Raadio võib tunduda võlu, kuid see on tegelikult üsna lihtne mõista
Nii tihti, et mõned meist arenevad spontaanselt, et AM / FM raadio tundub puhta maagiaga. Raadio sisselülitamisel saate kuulda muusikat, häält või mõnda muud heli meelelahutust, mis edastatakse lähtekoodiga, mis asub sadu või isegi tuhandeid miili kaugusel! Kahjuks pole see tegelikult maagiline. Tegelikult on raadiovastuvõtt üsna lihtne aru saada, kui teate, kuidas raadiolaineid on loodud ja saateid edastada.
Mis on raadiolaineid?
Olete ilmselt tuttav AM-st, mis tähistab amplituudmodulatsiooni ja FM, mis tähistab sagedusmodulatsiooni . Mõlemad AM ja FM raadiorakendused edastatakse raadiolainete kaudu, mis kuuluvad laia elektromagnetiliste lainete hulka, sealhulgas gammakiirgust, röntgenikiirest, ultraviolettkiirgust, nähtavast valgust, infrapunaühendust ja mikrolaineahju. Elektromagnetilised lained asuvad meie ümber kõikjal erinevates sagedustes. Raadilainetel on sarnased omadused kui valguse lainete omadused (nt peegeldus, polarisatsioon, difraktsioon, refraktsioon), kuid need on sagedusel, mida meie silmad ei ole tundlikud.
Elektromagnetilisi laineid tekitab vahelduvvool (AC), mis on elektrienergia, mida kasutatakse kodus ja elus peaaegu iga seadme ja / või tehnoloogia käitamiseks - pesumasinast teleritesse mobiilseadmetesse . Ameerika Ühendriikides töötab vahelduvvool 120 V 60 Hz juures. See tähendab, et praegune asendusliides (muutub suund) traadis 60 korda sekundis. Teistes riikides kasutatakse standardina 50 Hz. Kuigi mõlemat 50 ja 60 Hz peetakse suhteliselt madalaks sageduseks, tekitavad vahelduvad voolud endiselt elektromagnetilise kiirguse (EMR) põhitaset. See tähendab, et osa elektrienergiast põleb traadist ja suunatakse õhku. Mida kõrgem on elektrienergia sagedus, seda suurem on energia, mis suudab väljuda traadist avatud ruumi. Seega saab elektromagnetkiirgust vabalt kirjeldada kui "elektrit õhku".
Modulatsiooni kontseptsioon
Elektrienergia õhus on vaid juhuslik müra. Et muuta teabe edastamiseks kasulikud signaalid (muusika või hääl), tuleb see kõigepealt moduleerida ning AM ja FM raadiosignaalide aluseks on modulatsioon. Nii kasutati termineid AM ja FM, kuna AM tähistab amplituudmodulatsiooni ja FM tähistab sagedusmodulatsiooni.
Teine sõnum modulatsiooniks on muutus. Elektromagnetilist kiirgust tuleb moduleerida või muuta, et see oleks kasulik raadiosaatmena. Modulatsiooni puudumisel ei edastata raadiosignaali kaudu mingit teavet. Modulatsioon on lihtne mõista, eriti kuna see kõik on meie ümber. Meie nägemus on hea näide, kuidas kirjeldada modulatsiooni toimimist. Võimalik, et teie käes on tühi paberitükk, kuid see on kasutu, kuni see muutub mõne mõttega. Keegi peaks paberile kirjutama või joonistama kasuliku teabe edastamiseks.
Teine oluline näide on meie kuulmismõõde. Tühi õhku tuleb moduleerida või muuta muusika, hääle või heli abil, et see oleks kasulik. Nii nagu paberitükk, on õhu moodustavateks molekulideks teabe edastamise kandjad. Kuid ilma tegeliku informatsioonita - paberil olevad märgid või õhk kõlab - teil pole midagi. Nii et raadiosaadete puhul tuleb elektromagnetilist kiirgust (elekter õhk) moduleerida saatmiseks soovitud teabega.
AM raadiolevi
AM raadio kasutab amplituudmodulatsiooni ja on raadiosaates kõige lihtsam vorm. Mõõtke amplituudmodulatsiooni mõttes AM-sagedusalas püsivat signaali (või laine) ringluses 1000 kHz. Konstandi signaali amplituud (või kõrgus) on muutumatu või modulatsioonita, seega ei sisalda see kasulikku teavet. See püsiv signaal tekitab ainult müra, kuni see on moduleeritud info, näiteks hääle või muusika abil. Mõlema tulemuse kombinatsioon püsiva signaali amplituudist tugevuse muutumisel , mis tõuseb ja väheneb otseselt proportsionaalselt teabega. Ainult amplituud muutub, sest sagedus püsib kogu aja jooksul konstantsena.
AM raadiosagedus Ameerika Ühendriikides töötab sagedustel 520 kHz kuni 1710 kHz. Teistes riikides ja piirkondades on erinevad sagedusvahemikud. Spetsiifilist sagedust nimetatakse kandesageduseks , mis on sõiduk, millega tegelik signaal kantakse ülekandeantennilt vastuvõtu tuunerile.
AM-raadios on eelised suuremate erinevuste ülekandmisel, teatud sagedusribal rohkemate jaamade ja vastuvõtjate kergesti vastuvõtmisega. Kuid AM-signaalid on tundlikumad müra ja staatiliste häirete suhtes , nagu näiteks äikesetormide ajal. Välkkiire abil toodetud elektrienergia tekitab AM tuuneritest tõusnud müra. AM-raadios on ka väga piiratud helitugevus vahemikus 200 Hz kuni 5 kHz, mis piirab selle kasulikkust rääkimisraadios ja muusika jaoks vähem. Ja muusika puhul on AM-signaalid madalamad kui FM helikvaliteet.
FM-raadioülekanded
FM-raadio kasutab sagedusmodulatsiooni. Et mõista sagedusmodulatsiooni, kaaluge püsiva sageduse ja amplituudiga signaali. Signaali sagedus on muutumatu või modulatsioonita, seega pole kasulikku teavet. Kuid kui sellele signaalile on lisatud teavet, põhjustab selle kombinatsioon sageduse muutuse , mis on teabega otseselt proportsionaalne. Kui sagedus moduleeritakse madala ja kõrgema taseme vahel, edastatakse kandesagedust kasutades muusikat või häält. Selle tulemusena muudetakse ainult sagedust; amplituud jääb samaks kogu aeg.
FM-raadio töötab vahemikus 87,5 MHz kuni 108,0 MHz, mis on palju kõrgem kui AM-raadiosagedus. FM edastuste kaugus on piiratud kui AM - tavaliselt vähem kui 100 miili. Kuid FM-raadio sobib paremini muusika jaoks; suurema ribalaiusega vahemikus 30 Hz kuni 15 kHz tekib heli kvaliteet, mida me tavaliselt eelistavad kuulata ja nautida. Kuid laialdase katvuse laiendamiseks vajavad FM edastused täiendavaid jaamu signaalide edastamiseks.
FM-saateid tehakse tavaliselt ka stereoseadmes - mõned AM-jaamad on võimelised ka stereosignaale edastama. Kuigi FM-signaalid on vähem müra ja häirete suhtes vastuvõtlikud, võivad neid piirata füüsilised tõkked (nt ehitised, mäed jne), mis mõjutab üldist vastuvõttu. Seepärast võite teatud raadiojaamad teatud kohtades kergemini kätte saada kui teised, olenemata sellest, kas see on teie kodus või linna ümber.