Razumevanje delovanja AM/FM radia
AM/FM radio se lahko počuti kot čista čarovnija. Vklopite radio in poslušajte glasbo, pogovorne oddaje ali katero koli drugo zvočno razvedrilo, ki se predvaja iz vira, ki se nahaja na stotine, če ne na tisoče kilometrov stran. Toda radio ni čarovnija. To je preprost, čeprav fascinanten proces. Tukaj si oglejte, kako nastajajo in oddajajo radijski valovi.
Kaj so radijski valovi?
AM pomeni amplitudno modulacijo, FM pa frekvenčno modulacijo. Tako AM kot FM radijski programi se prenašajo po zraku prek radijskih valov, ki so del vrste elektromagnetno valovanje, ki vključuje gama žarke, rentgenske žarke, ultravijolične žarke, vidno svetlobo, infrardeče in mikrovalovna pečica.
Elektromagnetni valovi so povsod, povsod, z različnimi frekvencami. Radijski valovi imajo podobne lastnosti kot svetlobni valovi (kot so odboj, polarizacija, difrakcija in lom), vendar radijski valovi obstajajo na frekvenci, na katero vaše oči niso občutljive.
Elektromagnetne valove generira izmenični tok
V Združenih državah Amerike izmenični tok deluje pri 120 voltov pri 60 Hz. To pomeni, da se tok izmenjuje (spreminja smer) v žici 60-krat na sekundo. Druge države uporabljajo 50 Hz kot standard.
Čeprav tako 50 kot 60 Hz veljata za relativno nizke frekvence, izmenični tokovi ustvarjajo osnovno raven elektromagnetnega sevanja (EMR). To pomeni, da del električne energije uide iz žice in se prenese v zrak.
Višja kot je frekvenca električne energije, več energije uspe iz žice uiti v odprt prostor. Zato je elektromagnetno sevanje včasih ohlapno opisano kot "elektrika v zraku".
Koncept modulacije
Električna energija v zraku je naključni hrup. Da se spremeni v uporabne signale, ki prenašajo informacije (glasbo ali glas), je treba elektriko najprej modulirati. Zato je modulacija osnova za AM in FM radijske signale.
Druga beseda za modulacijo je sprememba. Elektromagnetno sevanje je treba modulirati ali spremeniti, da je uporabno kot radijski prenos. Brez modulacije radijski signal ne more prenašati informacij.
Ko gre za radijske oddaje, je treba elektromagnetno sevanje (elektrika v zraku) modulirati z informacijami, ki jih je treba poslati.
Če želite bolje razumeti koncept modulacije, pomislite na vizijo. Prazen kos papirja je neuporaben, dokler se ne spremeni ali spremeni na nek smiseln način. Če želite posredovati koristne informacije, morate pisati ali risati na papir.
AM radijske oddaje
AM radio uporablja amplitudno modulacijo, najpreprostejšo obliko radijskega oddajanja. Če želite razumeti amplitudno modulacijo, pomislite na stabilen signal (ali valovanje), ki oddaja pri 1000 kHz v pasu AM. Amplituda (ali višina) konstantnega signala je nespremenjena ali nemodulirana, zato ne nosi nobenih koristnih informacij.
Ta stalni signal proizvaja samo šum, dokler ni moduliran z informacijami, kot sta glas ali glasba. Ta modulacija ima za posledico spremembo amplitudne moči stalnega signala, ki se povečuje in zmanjšuje neposredno sorazmerno z informacijami. Spremeni se le amplituda. Frekvenca ostaja konstantna.
AM radio v Ameriki deluje v razponu frekvenc od 520 kHz do 1.710 kHz. Druge države in regije imajo drugačna frekvenčna območja. Specifična frekvenca je znana kot nosilna frekvenca, ki je vozilo, s katerim se dejanski signal prenaša od oddajne antene do sprejemnega sprejemnika.
AM radio oddaja na večje razdalje. Ima več postaj v določenem frekvenčnem območju in ga sprejemniki zlahka prevzamejo. Toda AM signali so bolj dovzetni za šum in statične motnje, na primer med nevihto. Električna energija, ki jo ustvari strela, povzroči hrupne konice, ki jih zaznajo AM sprejemniki.
AM radio ima tudi omejeno zvočni razpon, od 200 Hz do 5 kHz, zaradi česar je boljši za pogovorni radio kot za glasbo. Za glasbo so signali AM slabše kakovosti zvoka kot FM.
FM radijske oddaje
FM radio uporablja frekvenčno modulacijo. Za razumevanje frekvenčne modulacije upoštevajte signal z enakomerno frekvenco in amplitudo. Frekvenca signala je nespremenjena ali nemodulirana, zato ni nobenih koristnih informacij.
Ko v ta signal vnesete informacije, pride do spremembe frekvence, ki je neposredno sorazmerna z informacijami. Ko je frekvenca modulirana med nizko in visoko, nosilna frekvenca oddaja glasbo ali glas. Posledično se spremeni samo frekvenca. Amplituda ostane ves čas konstantna.
FM radio deluje v območju od 87,5 MHz do 108,0 MHz, kar je višje frekvenčno območje kot AM radio. Razdalja za FM prenose je bolj omejena kot AM, običajno manj kot 100 milj.
Vendar pa je FM radio bolj primeren za glasbo. Višje območje pasovne širine od 30 Hz do 15 kHz ustvarja kakovost zvoka, v kateri uživamo in jo imamo radi. Za večje območje pokritosti potrebujejo FM oddaje dodatne postaje za nadaljnji prenos signalov.
FM oddaje se običajno izvajajo v stereo (nekaj AM postaj lahko oddaja tudi stereo signale). Čeprav so FM signali manj dovzetni za šum in motnje, jih fizične ovire, kot so zgradbe in hribi, lahko omejijo in vplivajo na celoten sprejem.
Zato lahko nekatere radijske postaje na nekaterih mestih lažje izberete kot na drugih ali pa izgubite postaje, ko se vozite po različnih območjih.