Radio

Radio pada mulanya muncul dalam pengungkapan radiophone diciptakan Alexander Graham Bell menyerap perkataan Latin radius yang bererti "jejari roda" atau "sinar cahaya" atasa cadangan Ernest Mercadier.^[1][2] Radio kemudiannya dikaitkan dengan sebarang cara berhubung telegrafi tanpa wayar seperti yang dicetuskan sistem telekomunikasi radio pertama dikembangkan Guglielmo Marconi. "Radiotelegrafi" (radiotelegraphy) mula diwujudkan sejak tahun 1898.^[3] Kitab Vortaro tahun 1923 mula memunculkan pengungkapan radiotelegram dalam perkamusan bahasa Melayu dengan takrifan "kabar kawat oedara; telegram zonder [tanpa] kawat".^[4]

Perkataan radio secara tunggal mula diungkapkan dalam arahan dikeluarkan Pejabat Pos British mengenai penghantaran telegram bertarikh 30 December 1904.^[5] Pengistilahan ini menjadi diterima dalam tatacara antarabangsa melalui Sidang Radiotelegrafi Berlin 1906. Peralihan ini beransur-ansur dalam sebuah rencana tulisan Lee De Forest pada tahun 1907, diterima guna oleh Tentera Laut Amerika Syarikat pada tahun 1912, dan menjadi laris apabila bermulanya siaran komersil pertama di Amerika Syarikat pada 1920-an. Istilah "radio" turut diterima oleh bahasa-bahasa Eropah dan Asia. Negara-negara Komanwel British terus mengutamakan istilah "wayarles" sehingga pertengahan abad ke-20, meskipun majalah BBC di UK bernama Radio Times sejak julung kali diterbitkan pada awal 1920-an. Baru-baru ini, istilah "wayarles" dibangkitkan semula menerusi perkembangan pesat perangkaian komputer jarak dekat, seperti Rangkaian Kawasan Tempatan Wayarles (Wireless Local Area Network, WLAN), WiFi, dan Bluetooth, tidak lupa juga perhubungan telefon bimbit, seperti GSM dan UMTS. Kini, istilah "radio" biasanya memaksudkan peranti atau cip penghantar-terima sebenar, manakala "wayarles" ialah sistem dan/atau kaedah yang digunakan untuk perhubungan radio. Oleh itu, kita membincangkan penghantar-terima radio dan Pengenalpastian Frekuensi Radio (Radio Frequency Identification, RFID), tetapi peranti wayarles dan rangkaian pengesan wayarles.

Sistem-sistem radio yang digunakan untuk tujuan perhubungan memerlukan unsur-unsur berikut. Setelah lebih seabad dibangunkan, setiap proses dilaksanakan oleh pelbagai kaedah yang dikhususkan untuk berbagai-bagai tujuan perhubungan.

Setiap sistem dilengkapi pemancar yang terdiri daripada sumber tenaga elektrik yang menghasilkan arus ulang-alik bagi frekuensi ayunan dikehendaki. Pemancar ini mengandungi sistem memodulatkan (menukar) sesetengah sifat tenaga yang dihasilkan untuk menekankan isyarat padanya. Pemodulatan ini bolehlah semudah memasang tutup tenaganya, atau serumit mengubah ciri-ciri yang lebih terperinci seperti amplitud, frekuensi, fasa atau kesemuanya sekali. Pemancar menghantar tenaga elektrik yang dimodulatkan kepada antena bersalunan; struktur ini menukar arus ulang-alik yang cepat berubah, menjadi gelombang elektromagnet yang boleh melalui ruang legar (adakalanya dibantu pengutuban tertentu).

Gelombang elektromagnet melalui angkasa sama ada secara terus, atau dipantul, dibias atau dibelau untuk mengubah laluannya. Kekuatan gelombang menjadi lemah adalah kesan penyebaran geometri (hukum kuasa dua songsang); sesetengah tenaga adakalanya juga boleh diserap oleh bahantaranya. Selalunya, isyarat yang dikehendaki terdedah kepada perubahan akibat hingar; gangguan elektromagnet ini timbul dari pengaruh semula jadi dan juga buatan manusia seperti pemancar lain dan sinaran lain yang tidak disengajakan. Hingar juga terhasil di setiap langkah proses kerana ciri-ciri dalaman peranti yang digunakan. Jika magnitud hingar cukup besar, maka isyarat yang dikehendaki tidak boleh ditafsirkan lagi; inilah had asas pada julat komunikasi radio.

Gelombang elektromagnet dipintas oleh antena penerima yang ditala; struktur ini menangkap seberapa tenaga dari gelombang dan membalikkannya dalam bentuk arus elektrik yang mengayun. Di pihak penerima, arus-arus ini dinyahmodulatkan, iaitu ditukarkan menjadi bentuk isyarat berguna oleh subsistem pengesan. Penerimanya "ditala" untuk membalas kepada isyarat yang dikehendaki, sambil menolak isyarat yang tidak dikehendaki.

Sistem-sistem radio terawal bergantung sepenuhnya pada tenaga yang dikumpul oleh antena untuk menghasilkan isyarat untuk pengendalinya. Radio menjadi semakin berguna setelah diciptanya peranti-peranti elektronik seperti tiub vakum, disusuli oleh transistor, yang membolehkannya menguatkan isyarat yang lemah. Sistem-sistem radio terkini digunakan baik untuk mainan kanak-kanak walkie-talkie mahupun kawalan kenderaan angkasa, tidak dilupakan juga penyiaran dan lain-lain kegunaannya.

Frekuensi radio menduduki julat daru beberapa puluh hertz hingga 300 gigahertz, walaupun penggunaan radio komersil hanya menggunakan sebahagian kecil spektrum ini.^[6] Jenis-jenis sinar elektromagnet yang lain yang berfrekuensi melebihi radio, ialah gelombang mikro, inframerah, cahaya nyata, ultraungu, sinar X dan sinar gamma. Disebabkan tenaga satu foton individu dalam frekuensi radio terlalu sedikit untuk meanggalkan elektron dari atom, maka gelombang radio digolongkan sebagai sinaran bukan pengion.

Radio paling awal digunakan untuk tujuan maritim, untuk menghantar pesanan telegrafi berkod Morse antara kapal dan daratan. Antara pengguna-pengguna terawalnya termasuk Tentera Laut Jepun meninjau armada Rusia ketika Perang Tsushima pada tahun 1905. Salah satu kegunaan telegrafi marin yang paling dikenali adalah ketika tragedi kapal RMS Titanic pada tahun 1912, termasuk perhubungan antara pengendali di kapal yang sedang karam itu dan kapal-kapal berdekatan, dan pemakluman senarai penumpang yang terselamat kepada stesen-stesen di pantai.

Radio pernah digunakan untuk mengeluarkan arahan dan berhubung sesama tentera laut dan darat di kedua-dua belah pihak Perang Dunia I; Jerman menggunakan komunikasi radio untuk mengutuskan pesanan diplomatik setelah mendapati kabel-kabel bawah lautnya diganggu oleh British. Amerika Syarikat mengutuskan Empat Belas Fasal ke Jerman oleh Presiden Woodrow Wilson melalui radio ketika perang. Sejak dimulakan dari San Jose, California pada tahun 1909,^[7] dan bidang penyiaran radio menjadi kukuh pada 1920-an ketika alat penerima radio dilariskan, terutamanya di Eropah dan Amerika Syarikat. Selain penyiaran, perhubungan titik ke titik, termasuk pesanan telefon dan penghantaran rancangan radio, semakin meluas pada tahun 1920-an dan 1930-an. Satu lagi kegunaan radio pada zaman sebelum perang adalah pembangunan dan pengesanan pesawat dan kapal melalui penggunaan radar (RAdio Detection And Ranging).

Kini, terdapat pelbagai bentuk radio, termasuk beraneka jenis rangkaian wayarles dan komunikasi mudah alih, di samping penyiaran radio. Sebelum kebangkitan televisyen, siaran radio televisyen bukan sahaja merangkumi berita dan muzik, bahkan juga dramas, komedi, aneka ragam, dan lain-lain lagi bentuk hiburan. Ketika itu, radio adalah unik di antara kaedah-kaedah persembahan drama kerana hanya mengeluarkan bunyi.

 

Radio AM menggunakan pemodulatan amplitud, yang mana amplitud isyarat yang disiarkan dikadarkan dengan amplitud bunyi yang dirakam (ditransduksi) oleh mikrofon, cuma frekuensi yang dipancarkan tidak berubah. Pemancaran mudah terjejas oleh statik dan gangguan kerana kilat dan punca-punca pancaran radio lain pada frekuensi yang sama menambahkan amplitudnya pada amplitud asal yang dipancarkan. Pada awal abad ke-20, stesen-stesen radio AM di Amerika bersiaran dengan kuasa setinggi 500 kW, hinggakan ada yang boleh didengari di seluruh dunia; pemancar stesen-stesen ini dirampas oleh kerajaan AS untuk kegunaan tentera ketika Perang Dunia II. Kini, kuasa penyiaran maksimum untuk sesebuah stesen radio AM awam di Amerika Syarikat dan Kanada ialah 50 kW.

 

Radio bersiaran FM menghantar muzik dan suara dalam fideliti lebih tinggi berbanding radio AM. Dalam pemodulatan frekuensi, sifat berubah-ubah amplitud pada mikrofon menyebabkan frekuensi pemancar berubah-ubah. Disebabkan isyarat audio memodulatkan frekuensi, bukan amplitudnya, maka isyarat FM tidak terjejas oleh statik dan gangguan seperti yang dialami isyarat AM. Disebabkan perlunya lebar jalur yang lebih luas, FM dipancarkan melalui spektrum radio Frekuensi sangat tinggi (VHF, 30 MHz – 300 MHz). Gelombang radio VHF bergerak secara lurus seperti cahaya; maka julat penerimaannya secara amnya terhad kepada kira-kira 50-100 batu. Ketika dalam keadaan atmosfera tinggi yang luar biasa, adakalanya isyarat FM dipantulkan balik ke Bumi oleh ionosfera, maka menghasilkan penerimaan FM jarak jauh. Penerima FM boleh terjejas oleh "kesan tawanan" yang menyebabkan radio hanya dapat menerima isyarat terkuat apabila terdapat berbilang isyarat dalam frekuensi yang sama. Penerima FM lebih kalis gangguan kilat dan sinaran.

Ada gunanya meningkatkan kuasa apabile menembusi bangunan, membelau melalui bukit-bukau, dan membias dalam atmosfera tumpat berhampiran ufuk untuk menjangkaui ufuk. Oleh itu, stesen FM 100,000 watt boleh diperdengarkan sejauh 100 batu (160 km), ataupun jauh lagi jika tiadanya isyarat yang bersaing dengannya.

Perkhidmatan subpembawa FM ialah isyarat sekundar yang dipancarkan secara "menggendong" isyarat utama. Alat penerima khas diperlukan untuk menggunakan perkhidmatan ini. Saluran-saluran analog boleh mengandungi rancangan alternatif seperti khidmat pembacaan untuk golongan cacat penglihatan, muzik latar atau isyarat bunyi stereo. Di sesetengah kawasan bandar yang ramai penduduk, saluran kedua ini boleh membawa rancangan berbahasa asing untuk pelbagai etnik. Subpembawa ini juga boleh menyiarkan data digital seperti pengenalan stesen, nama lagu yang diputarkan sekarang, alamat web, atau petikan saham. Di sesetengah negara, alat radio FM secara automatik menala ke saluran yang sama dalam daerah berlainan dengan menggunakan sub-jalur.

Perhubungan radio penerbangan menggunakan VHF AM agar boleh menerima berbilang stesen di saluran yang sama. (Penggunaan FM akan mengakibatkan stesen-stesen yang lebih kuat menyekat penerimaan stesen-stesen lebih lemah kesan daripada kesan tawanan FM). Pesawat terbang dengan cukup tinggi agar pancaran isyaratnya boleh diterima beratus-ratus batu jauhnya, walaupun menggunakan VHF.

Radio marin boleh menggunakan jalur sisi tunggal (SSB) dalam spektrum radio frekuensi tinggi (HF, 3 MHz – 30 MHz) bergelombang pendek untuk jarak amat jauh atau FM jalur sempit dalam spektrum VHF untuk jarak lebih pendek. FM jalur sempit mengurangkan fideliti untuk memperbanyakkan saluran dalam spektrum radio, dengan menggunakan julat frekuensi radio yang lebih kecil, iaitu biasanya dengan sisihan 5 kHz, jika dibandingkan dengan 75 kHz bagi siaran FM komersil, dan 25 kHz untuk bunyi TV.

Perkhidmatan perhubungan kerajaan, polis, bomba dan perdagangan juga menggunakan FM jalur sempit dengan frekuensi khas. Radio polis terawal menggunakan penerima AM untuk menerima arahan satu hala.

Sistem radio berfrekuensi tinggi (HF) kegunaan perkhidmatan awam dan tentera menggunakan radio gelombang pendek untuk menghubungi kapal di laut, pesawat dan kawasan penempatan terpencil. Kebanyakan sistem ini menggunakan radio jalur sisi tunggal (SSB) yang kurang menggunakan lebar jalur berbanding AM. Dilihat sebagai graf perbandingan frekeuensi dan kuasa, isyarat AM menunjukkan kuasanya di mana frekuensi bunyi dinaik turun bersama frekuensi radio utama. SSB memotong lebar jalur menjadi separuh dengan menyekat pembawa dan jalur sisi yang lebih rendah. Ini juga menjadikan pemancar tiga kali lebih berkuasa kerana tidak perlu memancarkan pembawa dan pembawa dan jalur sisi yang tidak terpakai.

TETRA, Terrestrial Trunked Radio ialah sistem telefon selular digital untuk kegunaan tentera, polis dan ambulans. Khidmat-khidmat komersil seperti XM, WorldSpace dan Sirius menyediakan khidmat radio satelit berbayar.

Telefon bimbit memancar ke tapak sel (pemancar/penerima) setempat yang kemudiannya bersambung dengan rangkaian telefon bersuis awam (public switched telephone network, PSTN) melalui gentian optik atau gelombang mikro dan unsur-unsur rangkaian yang lain. Apabila telefon bimbit menghampiri tepi kawasan liputan radio tapak sel, komputer pusat menukarkan telefon itu ke sel baru. Pada mulanya, telefon bimbit menggunakan FM, tetapi kini kebanyakannya menggunakan skim pemodulatan digital.

Telefon satelit menggunakan satelit dan bukannya menara sel untuk berkomunikasi.

Televisyen menghantar gambar sebagai AM dan bunyi sebagai AM atau FM, dengan pembawa bunyinya dijauhkan satu frekuensi tetap (4.5 MHz dalam sistem NTSC) dari pembawa video. Televisyen analog juga menggunakan jalur sisi vestig pada pembawa video untuk mengurangkan lebar jalur yang diperlukan.

Televisyen digital menggunakan pemodulatan 8VSB di Amerika Utara (mengikut piawaian ATSC), dan pemodulatan COFDM di tempat-tempat lain (mengikut piawaian DVB-T). Kod pembetulan ralat Reed–Solomon menambahkan kod pembetulan lebihan serta mengutuhkan penerimaan ketika mengalami kehilangan data sederhana.

 

Radio amatur, atau "ham" ialah hobi yang mana para penggemar dilesenkan untuk berkomuikasi dalam sebilangan jalur spektrum frekuensi radio yang tertentu, secara bukan komersial dan untuk nikmat sendiri sahaja. Mereka juga boleh menyalurkan bantuan kecemasan dan khidmat awam. Ini ternyata amat berguna dalam kecemasan, iaitu sering menyelamatkan nyawa.^[8] Amatur radio menggunakan pelbagai cara, termasuk cara-cara lama seperti kod Morse dan cara-cara bereksperimen seperti radio bereksperimen frekuensi rendah (Lowfer). Sesetengah jenis radio dirintiskan oleh amatur radio, lama-kelamaan mencapai kepentingan komersil termasuk FM, jalur sisi tunggal (SSB), AM, radio paket digital dan pengulang satelit. Sesetengah frekuensi amatur terdedah kepada gangguan oleh khidmat Internet talian elektrik.

Kawalan jauh radio menggunakan gelombang radio untuk memancarkan data kawalan kepada objek jauh seperti dalam peluru berpandu, TV dan mainan kapal, kereta dan kapal terbang. Kelengkapan kawalan jauh perindustrian besar seperti kren dan lokomotif bersuis kini lazimnya menggunakan teknik radio digital untuk memastikan kesleamatan dan keutuhan.

Di Pameran Elektrik yang diadakan di Madison Square Garden pada tahun 1898, Nikola Tesla berjaya mendemonstrasikan mainan bot kawalan radio.^[9] Beliau dianugerahkan paten A.S. No. 613,809 untuk "Kaedah dan Perkakas Mekanisme Kawalan Kapal atau Kenderaan Bergerak."^[10]

• (Melayu) Ensiklokamus Teknologi Maklumat: Radio secara ringkas