Rádio

A palavra rádio é derivada da palavra latina raio, que significa “raio de roda, feixe de luz, raio”. Foi aplicado pela primeira vez às comunicações em 1881, quando, por sugestão do cientista francês Ernest Mercadier, Alexander Graham Bell adotou radiofone (que significa "som irradiado") como um nome alternativo para seu sistema de transmissão óptica fotofone. Após a descoberta da existência de ondas de rádio por Hertz em 1886, o termo ondas hertzianas foi inicialmente usado para esta radiação. Os primeiros sistemas práticos de comunicação por rádio, desenvolvidos por Marconi em 1894-1895, transmitiam sinais telegráficos por ondas de rádio, então a comunicação por rádio foi inicialmente chamada de telegrafia sem fio. Até cerca de 1910 o termo também incluía uma variedade de outros sistemas experimentais para transmissão de sinais telegráficos sem fios, incluindo indução eletrostática, indução eletromagnética e condução aquática e terrestre, portanto havia necessidade de um termo mais preciso referindo-se exclusivamente à radiação eletromagnética.

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As ondas eletromagnéticas foram previstas por James Clerk Maxwell em sua teoria do eletromagnetismo de 1873, agora chamada de equações de Maxwell, que propôs que um campo elétrico oscilante e um campo magnético acoplados poderiam viajar pelo espaço como uma onda e propôs que a luz consistia em ondas eletromagnéticas de comprimento curto. Em 11 de novembro de 1886, o físico alemão Heinrich Hertz, tentando confirmar a teoria de Maxwell, observou pela primeira vez ondas de rádio que ele gerou usando um transmissor primitivo de centelhador. Experimentos de Hertz e dos físicos Jagadish Chandra Bose, Oliver Lodge, Lord Rayleigh e Augusto Righi, entre outros, mostraram que ondas de rádio como a luz demonstravam reflexão, refração, difração, polarização e ondas estacionárias, sendo que viajavam na mesma velocidade que a luz, confirmando que tanto a luz quanto as ondas de rádio eram ondas eletromagnéticas, diferindo apenas na frequência. Em 1895, Guglielmo Marconi desenvolveu o primeiro sistema de comunicação por rádio, usando um transmissor centelhador para enviar código Morse por longas distâncias. Em dezembro de 1901, ele havia transmitido através do Oceano Atlântico. Marconi e Karl Ferdinand Braun dividiram o Prêmio Nobel de Física de 1909 "por suas contribuições para o desenvolvimento da telegrafia sem fio".

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As ondas de rádio são irradiadas por cargas elétricas em aceleração. Eles são gerados artificialmente por correntes elétricas que variam no tempo, consistindo de elétrons fluindo para frente e para trás em um condutor metálico chamado antena. À medida que se afastam da antena transmissora, as ondas de rádio se espalham, de modo que a intensidade do sinal (intensidade em watts por metro quadrado) diminui, de modo que as transmissões de rádio só podem ser recebidas dentro de um alcance limitado do transmissor, a distância dependendo da potência do transmissor, do padrão de radiação da antena, da sensibilidade do receptor, do nível de ruído e da presença de obstruções entre o transmissor e o receptor. Uma antena omnidirecional transmite ou recebe ondas de rádio em todas as direções, enquanto uma antena direcional transmite ondas de rádio em um feixe em uma direção específica ou recebe ondas de apenas uma direção. As ondas de rádio viajam à velocidade da luz no vácuo.

Nos sistemas de comunicação por rádio, a informação é transportada através do espaço por meio de ondas de rádio. No final do envio, a informação a ser enviada é convertida por algum tipo de transdutor em um sinal elétrico variável no tempo denominado sinal de modulação. O sinal de modulação pode ser um sinal de áudio que representa o som de um microfone, um sinal de vídeo que representa imagens em movimento de uma câmera de vídeo ou um sinal digital que consiste em uma sequência de bits que representa dados binários de um computador. O sinal de modulação é aplicado a um transmissor de rádio. No transmissor, um oscilador eletrônico gera uma corrente alternada oscilando em radiofrequência, chamada de onda portadora porque serve para “transportar” a informação pelo ar. O sinal de informação é utilizado para modular a portadora, variando algum aspecto dela e imprimindo a informação. Diferentes sistemas de rádio usam diferentes métodos de modulação:

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As ondas aéreas são um recurso compartilhado por muitos usuários. Dois transmissores de rádio na mesma área que tentem transmitir na mesma frequência interferirão um no outro, causando distorção na recepção, de modo que nenhuma transmissão poderá ser recebida com clareza. A interferência com transmissões de rádio pode não só ter um grande custo econômico, mas também pode ser fatal (por exemplo, no caso de interferência com comunicações de emergência ou controlo de tráfego aéreo). Para evitar interferências entre diferentes utilizadores, a emissão de ondas radioelétricas é estritamente regulada por leis nacionais, coordenadas por um organismo internacional, a União Internacional de Telecomunicações (UIT), que atribui faixas do espectro radioeléctrico para diferentes utilizações. Os transmissores de rádio devem ser licenciados pelos governos, sob diversas classes de licença, dependendo do uso e estão restritos a determinadas frequências e níveis de potência. Em algumas classes, como estações de transmissão de rádio e televisão, o transmissor recebe um identificador único composto por uma sequência de letras e números chamado indicativo de chamada, que deve ser usado em todas as transmissões. Para ajustar, manter ou reparar internamente transmissores de radiotelefonia, os indivíduos devem possuir uma licença governamental obtida através de um teste que demonstre conhecimento técnico e jurídico adequado de operação segura de rádio.