کزاز الکترونیک

طراحی وساخت مدارات ساده تا پیشرفته الکترونیک ومعرفی قطعات

رادیو چیست وچگونه کار میکند
ساعت ٧:٠٢ ‎ق.ظ روز یکشنبه ٧ اردیبهشت ۱۳٩۳   کلمات کلیدی:


طرز کار رادیو

طرز کار رادیو

رادیو را روی ایستگاهی تنظیم کنید و به صدای آن گوش دهید. در ایستگاه رادیویی، صداها بوسیله میکروفون یا لوازم صوتی ایجاد می شود. این وسایل سیگنال های الکتریکی بوجود می آوردند که توسط ایستگاه به صورت امواج رادیویی ارسال می شود. امواج با سرعت بسیار زیاد منتشر می شوند و به دستگاه رادیوی شما می رسند. رادیو این امواج را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند. این سیگنال ها بلندگوی رادیو را فعال می کنند، و در آنجا الکتریسیته به صدا تبدیل می شود.

 

 

پخش برنامه

ایستگاه رادیویی سیگنال الکتریکی "صدا" ( که توسط میکروفون، دستگاه پخشCD، ضبط صوت ایجاد می شود) را با سیگنال الکتریکی "حامل" ( که با بسامد زیاد است) ترکیب می کند. در مدولاسیون دامنه (AM)، سیگنال صوتی دامنه سیگنال حامل را تغییر می دهد. در مدولاسیون بسامد (FM)، سیگنال صوتی بسامد سیگنال حامل را تغییر می دهد. سیگنال ترکیب شده (یا مدوله شده) به امواج رادیویی تبدیل شده و از فرستنده ارسال می شود. این موج رادیویی در حال تغییر، یک سیگنال الکتریکی در حال تغییری را در آنتن رادیو ایجاد می کند. البته در هر رادیویی که در محدوده و معرض این امواج رادیویی قرار گیرد این سیگنال بوجود می آید. یک مدار در رادیو، سیگنال حامل (با بسامد زیاد) را از سیگنال صوتی (با بسامد کم) جدا می کند، و در پایان سیگنال صوتی به بلندگو فرستاده می شود.

 

 

از ایستگاه رادیویی تا دستگاه رادیو

 

طرز کار رادیو

 

یک فرستنده یا امواج رادیوییAM یاFM ارسال می کند.

 

 

تنظیم کننده رادیو

هر ایستگاه رادیویی، موج رادیویی را با پهنای بسامد کم ارسال می کند. وقتی موج به آنتن هوایی می رسد، الکترون های آنتن هوایی را با همان بسامد موج به نوسان در می آورد. بر اثر حرکت الکترون در آنتن، سیگنال الکتریکی ایجاد می گردد. اما آنتن در هر لحظه صدها سیگنال را دریافت می کند، به همین دلیل بایستی رادیو مداری داشته باشد که سیگنال های ناخواسته را حذف نماید.

 

با تنظیم رادیو روی یک ایستگاه خاص، الکترون های مدار فقط تحت یک محدوده فرکانسی می توانند نوسان کنند. در این حالت، فقط یک سیگنال با این محدوده فرکانسی می تواند الکترون ها را در مدار تنظیم به نوسان درآورد، و بدین ترتیب سیگنال از مدار تنظیم عبور داده می شود.

 

به مدل سازی زیر توجه کنید. همانطور که مشاهده نمودید امواج رادیویی با طول موج‏های مختلف به آنتن می‏رسد. ترانسفورمر و خازن متغیّر که به صورت موازی به هم وصل شده اند این توانایی را دارند که یکی از فرکانسها و یا طول موج‏ها را جدا و دریافت کنند. این مدار بخش مهمی از رادیو را تشکیل می دهد.

 

 

 

 

در زیر با انجام آزمایشی چگونگی این فرآیند نشان داده می شود. در اینجا آونگ ها نشانگر الکترون ها هستند. یک آونگ فقط توسط آونگ دیگری که همان بسامد را دارد به نوسان در می آید.

 

وسایل مورد نیاز

میز، نخ، ١ تکه موم قرمز و ۴ تکه موم سبز، نخ را به طول های ١٣، ٢۵، ۶۵و دو تکه ۴۵ سانتیمتری تقسیم کنید.

 

١- ۵ تکه موم را به انتهای پنج تکه نخ (که از قبل بریده اید) وصل کنید و بدین ترتیب پنج آونگ بسازید. یک نخ بین دو میز وصل کنید و پنج آونگ فوق را (در فواصل مساوی) روی آن نصب نمایید. به ترتیب هر کدام از آونگ های سبز رنگ را به نوسان در آورید. از آنجا که طول آنها متفاوت است بنابراین با بسامدهای متفاوت نوسان می کنند.

 

طرز کار رادیو

٢- آونگ های سبز نشانگر الکترون هایی هستند که در آنتن توسط سیگنال های مختلف به نوسان در می آیند. آونگ قرمز نشانگر الکترون هایی است که مدار رادیو روی آن تنظیم شده است. همان طور که در آزمایش مشاهده کردید، فقط یک آونگ سبز (که هم طول آونگ قرمز است) می تواند حرکتش را به آونگ قرمز منتقل نموده و باعث حرکت آن شود. در ضمن بسامد این آونگ برابر آونگ قرمز نیز می باشد.

طرز کار رادیو

طرز کار فرستنده

اوسیلاتور را به یک سر سیم آنتن وصل کنید. اوسیلاتور ولتاژ متناوبی را به آنتن اعمال می کند، و یک میلیون بار در هر ثانیه، ولتاژ از ٠ تا ٩ ولت و مجدداً از ٩ ولت به ٠ ولت تغییر می کند.

 

در فرستنده، بار الکتریکی در سیم آنتن بالا و پایین می رود، و باعث می شود امواج رادیویی از سیم آنتن ارسال شود. این امواج رادیویی توسط رادیو AM دریافت شده و تقویت می گردد، و در نهایت به بلندگو فرستاده می شود تا صفحه آن به جلو و عقب حرکت نموده، و در نتیجه صدایی تولید گردد.

 

از طرف دیگر، منبع صدا (مثلاً ضبط صوت یا پخشCD) معمولاً به بلندگو یا گوشی وصل می شود. این دستگاه ها برقی را به بلندگو ارسال می کنند که متناسب صدای ضبط شده است، و در نتیجه بلندگو متناسب این برق به حرکت در آمده و هوا را به حرکت در می آورد و بدین ترتیب امواج صوتی بازسازی می گردد.

در شکل زیر نمودار موج صدا را مشاهده می کنید.

 

 

طرز کار فرستنده

 

 

در فرستنده ما، منبع صدا به جای بلندگو به ترانسفورمر وصل شده است.

 

طرف دیگر ترانسفورمر به منبع ولتاژ اوسیلاتور وصل است. منبع صدا باعث می گردد ترانسفورمر ولتاژی را به اوسیلاتور اضافه یا کم نماید (به همان شکل که می توانست صفحه بلندگو را به جلو و عقب براند)

 

وقتی ولتاژ منبع برق اوسیلاتور کم و زیاد می شود، شدت برق ارسالی به آنتن نیز زیاد و کم می گردد. در این صورت نوسان ولتاژ، دیگر ٩ ولت نخواهد بود. در این حالت ولتاژ بین ٠ ولت تا ١٠ ولت تغییر می کند، زیرا ولتاژ ترانسفورمر به ولتاژ باتری اضافه و کم گردیده است.

در تصویر زیر شکل برق ارسالی به آنتن را مشاهده می کنید.

طرز کار فرستنده

برق در حال تغییر در آنتن امواج رادیویی را ارسال می کند. امواج رادیویی، شکلی همانند امواج آنتن را دارند. در هر حال، از آنجا که فرستنده و گیرنده مستقیماً به یکدیگر وصل نیستند، بنابراین گیرنده نمی داند چه مقداری را به عنوان مقدار صفر در نظر گرفته است. آنچه که گیرنده می بیند امواج رادیویی است که دامنه اش دائماً در حال تغییر می باشد. در گیرنده، صفر، برابر متوسط برق امواج دریافتی است. بدین ترتیب امواج دریافتی توسط گیرنده چیزی شبیه شکل زیر می باشد.

طرز کار فرستنده

اگر ما این موج را به گوشی بفرستیم، چیزی نمی توانیم بشنویم، زیرا متوسط ولتاژ، صفر است. به همین دلیل در سر راه ولتاژ ارسالی به گوشی دیود (ژرمانیم) قرار داده شده است.

 

دیود کلک جالبی می زند! در واقع دیود فقط اجازه عبور برق در یک جهت را می دهد. به عبارت دیگر، قسمتی از نمودار ولتاژ که بالای صفر است می تواند از دیود عبور کند، اما قسمتی که ولتاژ کمتر از صفر است متوقف شده و از دیود عبور نمی کند.

در شکل زیر نمودار ولتاژی بعد از دیود را می بینید.

 

طرز کار فرستنده

تمام قله های جزئی برق، یک میلیون بار در ثانیه روی می دهد، و این خیلی سریع تر از آن است که گوش ما بتواند بشنود، و حتی خیلی سریع تر از آن است که صفحه بلندگو بتواند متناسب آن به حرکت در آید. اما از آنجا که همه آنها صفحه بلندگو را هل می دهند، تمام هل های کوچک جمع شده و صفحه بلندگو را به حرکت در می آورند. از آنجا که برخی از هل های جزئی قوی تر از دیگران است (ستون های آبی بلندتر در نمودار بالا) بنابراین می توانند صفحه بلندگو را بیشتر از آنهایی که ضعیف ترند حرکت دهند.

در شکل زیر نمودار موج دریافتی را می بینید.

طرز کار فرستنده

صدای دریافتی یک کپی معتبر از موج صدای در فرستنده است.

 

جرقه و صدای تق تق

امواج رادیویی بسازید و آن را ارسال کنید. ابتدا دو سیم را به باتری وصل کنید، سپس انتهای یکی از سیم ها را به قسمت فلزی سوهان وصل نمایید. در پایان سر آزاد سیم دیگر را روی سطح سوهان بکشید تا جرقه هایی ایجاد گردد. در هر جرقه جریان وصل و قطع می گردد و بدین ترتیب امواج رادیویی ایجاد می شود. اینها نشانگر امواج رادیویی هستند که از ایستگاه رادیویی ارسال می شوند. آنتن رادیو امواج ارسالی از سوهان را دریافت نموده و صدای تق تق تولید می کند. شما به جای صدای انسان یا موسیقی، صدای تق تق می شنوید زیرا در اینجا امواج رادیویی (همانند آنچه که از ایستگاه رادیویی می آید) مدوله نشده اند.

 

 

وسایل مورد نیاز

باتری ۴.۵ولتی ، سیم ، سیم لخت کن، چسب نواری، قیچی، رادیو، سوهان

 

طرز کار فرستنده

 

١- به کمک سیم لخت کن، انتهای دو سیم ٣٠ سانتیمتری را لخت کنید. با نوار چسب، انتهای هر یک از سیم ها را به پایانه های باتری بچسبانید.

طرز کار فرستنده

 

٢- انتهای آزاد یکی از سیم ها را (فرق نمیکند مربوط به کدام سر باتری باشد) به قسمت فلزی دسته سوهان بچسبانید (با نوار چسب)، تا اتصال الکتریکی خوبی با آن برقرار شود.

 

 

طرز کار فرستنده

 

٣- کلید رادیو را رویAM یا FM تنظیم کنید و سوهان را در نزدیکی آن قرار دهید. انتهای آزاد سیم را به شکل افشان در آورید، سپس انتهای افشان شده را روی سوهان بکشید.

 

طرز کار فرستنده

لوج و مارکونی

هاینریش هرتز، دانشمند آلمانی (٩۴-١٨۵٧)، به کمک جرقه وجود امواج رادیویی را در سال ١٨٨٨ کشف کرد. شش سال پس از آن، اولیور لوج، دانشمند انگلیسی (١٩۴٠-١٨۵١) بر اساس کشف هرتز، اولین پیغام رادیویی را بر اساس کدهای مرس فرستاد. این ارتباط بین دو ساختمان مبادله شد. گاگیلو مارکونی، مخترع ایتالیایی (١٩٣٧-١٨٧۴) تصمیم گرفت رادیو را به عنوان ابزاری برای ارتباطات گسترش دهد. وی کارش را در سال ١٨٩۵ شروع کرد و در سال ١٩٠١ موفق شد پیغامی را از یک سوی اقیانوس اطلس طرف به مقابل آن ارسال کند. در سال ١٩٠۶، مدولاسیون (که اجازه می دهد صدا بوسیله امواج رادیویی ارسال گردد) توسط رجیناند فیسندن، مهندس کانادایی (١٩٣٢-١٨۶۶)، اختراع شد.

 

 

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!

 

 

چگونه رادیو کار می کند؟چگونه رادیو کار می کند؟

اختصاصی سایت صنعت – امواج رادیویی موسیقی، گفتگو و تصاویر را از طریق هوا به صورت نامریی اغلب به بیش از میلیون ها مایل  آن طرف تر مخابره می کنند! گرچه امواج رادیویی نامریی هستند و بشر آنها را نمی بیند اما آنها کلا جامعه را کاملا تغییر داده اند. گرچه ما از تلفن همراه، تلفن بی سیم، مانیتور کودک یا هزاران فناوری وایرلس دیگر استفاده می کنیم که همگی از امواج رادیویی برای ارتباط برقرار کردن بهره می برند.

مثال هایی از فناوری هایی که وابسته به امواج رادیویی است:

رادیوی FM و AM

تلفن های بی سیم

در بازکن های گاراژ

شبکه های وایرلس

اسباب بازی هایی که با امواج رادیویی کنترل می شوند

تلویزیون

تلفن همراه

جی پی اس (GPS)

ارتباطات ماهواره ای

بی سیم پلیس

این لیست ادامه دارد حتی مواردی مانند رادار و مایکروفرها به امواج رادیویی وابسته اند. وجود چیزهایی نظیر ماهواره های ارتباطی و دریانوردی بدون امواج رادیویی ناممکن است حتی در هوانوردی مدرن هواپیماها به سیستم های رادیویی بسیار مختلفی وابسته اند. رویکرد اخیر برای دسترسی به اینترنت وایرلس نیز از فناوری رادیویی بهره می برد که بدین معنی است تسهیلات بسیار بیشتری در آینده ایجاد خواهد شد.

نکته جالب این است که در دل رادیو فناوری فوق العاده ساده ای وجود دارد. با فقط یک جفت اجزای الکترونیک که هزینه آن در بیشتر موارد یک یا دو دلار است می توانید فرستنده و گیرنده رادیویی ساده ای را بسازید. داستان اینکه چگونه چیزی به این سادگی اساس فناوری  جهان مدرن می شود فریبنده است.

ساده ترین رادیو

رادیو می تواند به طور شگفت انگیزی ساده باشد. آزمایش رادیویی ابتدایی برای هر فردی امکان پذیر است. چگونه می توان آن را ایجاد کرد؟ اینجا یک مثال آورده شده است:

  • یک باطری ۹ ولت جدید و یک سکه بردارید.
  • رادیوی AM را بیابید و روی سطحی آن را قرار دهید تا به طور استاتیک باقی بماند.
  • هم اکنون باطری را نزدیک آنتن نگه دارید و به طور سریع ضربت آهسته ای به دو انتهای باطری با سکه وارد کنید ( به منظور اینکه آنها را برای لحظه ای ارتباط دهید)
  • شما صدای ترق و تروقی را در رادیو خواهید شنید که توسط اتصال و عدم اتصال سکه ایجاد شده است.

ترکیب باطری/سکه یک فرستنده رادیویی است. فرستادن هرچیزی امکان پذیر نیست ( فقط استاتیک) و نمی تواند به فواصل بسیار دور منتقل شود (فقط چند اینچ چون برای فاصله دورتر بهینه سازی نشده است). اما ازاستاتیک استفاده می کنید تا با ضربات آهسته و پیوسته رمز مورس خارج شود و می توانید واقعا با این دستگاه خام تا چندین اینچ آن طرف تر ارتباط برقرار کنید.

رادیوی کمی پیشرفته تر

اگر می خواهید کمی جزییات بیشتری به آن بیفزایید از فایلی فلزی و دو قطعه سیم استفاده کنید. دسته فایل را به پایانه باطری ۹ ولت متصل کنید. قطعه دیگر سیم را نیز به انتهای دیگر متصل کنید و انتهای آزاد سیم را بالا و پایین فایل حرکت دهید. اگر این کار را در تاریکی انجام دهید خواهید توانست جرقه های ۹ ولت بسیار کوچکی در حال حرکت همراه فایل را همانطور که سیم به لبه های فایل متصل می شود یا قطع می شود را ببینید. فایل را نزدیک رادیوی AM نگهدارید و میزان زیادی استاتیک را خواهید شنید.

در روزهای اولیه رادیو، فرستنده ها کویل های جرقه ای (spark coil) نامیده می شدند و آنها سیستم جریان مداوم از جرقه ها را در ولتاژهای بسیار بالاتر (مانند ۲۰۰۰۰ ولت ) ایجاد می کردند. ولتاژ بالا جرقه های بزرگی را ایجاد می کردند مانند شمع و آنها می توانستند به مناطق دورتر بفرستند. امروزه فرستنده ای مانند آن غیرقانونی است چون باعث ایجاد مزاحمت برای طیف های رادیویی می شوند اما در روزهای ابتدایی بسیار خوب کار می کرد و بسیار متداول بود چون بسیاری از افراد از امواج رادیویی استفاده نمی کردند.

مبانی رادیو: قطعات

همانطور که در بخش پیشین گفته شد مخابره کردن به صورت استاتیک به طور شگفت انگیزی ساده است. با این حال امروزه همه رادیوها از امواج سینوسی مداوم استفاده می کنند تا اطلاعات را (صوتی، تصویری، دیتا) را بفرستند. دلیلی که ما امروزه از امواج سینوسی مداوم استفاده می کنیم به خاطر این است که افراد و وسایل بسیار مختلفی هستند که می خواهند از امواج رادیویی در یک زمان استفاده کنند. اگر روشی داشته باشید تا آنها را ببینید عینا هزاران موج رادیویی (در فرم امواج سینوسی) درست در اطراف شما قرار دارد- پخش تلویزیونی، پخش رادیویی AM و FM، بی سیم آتش نشانی و پلیس، ارسال تلویزیون های ماهواره ای، ارتباطات با تلفن همراه، سیگنال های GPS و غیره است. شگفت انگیز است که چه مقدار از این امواج رادیویی استفاده می شود. هر سیگنال رادیویی متفاوت از فرکانس موج سینوسی مختلفی استفاده می کند و این که چگونه همه آنها از هم جدا هستند.

هر بخش رادیویی دو بخش دارد:

  • فرستنده
  • دریافت کننده

فرستنده بخشی از پیام مرتب را می گیرد ( می تواند صدای یک نفر، تصاویر تلویزیونی، دیتا برای رادیوی مدرن یا هر چیزی) آن را به صورت موج سینوسی به صورت رمزی درآوردند و آن را از طریق امواج رادیویی مخابره کنند. گیرنده امواج رادیویی را دریافت می کند و پیام را از موج سینوسی دریافت می کند. هر دو گیرنده و فرستنده از آنتن استفاده می کنند تا سیگنال رادیویی را فرستاده یا بگیرند

 

 

 

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!

 

 

 

 

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!