วิทยุเป็นเทคโนโลยีการสื่อสารโดยใช้คลื่นวิทยุ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}คลื่นวิทยุเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ระหว่าง 3 เฮิรตซ์ (Hz) และ 300 กิกะเฮิรตซ์ (GHz) คลื่นเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เรียกว่าเครื่องส่งสัญญาณซึ่งเชื่อมต่อกับเสาอากาศ ที่แผ่คลื่นออกมา เสาอากาศอื่นๆ ที่เชื่อมต่อกับ เครื่องรับวิทยุสามารถรับคลื่นเหล่านี้ได้นี่คือหลักการพื้นฐานของการสื่อสารทางวิทยุ นอกจากการสื่อสารแล้ว วิทยุยังใช้สำหรับเรดาร์การนำทางด้วยวิทยุ การควบคุมระยะไกลการตรวจจับระยะไกลและการใช้งานอื่นๆ  

ในการสื่อสารทางวิทยุซึ่งใช้ในการออกอากาศทางวิทยุและโทรทัศน์โทรศัพท์มือถือวิทยุสองทาง เครือข่ายไร้สายและการสื่อสารผ่านดาวเทียมรวมถึงการใช้งานอื่นๆ อีกมากมาย คลื่นวิทยุถูกใช้ในการส่งข้อมูลข้ามอวกาศจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับ โดยการปรับสัญญาณวิทยุ (การใส่สัญญาณข้อมูลลงบนคลื่นวิทยุโดยการเปลี่ยนแปลงลักษณะบางอย่างของคลื่น) ในเครื่องส่ง ในเรดาร์ ซึ่งใช้ในการค้นหาและติดตามวัตถุ เช่น เครื่องบิน เรือ ยานอวกาศ และขีปนาวุธ ลำแสงคลื่นวิทยุที่ปล่อยออกมาจากเครื่องส่งเรดาร์จะสะท้อนจากวัตถุเป้าหมาย และคลื่นสะท้อนจะเปิดเผยตำแหน่งของวัตถุให้กับเครื่องรับซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ใกล้กับเครื่องส่ง ในระบบนำทางด้วยคลื่นวิทยุ เช่นGPSและVORเครื่องมือการนำทางเคลื่อนที่จะรับสัญญาณวิทยุจากสัญญาณวิทยุนำทาง หลายตัว ที่มีตำแหน่งที่ทราบ และโดยการวัดเวลาที่คลื่นวิทยุมาถึงอย่างแม่นยำ เครื่องรับสามารถคำนวณตำแหน่งของตนบนโลกได้ ในอุปกรณ์ควบคุมระยะไกลด้วยคลื่นวิทยุ ไร้สาย เช่น โดรนเครื่องเปิดประตูโรงรถและระบบเข้าออกโดยไม่ต้องใช้กุญแจสัญญาณวิทยุที่ส่งจากอุปกรณ์ควบคุมจะควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ระยะไกล

การมีอยู่ของคลื่นวิทยุได้รับการพิสูจน์ครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันไฮน์ริช เฮิรตซ์เมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายน พ.ศ. 2429 ^{[ 4 ]} ในช่วงกลางทศวรรษ พ.ศ. 2433 นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี กูกลิเอลโม มาร์โคนีได้พัฒนาอุปกรณ์แรกสำหรับการสื่อสารทางวิทยุระยะไกลโดยอาศัยเทคนิคที่นักฟิสิกส์ใช้ในการศึกษาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า^{[ 5 ]}ส่ง ข้อความ รหัสมอร์ส แบบไร้สาย ไปยังผู้รับที่อยู่ห่างออกไปกว่าหนึ่งกิโลเมตรในปี พ.ศ. 2438 ^{[ 6 ]}และส่งสัญญาณข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกครั้งแรกเมื่อวันที่ 12 ธันวาคม พ.ศ. 2444 ^{[ 7 ]} การออกอากาศทางวิทยุเชิงพาณิชย์ครั้งแรกเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 2 พฤศจิกายน พ.ศ. 2463 เมื่อบริษัท Westinghouse Electric and Manufacturing Company ในเมืองพิตต์สเบิร์ก ออกอากาศผลการเลือกตั้งประธานาธิบดีสหรัฐอเมริกาปี พ.ศ. 2463 แบบสดๆ^ภายใต้สัญญาณเรียกขานKDKA [ ^{8 ]}

การปล่อยคลื่นวิทยุอยู่ภายใต้การควบคุมของกฎหมาย ซึ่งประสานงานโดยสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (ITU) ที่จัดสรรแถบความถี่ในสเปกตรัมวิทยุสำหรับการใช้งานต่างๆ

คำว่าวิทยุมาจากคำภาษาละตินradiusซึ่งหมายถึง "ซี่ล้อ ลำแสง รังสี" มีการนำมาใช้ในการสื่อสารครั้งแรกในปี พ.ศ. 2424 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสErnest MercadierแนะนำAlexander Graham Bellให้นำคำว่า radiophone (หมายถึง "เสียงที่แผ่รังสี") มาใช้แทนชื่อระบบส่งสัญญาณแสงphotophone ของเขา ^{[ 9 ] [ 10 ]}

หลังจากเฮิรตซ์ค้นพบการมีอยู่ของคลื่นวิทยุในปี พ.ศ. 2429 คำว่าคลื่นเฮิรตซ์จึงถูกนำมาใช้เรียกการแผ่รังสีนี้เป็นครั้งแรก^{[ 11 ]}ระบบการสื่อสารทางวิทยุที่ใช้งานได้จริงระบบแรก ซึ่งพัฒนาโดยมาร์โคนีในปี พ.ศ. 2437–2438 ได้ส่ง สัญญาณ โทรเลขโดยใช้คลื่นวิทยุ^{[ 4 ]}ดังนั้นการสื่อสารทางวิทยุจึงถูกเรียกว่าโทรเลขไร้สาย เป็นครั้งแรก จนกระทั่งประมาณปี พ.ศ. 2453 คำว่าโทรเลขไร้สายยังรวมถึงระบบทดลองอื่นๆ อีกหลายระบบสำหรับการส่งสัญญาณโทรเลขโดยไม่ต้องใช้สายไฟ เช่นการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิตการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า และการนำไฟฟ้าในน้ำและบนพื้นดินดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องใช้คำที่แม่นยำกว่าซึ่งหมายถึงการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าโดยเฉพาะ^{[ 12 ] [ 13 ]}

เอ็ดวาร์ด บรันลีนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ผู้พัฒนา เครื่องตรวจจับคลื่นวิทยุในปี พ.ศ. 2433 เรียกมันว่าradio-conducteurใน ภาษาฝรั่งเศส ^{[ 14 ] [ 15 ]} ต่อมามีการใช้คำนำ หน้า radio-เพื่อสร้างคำประสมและคำที่มีเครื่องหมายยัติภังค์เพิ่มเติม โดยเฉพาะในยุโรป ตัวอย่างเช่น ในช่วงต้นปี พ.ศ. 2441 สิ่งพิมพ์ของอังกฤษชื่อThe Practical Engineerได้รวมการอ้างอิงถึงradiotelegraphและradiotelegraphyไว้ ด้วย ^{[ 14 ] [ 16 ]}

การใช้ คำว่า "radio"เป็นคำเดี่ยวๆ ย้อนกลับไปอย่างน้อยถึงวันที่ 30 ธันวาคม พ.ศ. 2447 เมื่อคำแนะนำที่ออกโดยสำนักงานไปรษณีย์อังกฤษสำหรับการส่งโทรเลขระบุว่า "คำว่า 'Radio'... ถูกส่งไปในคำแนะนำการบริการ" ^{[ 14 ] [ 17 ] แนวปฏิบัตินี้ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลาย และคำว่า "radio" ได้ถูกนำมา ใช้}ในระดับสากลโดยอนุสัญญาวิทยุโทรเลขเบอร์ลิน พ.ศ. 2449 ซึ่งรวมถึงข้อบังคับการบริการที่ระบุว่า "วิทยุโทรเลขจะต้องแสดงในคำนำว่าบริการนั้นคือ 'Radio ' " [ ^{14 ]}

การเปลี่ยนมาใช้วิทยุแทนระบบไร้สายเกิดขึ้นอย่างช้าๆ และไม่สม่ำเสมอในโลกที่ใช้ภาษาอังกฤษลี เดอ ฟอเรสต์ช่วยทำให้คำใหม่นี้เป็นที่นิยมในสหรัฐอเมริกา—ในช่วงต้นปี 1907 เขาได้ก่อตั้งบริษัท DeForest Radio Telephone Company และจดหมายของเขาในElectrical World ฉบับวันที่ 22 มิถุนายน 1907 เกี่ยวกับความจำเป็นในการจำกัดทางกฎหมายเตือนว่า "ความวุ่นวายทางวิทยุจะเป็นผลอย่างแน่นอนจนกว่าจะมีการบังคับใช้กฎระเบียบที่เข้มงวดเช่นนี้" ^{[ 18 ]}กองทัพเรือสหรัฐฯ ก็มีบทบาทเช่นกัน แม้ว่าการแปลอนุสัญญาเบอร์ลินปี 1906 จะใช้คำว่าโทรเลขไร้สายและโทรเลขไร้สายแต่ในปี 1912 ก็เริ่มส่งเสริมการใช้วิทยุแทน คำนี้เริ่มเป็นที่นิยมในหมู่ประชาชนทั่วไปในช่วงทศวรรษ 1920 พร้อมกับการเปิดตัวการออกอากาศ

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้รับการทำนายโดยเจมส์ คลาร์ก แม็กซ์เวลล์ในทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า ปี 1873 ของเขา ซึ่งปัจจุบันเรียกว่าสมการของแม็กซ์ เวลล์ โดยเขาเสนอว่าสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ที่สั่นไหวที่เชื่อมโยงกัน สามารถเดินทางผ่านอวกาศเป็นคลื่นได้ และเสนอว่าแสงประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น สั้น เมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายน 1886 ไฮน์ริช เฮิรตซ์ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน พยายามยืนยันทฤษฎีของแม็กซ์เวลล์ โดยสังเกตเห็นคลื่นวิทยุที่เขาสร้างขึ้นเป็นครั้งแรกโดยใช้เครื่องส่งสัญญาณแบบช่องว่างประกายไฟแบบ ดั้งเดิม ^{[ 4 ]}การทดลองของเฮิรตซ์และนักฟิสิกส์ จากาดีช จันทราโบสโอลิเวอร์ ลอดจ์ลอร์ด เรย์ลีย์และออกุสโต ริกีและคนอื่นๆ แสดงให้เห็นว่าคลื่นวิทยุเช่นเดียวกับแสงแสดงให้เห็นการสะท้อนการหักเห การเลี้ยวเบนการโพลาไรเซชันคลื่นนิ่งและเดินทางด้วยความเร็วเท่ากับแสง ซึ่งยืนยันว่าทั้งแสงและคลื่นวิทยุเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ต่างกันเพียงความถี่เท่านั้น^{[ 19 ]}ในปี พ.ศ. 2448 กูกลิเอลโม มาร์โคนีได้พัฒนาระบบสื่อสารทางวิทยุระบบแรก โดยใช้เครื่องส่งสัญญาณแบบช่องว่างประกายไฟเพื่อส่งรหัสมอร์สในระยะทางไกล ภายในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2444 เขาได้ส่งสัญญาณข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]} มาร์โคนีและคาร์ล เฟอร์ดินานด์ บราวน์ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ร่วมกันในปี พ.ศ. 2452 "สำหรับการมีส่วนร่วมในการพัฒนาโทรเลขไร้สาย" ^{[ 20 ]}

ในช่วงสองทศวรรษแรกของวิทยุ ซึ่งเรียกว่า ยุค วิทยุโทรเลข เครื่องส่งสัญญาณวิทยุแบบดั้งเดิมสามารถส่งได้เฉพาะคลื่นวิทยุแบบเป็นจังหวะเท่านั้น ไม่ใช่คลื่นต่อเนื่องซึ่งจำเป็นสำหรับการปรับ สัญญาณเสียง ดังนั้นวิทยุจึงถูกใช้สำหรับการส่งข้อความระหว่างบุคคลในเชิงพาณิชย์ การทูต และการทหาร เริ่มตั้งแต่ประมาณปี 1908 ประเทศอุตสาหกรรมได้สร้างเครือข่ายทั่วโลกของเครื่องส่งสัญญาณข้ามมหาสมุทรที่มีประสิทธิภาพเพื่อแลกเปลี่ยน ข้อมูล โทรเลขระหว่างทวีปและสื่อสารกับอาณานิคมและกองเรือของตน ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1การพัฒนาเครื่องส่งสัญญาณวิทยุแบบคลื่นต่อเนื่องตัวแปลงสัญญาณอิเล็กโทรไลต์ และตัวตรวจจับเครื่องรับวิทยุ แบบคริสตัล ทำให้การปรับสัญญาณแอมพลิจูด( AM) สามารถทำได้โดยReginald Fessendenและคนอื่นๆ ทำให้ สามารถ ส่งเสียงได้ ในวันที่ 2 พฤศจิกายน 1920 การออกอากาศทางวิทยุเชิงพาณิชย์ครั้งแรกถูกส่งโดยบริษัท Westinghouse Electric and Manufacturing Company ในเมืองพิตต์สเบิร์ก ภายใต้สัญญาณเรียกขานKDKAการออกอากาศดังกล่าวเป็นการถ่ายทอดสดการเลือกตั้งประธานาธิบดีสหรัฐอเมริกาปี 1920 ^{[ 8 ]}

คลื่นวิทยุถูกแผ่รังสีโดยประจุไฟฟ้าที่กำลังเร่งความเร็ว^{[ 21 ] [ 22 ]}พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยเทียมด้วยกระแสไฟฟ้า ที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่ไหลไปมาในตัวนำโลหะที่เรียกว่าเสาอากาศ^{[ 23 ] [ 24 ]}

เมื่อคลื่นวิทยุเดินทางไกลออกไปจากเสาอากาศส่งสัญญาณ คลื่นจะกระจายออกไป ทำให้ความแรงของสัญญาณ ( ความเข้มในหน่วยวัตต์ต่อตารางเมตร) ลดลง (ดูกฎกำลังสองผกผัน ) ดังนั้นการส่งสัญญาณวิทยุจึงสามารถรับได้ภายในระยะจำกัดจากเครื่องส่งสัญญาณเท่านั้น โดยระยะทางขึ้นอยู่กับกำลังส่งของเครื่องส่งสัญญาณรูปแบบการแผ่รังสี ของเสาอากาศ ความไวของเครื่องรับระดับเสียงรบกวนพื้นหลังและสิ่งกีดขวางระหว่างเครื่องส่งและเครื่องรับ เสา อากาศ แบบรอบทิศทางจะส่งหรือรับคลื่นวิทยุในทุกทิศทาง ในขณะที่เสาอากาศแบบทิศทางจะส่งคลื่นวิทยุเป็นลำแสงในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง หรือรับคลื่นจากทิศทางเดียวเท่านั้น^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}

คลื่นวิทยุเดินทางด้วยความเร็วแสงในสุญญากาศ^{[ 29 ]}และด้วยความเร็วที่ต่ำกว่าเล็กน้อยในอากาศ^{[ 30 ]}

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทอื่นนอกจากคลื่นวิทยุ ได้แก่อินฟราเรดแสงที่มองเห็นได้อัลตราไวโอเลตรังสีเอ็กซ์และรังสีแกมมาก็สามารถส่งข้อมูลและใช้ในการสื่อสารได้เช่นกัน การใช้งานคลื่นวิทยุอย่างแพร่หลายในด้านโทรคมนาคมส่วนใหญ่เป็นผลมาจาก คุณสมบัติ การแพร่กระจาย ที่พึงประสงค์ ซึ่งเกิดจากความยาวคลื่นที่ยาวกว่า^{[ 24 ]}คลื่นวิทยุมีความสามารถในการทะลุผ่านชั้นบรรยากาศในทุกสภาพอากาศ ใบไม้ และที่ความยาวคลื่นที่ยาวกว่าสามารถทะลุผ่านวัสดุก่อสร้างส่วนใหญ่ได้ ด้วยการเลี้ยวเบนความยาวคลื่นที่ยาวกว่าสามารถโค้งงอไปรอบ ๆ สิ่งกีดขวางได้ และแตกต่างจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอื่น ๆ พวกมันมีแนวโน้มที่จะกระเจิงมากกว่าถูกดูดซับโดยวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่าความยาวคลื่นของพวกมัน

ในระบบการสื่อสารทางวิทยุ ข้อมูลจะถูกส่งผ่านอวกาศโดยใช้คลื่นวิทยุ ที่ฝั่งผู้ส่ง ข้อมูลที่จะส่งจะถูกแปลงโดยตัวแปลงสัญญาณ บางประเภทให้เป็น สัญญาณไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาเรียกว่าสัญญาณมอดูเลชัน^{[ 24 ] [ 31 ]}สัญญาณมอดูเลชันอาจเป็นสัญญาณเสียงที่แสดงถึงเสียงจากไมโครโฟนสัญญาณวิดีโอที่แสดงถึงภาพเคลื่อนไหวจากกล้องวิดีโอหรือสัญญาณดิจิทัลที่ประกอบด้วยลำดับของบิตที่แสดงถึงข้อมูลไบนารีจากคอมพิวเตอร์ สัญญาณมอดูเลชันจะถูกส่งไปยังเครื่องส่งสัญญาณวิทยุในเครื่องส่งสัญญาณ ตัวกำเนิด สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์จะสร้างกระแสสลับที่สั่นด้วยความถี่วิทยุเรียกว่าคลื่นพาหะเนื่องจากทำหน้าที่สร้างคลื่นวิทยุที่นำข้อมูลผ่านอากาศ สัญญาณมอดูเลชันใช้ในการมอดูเลตคลื่นพาหะ โดยเปลี่ยนแปลงลักษณะบางอย่างของคลื่นพาหะ ทำให้ข้อมูลในสัญญาณมอดูเลชันปรากฏบนคลื่นพาหะ ระบบวิทยุที่แตกต่างกันใช้วิธีการมอดูเลชันที่แตกต่างกัน: ^{[ 32 ]}

• การมอดูเลชั่นแอมพลิจูด (AM) – ในเครื่องส่งสัญญาณ AM แอมพลิจูด (ความแรง) ของคลื่นพาหะวิทยุจะเปลี่ยนแปลงไปตามสัญญาณมอดูเลชั่น^{[ 32 ] : 3}
• การมอดูเลชั่นความถี่ (FM) – ในเครื่องส่งสัญญาณ FM ความถี่ของคลื่นพาหะวิทยุจะถูกเปลี่ยนแปลงโดยสัญญาณมอดูเลชั่น^{[ 32 ] : 33}
• การเปลี่ยนความถี่ (FSK) – ใช้ในอุปกรณ์ดิจิทัลไร้สายเพื่อส่งสัญญาณดิจิทัลโดยความถี่ของคลื่นพาหะจะถูกเปลี่ยนระหว่างความถี่ต่างๆ^{[ 32 ] : 58}
• การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่เชิงตั้งฉาก (OFDM) – ตระกูลของ วิธี การมอดูเลชั่นดิจิทัลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบแบนด์วิดท์สูง เช่น เครือข่าย Wi-Fiโทรศัพท์มือถือ การออกอากาศ โทรทัศน์ดิจิทัลและการออกอากาศเสียงดิจิทัล (DAB) เพื่อส่งข้อมูลดิจิทัลโดยใช้แบนด์วิดท์ สเปกตรัมวิทยุน้อยที่สุดมีประสิทธิภาพสเปกตรัม สูงกว่า และทนต่อการเฟดได้ดีกว่า AM หรือ FM ใน OFDM คลื่นพาหะวิทยุหลายคลื่นที่มีความถี่ใกล้เคียงกันจะถูกส่งผ่านช่องสัญญาณวิทยุ โดยแต่ละคลื่นพาหะจะถูกมอดูเลชั่นด้วยบิตจากบิตสตรีม ขาเข้า ดังนั้นจึงมีการส่งบิตหลายบิตพร้อมกันแบบขนาน ที่ตัวรับ คลื่นพาหะจะถูกดีมอดูเลชั่นและบิตจะถูกรวมเข้าด้วยกันตามลำดับที่ถูกต้องเป็นบิตสตรีมเดียว^{[ 33 ]}

นอกจากนี้ยังมีการใช้การปรับสัญญาณประเภทอื่นๆ อีกมากมาย ในบางประเภท คลื่นพาหะจะถูกระงับ และจะส่ง เฉพาะ แถบข้าง การปรับสัญญาณหนึ่งหรือทั้งสองแถบเท่านั้น ^{[ 34 ]}

คลื่นพาหะที่ถูกมอดูเลตจะถูกขยายในเครื่องส่งสัญญาณและส่งไปยังเสาอากาศ ส่งสัญญาณ ซึ่งจะแผ่พลังงานออกมาเป็นคลื่นวิทยุ คลื่นวิทยุจะนำข้อมูลไปยังตำแหน่งรับสัญญาณ^{[ 35 ]}ที่ตัวรับสัญญาณ คลื่นวิทยุจะเหนี่ยวนำให้เกิดแรงดันไฟฟ้า สั่นเล็กน้อย ในเสาอากาศรับ สัญญาณ ซึ่งเป็นแบบจำลองที่อ่อนกว่าของกระแสไฟฟ้าในเสาอากาศส่งสัญญาณ^{[ 24 ] [ 31 ]}แรงดันไฟฟ้านี้จะถูกส่งไปยังเครื่องรับวิทยุซึ่งจะขยายสัญญาณวิทยุที่อ่อนให้แรงขึ้น จากนั้นจึงทำการดีมอดูเลตโดยแยกสัญญาณมอดูเลตดั้งเดิมออกจากคลื่นพาหะที่ถูกมอดูเลต สัญญาณมอดูเลตจะถูกแปลงโดยตัวแปลงสัญญาณกลับไปเป็นรูปแบบที่มนุษย์สามารถใช้งานได้: สัญญาณเสียงจะถูกแปลงเป็นคลื่นเสียงโดยลำโพงหรือหูฟังสัญญาณวิดีโอจะถูกแปลงเป็นภาพโดยจอแสดงผลในขณะที่สัญญาณดิจิทัลจะถูกส่งไปยังคอมพิวเตอร์หรือไมโครโปรเซสเซอร์ ซึ่งจะโต้ตอบกับผู้ใช้^{[ 32 ]} 

คลื่นวิทยุจากเครื่องส่งสัญญาณจำนวนมากเคลื่อนที่ผ่านอากาศพร้อมกันโดยไม่รบกวนซึ่งกันและกัน เนื่องจากคลื่นวิทยุของเครื่องส่งสัญญาณแต่ละเครื่องสั่นด้วยความถี่ที่แตกต่างกัน ซึ่งวัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz) กิโลเฮิรตซ์ (kHz) เมกะเฮิรตซ์ (MHz) หรือกิกะเฮิรตซ์ (GHz) โดยทั่วไปเสาอากาศรับสัญญาณจะรับสัญญาณวิทยุจากเครื่องส่งสัญญาณหลายเครื่อง ตัวรับสัญญาณใช้วงจรปรับจูนเพื่อเลือกสัญญาณวิทยุที่ต้องการจากสัญญาณทั้งหมดที่เสาอากาศรับได้และปฏิเสธสัญญาณอื่นๆ วงจรปรับจูนทำหน้าที่เหมือนตัวเรโซเนเตอร์คล้ายกับส้อมเสียง [ ^{31 ] มัน}มีความถี่เรโซแนนซ์ ตามธรรมชาติ ที่มันสั่น ความถี่เรโซแนนซ์ของวงจรปรับจูนของตัวรับสัญญาณจะถูกปรับโดยผู้ใช้ให้ตรงกับความถี่ของสถานีวิทยุที่ต้องการ ซึ่งเรียกว่าการปรับจูนสัญญาณวิทยุที่สั่นจากสถานีที่ต้องการทำให้วงจรปรับจูนสั่นตามไปด้วย และส่งสัญญาณต่อไปยังส่วนที่เหลือของตัวรับสัญญาณ สัญญาณวิทยุที่ความถี่อื่นๆ จะถูกบล็อกโดยวงจรปรับจูนและไม่ส่งต่อไป^{[ 36 ]}

แบนด์วิดท์

คลื่นวิทยุที่ถูกปรับความถี่ซึ่งบรรจุสัญญาณข้อมูลจะครอบคลุมช่วงความถี่ต่างๆ ข้อมูลในสัญญาณวิทยุมักจะกระจุกตัวอยู่ในแถบความถี่แคบๆ ที่เรียกว่าแถบข้าง ( SB ) ซึ่งอยู่เหนือและใต้ ความถี่ พาหะความกว้างในหน่วยเฮิรตซ์ของช่วงความถี่ที่สัญญาณวิทยุครอบคลุม คือ ความถี่สูงสุดลบด้วยความถี่ต่ำสุด เรียกว่าแบนด์วิดท์ ( BW ) ^{[ 32 ] [ 37 ]}สำหรับอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน ที่กำหนด แบนด์วิดท์ที่กำหนดสามารถบรรจุข้อมูลได้ในปริมาณเท่ากันโดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งในสเปกตรัมความถี่วิทยุ แบนด์วิดท์เป็นการวัดความสามารถในการบรรจุข้อมูลแบนด์วิดท์ที่จำเป็นสำหรับการส่งสัญญาณวิทยุขึ้นอยู่กับอัตราข้อมูลของข้อมูลที่ส่งและประสิทธิภาพเชิงสเปกตรัมของวิธีการปรับความถี่ที่ใช้ กล่าวคือ ข้อมูลที่สามารถส่งได้ในแต่ละหน่วยของแบนด์วิดท์ สัญญาณข้อมูลประเภทต่างๆ ที่ส่งผ่านวิทยุมีอัตราข้อมูลที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น สัญญาณโทรทัศน์มีอัตราข้อมูลมากกว่าสัญญาณเสียง^{[ 32 ] [ 38 ]}

คลื่นความถี่วิทยุซึ่งเป็นช่วงความถี่วิทยุทั้งหมดที่สามารถใช้สำหรับการสื่อสารในพื้นที่ที่กำหนด เป็นทรัพยากรที่มีจำกัด^{[ 37 ] [ 3 ]}การส่งสัญญาณวิทยุแต่ละครั้งจะใช้คลื่นความถี่ส่วนหนึ่งที่มีอยู่ทั้งหมด คลื่นความถี่วิทยุถือเป็นสินค้าทางเศรษฐกิจที่มีต้นทุนทางการเงินและมีความต้องการเพิ่มขึ้น ในบางส่วนของคลื่นความถี่วิทยุ สิทธิ์ในการใช้แถบความถี่หรือแม้แต่ช่องสัญญาณวิทยุช่องเดียวมีการซื้อขายกันในราคาหลายล้านดอลลาร์ ดังนั้นจึงมีแรงจูงใจในการใช้เทคโนโลยีเพื่อลดการใช้คลื่นความถี่ของบริการวิทยุ^{[ 38 ]}

การเปลี่ยนผ่านอย่างช้าๆ จาก เทคโนโลยีการส่งสัญญาณ วิทยุแบบอนาล็อกไปสู่แบบดิจิทัลเริ่มขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1990 ^{[ 39 ] [ 40 ]} ส่วนหนึ่งเป็นเพราะการมอดูเลชั่นแบบดิจิทัลสามารถส่งข้อมูลได้มากกว่าในแบนด์วิดท์ที่กำหนดเมื่อเทียบกับการมอดูเลชั่นแบบอนาล็อกการมอดูเลชั่นเองก็มีประสิทธิภาพมากกว่า และการบีบอัดการสูญเสียยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น การมอดูเลชั่นแบบดิจิทัลยังมีความต้านทานต่อสัญญาณรบกวน ได้ดีกว่าแบบอนาล็อก ตัวประมวลผลสัญญาณดิจิทัลที่เกี่ยวข้องมีกำลังและความยืดหยุ่นมากกว่าวงจรอนาล็อก และสามารถส่งข้อมูลได้หลากหลายประเภทโดยใช้การมอดูเลชั่นแบบดิจิทัลเดียวกัน^{[ 32 ]}

เนื่องจากเป็นทรัพยากรคงที่ซึ่งเป็นที่ต้องการของผู้ใช้จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆสเปกตรัมวิทยุจึงแออัดมากขึ้นในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา และความจำเป็นในการใช้งานให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นกำลังผลักดันนวัตกรรมวิทยุเพิ่มเติมมากมาย เช่นระบบวิทยุแบบ Trunked , การส่ง สัญญาณแบบ Spread Spectrum (Ultra-Wideband), การใช้ความถี่ ซ้ำ , การจัดการสเปกตรัมแบบไดนามิก , การรวมความถี่ และวิทยุแบบรู้คิด^{[ 38 ]}

The airwaves are a resource shared by many users. Two radio transmitters in the same area that attempt to transmit on the same frequency will interfere with each other, causing garbled reception, often to the extent that neither transmission may be received clearly.^[37]Interference with radio transmissions can not only have a high economic cost, but it can also be life-threatening (for example, in the case of interference with emergency communications or air traffic control).^[45][46]

To prevent interference between different users, the emission of radio waves is strictly regulated by national laws and coordinated by an international body, the International Telecommunication Union (ITU), which allocates bands in the radio spectrum for different uses.^[37][3] Radio transmitters must be licensed by governments, under a variety of license classes depending on use, and are restricted to certain frequencies and power levels. In some classes, such as radio and television broadcasting stations, the transmitter is given a unique identifier consisting of a string of letters and numbers called a call sign, which must be used in all transmissions.^[47] In order to adjust, maintain, or internally repair radio transmitters, individuals must hold a government license, such as the general radiotelephone operator license in the US, obtained by taking a test demonstrating adequate technical and legal knowledge of safe radio operation.^[48]

ข้อยกเว้นของกฎข้างต้นอนุญาตให้ประชาชนสามารถใช้งานเครื่องส่งสัญญาณกำลังต่ำระยะสั้นในผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค เช่น โทรศัพท์มือถือโทรศัพท์ไร้สายอุปกรณ์ไร้สายวิทยุ สื่อสาร วิทยุคลื่นความถี่ประชาชนไมโครโฟนไร้สายเครื่องเปิดประตูโรงรถและเครื่องเฝ้าดูเด็กทารก โดยไม่ต้องมีใบอนุญาต ในสหรัฐอเมริกา อุปกรณ์เหล่านี้อยู่ภายใต้ ข้อบังคับ ส่วนที่ 15ของคณะกรรมการการสื่อสารแห่งสหรัฐอเมริกา (FCC) อุปกรณ์เหล่านี้จำนวนมากใช้แถบความถี่ ISMซึ่งเป็นแถบความถี่หลายแถบตลอดช่วงคลื่นความถี่วิทยุที่สงวนไว้สำหรับการใช้งานโดยไม่ต้องมีใบอนุญาต แม้ว่าจะสามารถใช้งานได้โดยไม่ต้องมีใบอนุญาต แต่เช่นเดียวกับอุปกรณ์วิทยุทั้งหมด อุปกรณ์เหล่านี้โดยทั่วไปจะต้องได้รับการอนุมัติประเภทก่อนการขาย^{[ 49 ]}

การรบกวนสัญญาณวิทยุคือการแผ่รังสีสัญญาณวิทยุโดยเจตนาเพื่อรบกวนการรับสัญญาณวิทยุอื่นๆ อุปกรณ์รบกวนเรียกว่าตัวลดทอนสัญญาณหรือตัวสร้างสัญญาณรบกวนหรือเรียกสั้นๆ ว่าเครื่องรบกวน^{[ 9 ]}ในช่วงสงคราม กองทัพใช้การรบกวนเพื่อรบกวนการสื่อสารทางวิทยุเชิงยุทธวิธีของศัตรู เนื่องจากคลื่นวิทยุสามารถผ่านข้ามพรมแดนได้ ประเทศเผด็จการ บาง ประเทศที่ใช้การเซ็นเซอร์จึงใช้การรบกวนเพื่อป้องกันไม่ให้พลเมืองของตนฟังการออกอากาศจากสถานีวิทยุในประเทศอื่นๆ การรบกวนมักทำได้โดยใช้เครื่องส่งสัญญาณที่มีกำลังสูงที่สร้างเสียงรบกวนในความถี่เดียวกันกับเครื่องส่งสัญญาณเป้าหมาย^{[ 10 ] [ 11 ]}กฎหมายของรัฐบาลกลางสหรัฐฯ ห้ามการใช้งานหรือการขายอุปกรณ์รบกวนทุกประเภทที่ไม่ใช่ทางการทหาร รวมถึงอุปกรณ์ที่รบกวน GPS โทรศัพท์มือถือ Wi-Fi และเรดาร์ของตำรวจ^{[ 15 ]}

วิทยุมีประโยชน์ในทางปฏิบัติมากมาย เช่น การกระจายเสียง การสื่อสารด้วยเสียง การสื่อสารข้อมูล เรดาร์ การระบุตำแหน่งด้วยคลื่นวิทยุ และการควบคุมระยะไกล

• รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและสุขภาพ
• วิทยุอินเทอร์เน็ต
• รายชื่อวิทยุ– รายชื่อรุ่นวิทยุเฉพาะรุ่น 
• โครงร่างของวิทยุ
• เขตเงียบวิทยุ

• หลักการและเทคโนโลยีพื้นฐานของวิทยุ – Elsevier Science
• อิเล็กทรอนิกส์ของวิทยุ – สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
• วิศวกรรมระบบวิทยุ – สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
• หลักการพื้นฐานของการส่งสัญญาณวิทยุอิเล็กทรอนิกส์ – สำนักพิมพ์ SciTech
• อิเล็กทรอนิกส์อนาล็อก วงจรอนาล็อกอธิบายอย่างละเอียด – สำนักพิมพ์ Elsevier Science

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ: วิทยุ ( หมวดหมู่ )

Wikiquote มีคำคมที่เกี่ยวข้องกับวิทยุ

• "วิทยุ" . พจนานุกรม Merriam-Webster.com . Merriam-Webster. OCLC 1032680871 .