini tidak lazim - banyak makanan ternakan yang jauh berbeza, sama ada kerana mereka lebih bersih makanan atau kerana mereka boleh memerhatikan pemangsa

Breaking the Link - Darwinius mendedahkan sebagai nenek moyang apa-apa

Breaking the Link - Darwinius mendedahkan sebagai nenek moyang apa-apa

Buangkan minda anda kembali ke bulan Jun, apabila binatang fosil yang dinamakan Darwinius (alternatif Ida atau "The Link") telah diumumkan kepada dunia untuk kegembiraan dan keadaan yang luar biasa. Iklan hiperbola mengisytiharkan hari penemuan Ida sebagai yang paling penting untuk 47 juta tahun

Eau de Manipulation: Nyamuk Malarial Lebih Menarik Untuk Aromatik Manusia

Eau de Manipulation: Nyamuk Malarial Lebih Menarik Untuk Aromatik Manusia

Pada masa anda menyedari apa yang telah berlaku, sudah terlambat. Nyamuk Anopheles gambiae boleh mendarat di kulit anda tanpa disedari. Walaupun anda terus tidak menyedari, dia diam-diam berjalan di atas daging terdedah anda, mencari, menyelidik permukaan kulit anda dengan proboscisnya sehingga dia mendapati saluran darah

Storm Solar Powerful Dapat Menjana Aurora Malam yang Menakjubkan

Storm Solar Powerful Dapat Menjana Aurora Malam yang Menakjubkan

Jika anda pergi ke luar malam ini dan melihat, anda dapat menyaksikan kesan-kesan yang mempesonakan daripada cuaca celestial yang sangat teruk. Pusat Prediksi Cuaca Angkasa di NOAA mengeluarkan isyarat pagi ini amaran ribut geomagnetik "Kuat" yang menyerap kawasan atas atmosfera kita. Gelombang elektron yang dihasilkan dapat mencetuskan penggera pada beberapa sistem kuasa di latitud tinggi dan membuang sistem navigasi satelit, tetapi kesan yang paling jelas harus menjadi kehadiran auroras yang megah yang menjangkau benua Amerika Syarikat