رادیو چگونه کار می‌کند؟
امواج رادیویی اطلاعات را بطور نامرئی به هزاران کیلومتر آنطرفتر ارسال
می‌کنند.
با این که این امواج قابل دید نیستند ولی جامعه بشری را کاملاً متحول
ساخته‌اند. امروزه ما درباره تلفن همراه، دوربین‌های کنترلی، رادیو FM
سیستم‌های کنترل از راه دور ـGPS ـ ارتباطات ماهواره‌ای و هزارات تکنولوژی
دیگر صحبت می‌کنیم که همه آنها از امواج رادیویی استفاده می‌کنند.
امروزه تکنولوژی‌های رادار و امواج کوتاه کاملاً به امواج رادیویی
وابسته‌اند و بدون این امواج سفر به فضا و پرواز هواپیماها غیر ممکن بود.
داستان از یک موضوع بسیار ساده و مضحک شروع شد و سپس دنیا را متحول ساخت!
سیستم کار رادیو چقدر ساده است؟
بیایید با هم یک آزمایش ساده انجام دهیم. یک باطری 9 ولتی – یک سکه و یک
رادیوی AM پیدا کنید. موج رادیو را روی طول موجی که سکوت رادیویی است ،
تنظیم کنیدسپس باطری را نزدیک آنتن رادیو ببرید و آن را به سکه بزنید
(طوریکه هر دو سر باطری به سکه برخورد کند) .
به این طریق یک مدار الکتریکی بوجود می‌آورید و با هربار زدن باطری به سکه
یک صدای تق از رادیو می‌شنوید.
باطری و سکه شما یک فرستنده رادیویی را تشکیل می‌دهند.البته آنها چیز مفیدی را منتقل نمی‌کنند و تاثیر شان فقط چند سانتی‌متر خواهد بود. ولی از همین سیستم می‌توانید بعنوان فرستنده علائم مورس استفاده کنید! حال اگر بخواهید استادانه‌تر عمل کنید، دو تکه سیم را به دوسر باطری وصل کنید و سپس آن را در تاریکی بهم بزنید. حتما به هنگام اتصال جرقه‌ای خواهید دید. حال اگر آن را نزدیک آنتن رادیو ببرید، صدای شدیدتری خواهید شنید. جرقه‌هایی که در ولتاژهای زیاد (حدود 20 هزار ولتی) ایجاد می‌شوند، امواجی تا مسافت‌های طولانی می‌توانند ارسال کنند . این روش تا این اواخر برای برقراری ارتباط مورس مرسوم بود ولی امروزه بخاطر ایجاد نویز در طیف رادیویی دیگر بکار نمی رود و استفاده از آن غیر قانونی است.
فهم مطلب پایه: امروزه امواج رادیویی می‌توانند داده، صوت و تصویر را انتقال دهند. این امواج در تلویزیون ، رادیو، ارتباطات پلیس شهری و ارتباطات ماهواره‌ای استفاده می شوند. هرکدام از این سیستم‌ها از یک محدوده فرکانسی خاصی برای ارتباط استفاه می‌کنند. برای مثال یک فرستنده و گیرنده تلفن همراه دارای مشخصات زیر است:
مدولاسیون: FM
محدوده فرکانسی: 800 مگاهرتز
قدرت ارسال: 3 وات
(نگران نباشید، درمورد مدولاسیون، فرکانس و ... در ادامه توضیح خواهم داد)
رادیو از دو بخش اساسی تشکیل شده است :
فرستنده و گیرنده که هر دو برای ارسال و دریافت پیام از آنتن استفاده می‌کنند.
یک فرستنده ساده: شما می‌توانید با آزمایش زیر ایده خوبی درمورد نحوه کار فرستنده رادیویی بدست آورید.
مطابق شکل زیر ، دوسر یک باطری را از طریق سیم به یک کلید وصل کنید ( مدار اولیه ) و در نزدیکی آن یک رشته سیم را به یک ولت‌سنج حساس وصل کنید ( مدار ثانویه ). با عبور جریان در مدار اولیه ، یک میدان مغناطیسی حول سیم تشکیل می شود .
در حالت بعدی ( دوم ) با قطع مدار توسط کلید این میدان حول سیم تغییر می کند ( از بین می رود ). با تغییر میدان در مدار اولیه ، میدان القایی در مدار دوم تشکیل می شود . همانطور که می دانید طبق قوانین الکترومغناطیس با تفییر میدان مغناطیسی حول یک سیم ، جریان الکتریکی در سیم القا می‌شود. بنابراین یک لحظه جریان در مدار ثانویه القا می شود و آمپر ولت سنج ناگهان جابجا می شود. ( البته فقط یک لحظه )
نکته مهم در این آزمایش این است که میدان مغناطیسی سبب ایجاد جریان در مدار نمی‌شود بلکه تغییر میدان مغناطیسی روی مدار تاثیر می گذارد . حال اگر بخواهید جریان بطور دائم در مدار دیگر القا شود ، می بایست با روشی بطور مرتب و سریع مدار اولیه را قطع و و صل کنید.
برای اینکه بتوانید یک فرستنده ساده تولید کنید، باید جریان الکتریکی را بتوانید به سرعت قطع و وصل کنید هربار که مدار بسته باشد، ولتاژ مدار به 1.5 ولت می‌رسد و هرگاه مدار قطع باشد، ولتاژ به 0 تنزل می‌یابد. در این حالت شما نوعی امواج مربعی تولید کرده‌اید.
راه بهتر، ایجاد یک جریان الکتریکی پیوسته در سیستم است. ساده‌ترین نوع موج پیوسته، موج سینوسی است.
به کمک چند قطعه الکترونیکی ساده مثل خازن و بوبین (سیم پیچ ) می‌توانید یک موج سینوسی ایجاد کنید و توسط یک ترانزیستور این امواج را تقویت کنید. با ارسال این امواج به آنتن، شما یک فرستنده ساخته‌اید. یک مشخصه امواج، فرکانس آن است. فرکانس یک موج تعداد نوسانات (بالا و پائین رفتن) آن را در یک ثانیه گویند که با واحد هرتز بیان می‌شود. برای مثال اگر فرکانس یک موج 1 مگاهرتز یعنی این موج در هرثانیه، یک‌میلیون بار نوسان دارد !
مدولاسیون (تلفیق موج سینوسی با اطلاعات) :
با داشتن یک موج سینوسی و یک فرستنده ، می‌توانید موج را توسط آنتن به فضا ارسال کنید. ولی این موج شما حامل هیچ اطلاعاتی نیست. حالا باید به نوعی این موج را با اطلاعات مثلاً صدای گوینده ، ترکیب ( رمز گذاری ) کنید. به این روش مدولاسیون نامیده می‌شود.
سه روش برای مدولاسیون وجود دارد :
1- مدولاسیون پالس:
این روش بصورت ارسال و قطع موج سینوسی است و یک روش ساده برای ارسال کدهای مورس به حساب می‌آید. شکل زیر این روش را توصیف می‌کند:
2- مدولاسیون دامنه:
ایستگاه‌های رادیوی AM از این شیوه استفاده می‌کنند. در این روش دامنه موج تولیدشده توسط صدای گوینده با موج سینوسی تلفیق می‌شود و سپس از طریق فرستنده ارسال می‌شود. شکل زیر این روش را توصیف می‌کند:
3- مدولاسیون فرکانس:
ایستگاه‌های رادیویی FM و صدها وسیله که با تکنولوژی بی‌سیم کار می‌کنند (مثل موبایل و تلفن‌های بی‌سیم) از این روش برای ارسال اطلاعات استفاده می‌کنند. در این روش فرکانس موج تولیدشده توسط گوینده با موج سینوسی تلفیق می‌شود و سپس از طریق فرستنده ارسال می‌گردد. شکل زیر این روش را توصیف می‌کند.
دریافت سیگنال AM: گیرنده شما به کمک آنتن، امواج رادیویی در فضا را می‌گیرد. در رادیوی شما وسیله‌ای بنام تیونر (پیچ میزان رادیو) وجود دارد که به کمک آن می‌توانید فرکانس گیرنده را تغییر دهید. با میزان کردن فرکانس گیرنده با فرستنده می‌توانید امواج پخش‌شده توسط فرستنده ایستگاه رادیویی خاص را دریافت کنید.
این امواج سپس به یک جداساز امواج فرستاده می‌شوند تا امواج اطلاعاتی از موج سینوسی ترکیب‌شده ، جدا شوند. سپس این امواج توسط آمپلی‌فایر تقویت شده و به بلندگو ارسال می‌شود. رادیوهای FM شبیه رادیوهای AM کار می‌کنند و فقط قسمت جداساز امواج آن از روشی دیگر برای جداسازی موج اطلاعاتی با موج سینوسی استفاده می‌کند.
حالا بروید و به موسیقی دلخواه خود از رادیو گوش دهید و لذت ببرید!