Vad händer när vi går ur rymden på radiofrekvensspektrumet?

Christer Fuglesang leker med vatten i rymden (Maj 2019).

Anonim

Du sitter i en swish, fina restaurang, och du kan inte vänta med Instagram din fina maträtt med ett fint namn. Ditt inlägg och de 20 omedelbara gillade bara ett litet utrymme i radiofrekvensspektrumet. Med explosionen av trådlös teknik under det senaste decenniet, kan vi gå tom för rymden på radiofrekvensspektrum ?

Kort svar: För närvarande kan inte alla delar av radiofrekvensspektret användas på grund av begränsningarna av befintlig teknik. Den här frågan har inte ett enkelt Ja / Nej svar, och ditt specifika svar kan bero på huruvida du bor med ett "glas är halvfullt" eller "glaset är halvt tomt".

Vad är radiofrekvensspektrumet?

Det elektromagnetiska spektrumet (fotokredit: Designua / Shutterstock)

Hur stör då dessa signaler inte ihop med varandra? Varje våg har en unik identitet, kallad frekvens. Vågfrekvensen betecknas av en enhet som heter Hertz (Hz), och det hjälper till att beräkna hur långt en signal kan röra sig. Radiovågor kan ha frekvenser från 3 Hz till 3000000000000 Hz (det är 3 med 12 nollor!). Satsen med frekvenser inom detta område bildar radiofrekvensspektrumet .

Var använder vi radiovågor?

Högfrekvenssignaler används kortvariga enheter som TV-fjärrkontroller (Bildkälla: Flickr.com)

Frekvensområdet från 300 kHz till 3 GHz är där sakerna blir trånga. Detta är ett värdefullt sortiment och tillgodoser ett brett utbud av applikationer, inklusive radio, tv, mobiltelefonsignaler, GPS och Wi-Fi.

Tänk på en mobiltelefonsignal. Mobiltelefoner är utrustade med sändare och mottagare antenner. Sändare kan ge radiosignaler, medan mottagare kan ta emot radiosignaler med en viss frekvens. När du pratar med någon på din telefon konverteras din ljudsignal till en elektrisk signal. Sändaren sänder denna signal i form av radiovågor till närmaste mobiltorn. Signalen reser av många mobiltelefontorn tills den fångas av mottagarantennen på telefonen inställd för att få en signal om denna frekvens. Radiosignalen omvandlas tillbaka till en elektrisk signal, som i sin tur omvandlas tillbaka till ljud, så att din vän hörs.

Puh! Hur mycket tid tar allt detta? Praktiskt taget ingen. Radiovågor bär information i form av oscillerande elektriska och magnetiska fält. Frekvensen är ett mått på antalet oscillationer per sekund, så om din mobilsignal överfördes med en frekvens av, t ex 1 MHz, svänger dessa radiovågor 1.000.000 gånger per sekund! Tiden är den ömsesidiga frekvensen, vilket innebär att det bara tar 0, 01 millisekunder för din signal att resa till dess destination!

Varje gång du ringer, ställer in på radion, bombarderar din WhatsApp-grupp med "Good Morning" -meddelanden eller kör på en lång enhet med GPS för att vägleda dig, tar dina signaler en liten del av radiofrekvensspektret. Föreställ dig nu miljarder människor som gör detta över hela världen!

Utrymmet crunch

Olika applikationer har olika överföringskrav. Därför är radiofrekvensspektrum uppdelat i ett antal sektioner, eller frekvensband, varje band som serverar en annan applikation. Militära applikationer, radio, tv, mobilsignaler, GPS och satellitkommunikation har alla sina egna frekvensband inom vilka de fungerar bäst.

Det senaste decenniet har bevittnat en exponentiell ökning av antalet trådlösa enheter, vilket innebär att de frekvenser som tilldelas för kommersiell användning snabbt fyller upp. En internationell tillsynsmyndighet som kallas International Telecommunications Union (ITU), tillsammans med nationella myndigheter, ser till att det inte finns någon kommersiell överträdelse på militärutrymme och att alla spelare får en rättvis andel av spektrumpiran.

Hur är det här gjort? " Spektrumallokering " är ordet.

Nationella myndigheter som arbetar inom ITU: s område utbyter regelbundet tillgängliga frekvensband till kommersiella partier, t ex telekomföretag, tv-kanaler och radiostationer. Vinnaren får uteslutande sända sina signaler över dessa frekvenser. Det finns dock en fångst. Inte alla frekvenser inom ett frekvensband kan utnyttjas, och dessa oanvända frekvenser kallas vita utrymmen .

Begränsningar av radiofrekvensspektrum

Interferens. Signaler som är för nära avstånd till varandra riskerar att störa varandra, och om det skulle hända skulle du sluta lyssna på någon annans konversation på din mobiltelefon.

Detsamma gäller för radiostationer. Om du ställer in din radio till en frekvens på 92, 7 MHz hör du innehåll från en radiostation som sänder på den signalen. Stäm det högre, upp till cirka 93 MHz, och signalen blir svagare, men du börjar höra svaga snatches från en annan radiostation som sänder på 93, 5 MHz.

Därför måste alla radiosignaler ha någon form av buffert mellan dem för att undvika störningar. Denna buffert är i grunden ett antal frekvenser som helt enkelt inte kan användas, och kallas därför vita utrymmen .

Det finns en annan begränsning. Eftersom frekvenserna växlar mot de högre ändarna av spektret blir radiosignalerna svagare. Det innebär att extremt känslig, mycket exakt och ofta dyr tekniker behövs för att upptäcka sådana signaler och ge dem tillräcklig styrka för att åstadkomma ett betydligt avstånd.

Det tar oss tillbaka till frågan. Rinner vi ut på rymden på radiofrekvensspektrumet? Ja, om du tar hänsyn till antalet vita utrymmen och begränsningarna av befintlig teknik för att bryta högfrekvensbarriären.

Trådlös kommunikation har fler potentiella tillämpningar än vi kan räkna, och de närmaste åren kommer att ge ett enormt tryck på de tillgängliga områdena i radiofrekvensspektrumet.

Vi har inga problem ännu