无线电频段是宝贵的资源，常用的无线电频段有：
长波，波长1000~10000米，频率3~300千赫（kHz），称为低频。
中波，波长100~1000米，频率300~3000千赫（kHz），称为中频。
短波，波长10~1000米，频率3~30兆赫（MHz），称为高频。
无线电广播常用的频段：中波100~1500千赫（kHz），中短波1?5~6兆赫（MHz），短波6~30兆赫（MHz）。
电磁波的传播有两种形式，一种是沿地球表面传播的地波，另一种是沿空中传播的天波。物理学家首先认识的是地波传播。1918年英国物理学家沃斯顿在长期研究中，提出地波传播理论。他指出，电磁波是沿着地球表面绕射传播，路线呈弯曲状。但大地对电磁波有吸收作用，电磁波在传播途中，波的强度将随距离而衰减。他特别指出，波长越短，这种衰减程度就越强。在这种理论的指导下，20世纪20年代，即无线电广播创建初期，使用的是长波和中波。英国于1925年建立功率为25千瓦的第一个长波电台，使用波长为1500米的长波。美国的早期广播主要使用300~500米的中波。然而，由于长波和中波的传播距离有限，例如用功率为3千瓦的发射机，传播距离仅有40千米左右，这样就得增设许多中继站才能将长波或中波传播到较远的地方。
在广播早期，人们根据沃斯顿的地波理论，把200米以上的中长波作为国家、大城市建台使用，片面地认为200米以下的中短波传播距离太短，无商业价值，将这些频段划给业余无线电爱好者使用。由于发射中长波要建立功率强大的发射机，需要国家投资，而短波却只需小功率的发射机就可以了，因此业余无线电爱好者都乐意使用短波。
在无线电广播的实践中，不少业余无线电爱好者发现，短波也可以传播到远方，于是，天波理论诞生了。
无线电报发明家马可尼在无线电发射实验中，推测空中有能够反射电磁波的电离层存在。后来，人们发现在离地面50~400千米的高空的确存在电离层，证实了马可尼的推测。1912年，英国的物理学家埃克耳斯从理论上论证了电离层对电磁波的折射作用。1924年，拉摩经过研究确定，电离层中存在大量的电子，揭示了电离层折射电磁波的原因。随后，查普曼研究指出，电离层可分为D、E、F层，各层对不同波长的电磁波的反射效果不一样，对短波的反射效果最好。查普曼还指出，只有频率大于30兆赫的电磁波才可以穿透电离层。这为以后的远距离微波通信（如人造卫星的通信）作了理论准备。
短波可以通过电离层的反射作用传播到远方。这一发现为无线电广播的发展开创了新的天地。当时，所有的长波和中波频段很快被各国的电台占满，原来认为没有多大作用的短波，成了无线电广播求之不得的新频段。
短波的优点是：它的方向性好，适合作远距离定向广播；用较低的发射功率就可以传播到远方，建台成本低。1921年12月，美国在试验广播中，利用200米的中短波向英国广播，获得成功。1925年4月，荷兰的青年工程师冯·贝茨利尔建造了波长为30米的短波发射机，5月13日，将无线电信号传播到了印度尼西亚。经过技术改进，短波发射机可以向世界范围发射无线电广播信号。1927年6月1日，荷兰女王通过短波，向东、西印度群岛发表广播讲话。随后不久，在远距离的广播中，短波电台逐步取代了长波电台。
无线电广播研究人员还发现，长波和中波主要靠地面传播，但中波也有一部分经过天波传播。因此，到了夜间，由于空中的电离层升高，在同样的反射角度下，人们可以收听到白天收不到的远方中波电台的广播。
随着大量短波电台的出现，接收技术也得到相应改进。广播初期的收音机主要是为收听长波设计的，要想收听短波广播就要配制专门的装置。为了解决这个矛盾，费森登于1912年提出了“超外差原理”，将长波和短波都转换成中频，使一个收音机既可收听长波，又可收听短波。1919年，美国的物理学家阿姆斯特朗（1890~1954），根据费森登的原理，研制成功超外差收音机。
自从1965年第一颗地球同步静止轨道卫星发射成功后，无线电广播开始用同步卫星传播到世界各地，再也不受地波和天波的限制了。