גלי רדיו

הספקטרום האלקטרומגנטי ותרשים הממחיש שידור אות רדיו

סימן אזהרה (אידאוגרמה) מפני קרינה בלתי מייננת (אשר גלי רדיו נמנים עם סוגיה)

גלי רדיו הם קרינה אלקטרומגנטית בתדרים שבין 3 הרץ עד 300 גיגה-הרץ מתוך הספקטרום האלקטרומגנטי. אורכי הגל של תדרים אלו הם 100,000 ק"מ עד 1 מילימטר. ככל שאר הגלים המהווים קרינה אלקטרומגנטית, גם גלי רדיו מתפשטים במהירות האור, ונעים בשדות אלקטרומגנטיים המתפשטים בריק.

תדרי רדיו משמשים, בין השאר, לתקשורת אלחוטית. לשם ביצוע תקשורת אלחוטית יש להקצות למשדר תדר שבו ישדר, ורוחב סרט מסוים. לכל משדר תדר המוקצב לו, שבו ניתן להאזין לו, ובקשר דו־כיווני – גם לשוחח איתו. כיוון שרוחב הסרט הכולל של גלי הרדיו מוגבל, ולכל משדר נדרש רוחב סרט מינימלי, הרי מספרם הכולל של תדרי הרדיו מוגבל. העובדה שלמשדר יש טווח מסוים, התלוי בעוצמת השידור ובצורת ההתפשטות של גלי הרדיו, מאפשרת להקצות אותו תדר לשני משדרים המרוחקים במידה מספקת, אך בעיית המחסור אינה נפתרת. סוג של פתרון לבעיה הוא העברתו של תחום רחב של תדרים בתווך שידור אחר (כגון תקשורת בכבלים). אז תחום התדרים מכיל גם תדרים שנמצאים באוויר ומוקצים לצרכים אחרים. אפשרות אחרת היא שידור וקליטה באלומות צרות מאוד כמו שידור וקליטה בעזרת לוויינים. פריצת דרך בתחום ניצול תדרי רדיו לתקשורת אישית הושגה עם המצאת התקשורת הסלולרית. עד להמצאת שיטה זו, השימוש בתדרי רדיו היה נפוץ בעיקר אצל גופים וארגונים ולא באופן אישי.

בתחום שידורי הרדיו לתקשורת המונים היצע התדרים מצומצם ביותר, ולכן נדרשת הסדרה של הקצאת התדרים, המבוצעים במספר גופי הסדרה ופיקוח ברחבי העולם, הן ברמה הארצית (כגון משרד התקשורת בישראל), והן ברמה הבינלאומית (כגון ITU). המחסור בתחום זה, יחד עם הרצון לשדר לציבור הרחב, יצרו את תופעת הרדיו הפיראטי. ישנם תחומים נוספים בהם יש מחסור בתדרים; דוגמה לכך הם תדרים בתחום ה-2.4 גיגה-הרץ ששימשו את צה"ל שסירב לפנותם לשימושי בלוטות' הזקוקים לתחום זה. במשך תקופה ארוכה נאסר בישראל שיווק של מכשירים אזרחיים שתומכו בתקן "בלוטות'", עד למציאת הסדר שבמסגרתו פינה צה"ל את תחום התדרים.

שימושים

לגלי הרדיו מספר שימושים, הנפוצים ביניהם -

• קשר רדיו להעברה של שידורי רדיו, טלוויזיה, תקשורת סלולרית ונתונים.
• ניווט - הן באמצעות לוויינים (דוגמת GPS) והן באמצעות מערכות מיושנות יותר (דוגמת מערכת לורן או VOR).
• מכ"ם (RADAR / רדאר) - על ידי שליחת גלי רדיו למרחב ופיענוח האותות המוחזרים ניתן לאתר את מיקומם וכיוון תנועתם של גופים הנעים במרחב.
• אסטרונומיה - תצפית על גרמי השמים באמצעות רדיו-טלסקופ.
• חובבות רדיו

חלוקת סקלת גלי רדיו

טבלת הקצאת תדרי הרדיו לשימושים השונים בארצות הברית ב-2016

גלי רדיו בתדרים שונים מוקצים לטובת שימוש מסוים:

• גלים ארוכים קיצונית – (ELF ) גלים בטווח של 3Hz-300Hz – משמשים בתקשורת עם צוללות עמוקות על ידי מערכי אנטנות גדולים ביותר (קילומטרים) ולצורך מעקב אחר ציוד ניקוי צינורות כשהצנרת עצמה משמשת כאנטנה.
• גלים על־ארוכים – (ULF ) גלים בטווח של 300Hz-3KHz – גלים אלו שימשו בעבר לצורך תקשורת מאובטחת קצרת טווח.
• גלים ארוכים מאוד – (VLF ) גלים בטווח של 3KHz-30KHz – גלים אלו הם בעלי טווח גדול ביותר ואמינות גבוהה ומשמשים ליישומים צבאיים ליצירת קשר למרחק גדול. לגלי הרדיו בטווח תדירות זה יכולת חדירה מסוימת למים ולכן הם משמשים בתקשורת עם צוללות.
• גלים ארוכים (LW) בתחום שמתחת ל-300KHz. לגלים אלו יכולת עבירות טובה בקרקע, והם מאפשרים כיסוי שטח גבוה בהשוואה לתחומים אחרים. על פי ה-ITU, אזור מס' 1 (הכולל את אירופה, אפריקה, המזרח התיכון, המפרץ הפרסי, ברית המועצות לשעבר, ומונגוליה) יכולים להשתמש בתדרים 148.5 עד 283.5KHz שבתחום זה לטובת שידורי רדיו, שנעשים לרוב ב-AM באמצעות גל נושא בכפולות של 9KHz.
• גלים בינוניים (MW) בתחום 500-1600KHz, לרוב בשידורי AM.
• גלים קצרים (SW) (גם "תדר גבוה" ובראשי תיבות: ת"ג) בתחום 1.7-30MHz, בהם מקובלות שיטות שידור מגוונות. משמשים בדרך כלל לשידורי תחנות רדיו לטווח רחוק במיוחד (מדינות רבות) ולתקשורת בין חובבי רדיו.
• תג"מ או תג"ם (תדר גבוה מאוד, VHF) בתחום 30-88MHz, משמש לתקשורת רדיו טקטית בצה"ל ובצבאות רבים אחרים.
• גלים מילימטריים (mmW) – בתחום 30GHz-300GHz המשמשים לתקשורת ולחיישנים.
• טלוויזיה אנלוגית, בתחומים:
  • VHF: 70-88MHz, 108-200MHz
  • UHF: 200-700MHz
• רדיו אנלוגי בשיטת אפנון FM בתחום 88-108MHz
• רדיו דיגיטלי – בתחום (174-218MHz (Band III ב-VHF וכן בתחום 1.454-1.492GHz ב- L-Band
• טלפון סלולרי אנלוגי ודיגיטלי – בסביבות 800-900MHz וכן בסביבות 1800-1900MHz, 2100MHz
• בלוטות', Wi-Fi בתקנים 802.11b, 802.11g ו-802.11n, טלפונים אלחוטיים ותנורי מיקרוגל בתחום 2.4GHz
• Wi-Fi בתקן 802.11n, 802.11a ו-802.11ac בתחום 5GHz
• לוויין ומכ"ם – סביבות 10GHz ומעלה

גלי הרדיו מעל 1GHz מתאפיינים בדרך כלל בעבירות הדומה מאוד לעבירות של קרני אור, כלומר כל דבר החוסם אור חוסם אותם במידה רבה מאוד. תכונה זו מתגברת ככל שעולה התדירות.

תת-תחומים

לפי הגדרות ה-ITU:

תת-תחום בעברית	תת-תחום באנגלית	כינוי	יחידה	תחום	אורך גל
תדר קיצוני נמוך	Extremely low frequency	ELF	Hz	3-30	10,000 - 100,000 ק"מ
תדר סופר נמוך	Super low frequency	SLF	Hz	30-300	1,000 - 10,000 ק"מ
תדר אולטרה נמוך	Ultra low frequency	ULF	Hz	300-3000	100 - 1000 ק"מ
תדר נמוך מאוד	Very low frequency	VLF	KHz	3-30	10 - 100 ק"מ
תדר נמוך	Low frequency	LF	KHz	30-300	1 - 10 ק"מ
תדר בינוני	Medium frequency	MF	KHz	300-3000	100 - 1000 מטר
תדר גבוה	High frequency	HF - ת"ג	MHz	3-30	10 - 100 מטר (גלים קצרים)
תדר גבוה מאוד	Very high frequency	VHF - תג"מ	MHz	30-300	1 - 10 מטר
תדר אולטרה גבוה	Ultra high frequency	UHF - תא"ג	MHz	300-3000	10 - 100 ס"מ
תדר סופר גבוה	Super high frequency	SHF	GHz	3-30	1 - 10 ס"מ
תדר קיצוני גבוה (גלים מילימטריים)	Extremely high frequency	EHF	GHz	30-300	1 - 10 מ"מ

חלוקה של תדרי הג'יגה ומעלה

לפי הגדרות ה-IEEE:

כינוי	תחום תדר	מקור השם
L band	1 - 2 GHz	Long wave
S band	2 - 4 GHz	Short wave
C	4 - 8 GHz	Compromise between S and X
X	8 - 12 GHz	ככל הנראה קיצור לכינוי של סימון המטרות במערכת לבקרת אש, אשר בעבר השתמשו בתחום זה.
Ku band	12 - 18 GHz	Kurz-under
K	18 - 27 GHz	Kurz (בגרמנית: קצר)
Ka band	27 - 40 GHz	Kurz-above
V	40 - 75 GHz
W	75 - 110 GHz
mm	110 - 300 GHz

מקור השם

את השם "רדיו" הגה הפיזיקאי הצרפתי אדוארד בראנלי (Edouard Branly). שם זה מגיע במקור מהמונח "radioconductor", אשר מבוסס על הפועל להקרין - "to radiate".

גלי רדיו מכונים גם בשם "גלי האתר". כינוי זה מקורו בתאוריה השגויה לפיה גלים אלקטרומגנטיים זקוקים לתווך חומרי כלשהו על מנת לנוע במרחב, בדומה לגלי קול. תאוריה זו הופרכה בעזרת ניסוי מייקלסון-מורלי.

שימוש באנטנות

אנטנת לולאה

ערך מורחב – אנטנה

ניתן ליצור גלי רדיו באמצעות זרם חילופין העובר באנטנה. כאשר גלי רדיו נעים בסביבתו של תיל מוליך, תנועת השדות המגנטיים והחשמליים שלהם גורמת להשראה אלקטרומגנטית היוצרת זרם חילופין ומתח בתיל. אלו יכולים להיות מפוענחים כאותות או נתונים המאפשרים שימוש בגלי הרדיו לתקשורת אלחוטית.

ראו גם

• מכשיר רדיו
• שידור
• קליטה
• תדרים ללא רישוי

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא גלי רדיו בוויקישיתוף

• science/Hertzian-wave גלי רדיו, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)