ראשי > כללי > הלו, זה רדיו? כן, אבל בואו נדבר על זה

הלו, זה רדיו? כן, אבל בואו נדבר על זה

רדיו היא מילה מעט מבלבלת. למה אנחנו מתכוונים כשאנחנו אומרים רדיו?

כאשר אני מאזין לרדיו, אני שומע צלילים שבוקעים ממכשיר שנקרא רדיו שהוא בעצם מקלט לשידורי רדיו המגיעים מתחנה המשדרת בתדרים הנקראים תדרי רדיו. למעשה כיום תחנות רדיו המשדרות אך ורק באינטרנט גם נקראות רדיו למרות שאינן משדרות בתדרי רדיו. ולהפך, מכשירים סלולריים, מכשירי קשר וטלוויזיה משדרים וקולטים בתדרי רדיו למרות שאינם נקראים רדיו. אז על מה מדובר? על רדיו כמובן. אוקיי, עשר פעמים בפסקה, אפשר להתחיל.

Truetone-Radio

תמונה 1: מקלט רדיו ישן מסביבת שנות ה-40. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש Raul654.

אז נתחיל מההתחלה. תקשורת ושידורי רדיו נישאים על גלי רדיו שהם בעצם סוג של קרינה אלקטרומגנטית (א"מ). קרינה זאת נפלטת ממטענים חשמליים (אלקטרונים, יונים וכדומה) ומורכבת משילוב של שדות חשמליים ומגנטיים המשתנים בזמן ובמרחב בצורת גלים. סוגים שונים של קרינה א"מ נבדלים באורך הגלים כלומר בתדירות השינוי שלהם. מאפיין זה קשור באופן ישיר גם לאנרגיה שנושאת הקרינה. קרינה בעלת אורך גל קצר מאופיינת באנרגיה גבוהה ולכן עלולה לגרום נזק לחומרים וגם לגוף האדם, למשל קרינת UV מהשמש וקרינת X בצילום רנטגן. לעומת זאת, קרינה בעלת אורך גל ארוך מאופיינת באנרגיה נמוכה ('קרינה לא-מייננת') ואנחנו חיים בתוכה כל הזמן, למשל אור נראה וגלי רדיו. האור הנראה הוא בעצם קרינה א"מ בתחום אורכי גל של 400-700 ננומטר ותחום גלי הרדיו נע בערך בין מטר לקילומטר.

EM spectrum

איור 2: הספקטרום האלקטרומגנטי לפי אורך גל ותדירות כולל דוגמאות להמחשת האורך. המקור לאיור: ויקיפדיה, לשם הועלה על ידי המשתמש Inductiveload.

השימוש בגלי רדיו למטרות תקשורת לא נולד ביום אחד. בין ההבנה של גלים אלקטרומגנטיים מתוך משוואות מקסוול דרך ניסוייו של היינריך הרץ (Hertz) שהראו שידור וקליטה של גלי רדיו ועד למערכת תקשורת הרדיו של גוליילמו מרקוני (Marconi) עברו כ-30 שנים שבהן עבדו ותרמו להתקדמות לא מעט אנשים. כמו כן נדרשו כמה התפתחויות טכנולוגיות כדי לאפשר את פיתוח מערכות הרדיו. מרקוני היה הראשון שהצליח לבנות מערכת שיכלה לשדר מידע לטווחים ארוכים והיה גם בעל חושים עסקיים חדים והצליח להרוויח מזה כסף. במשך השנים היו פיתוחים טכנולוגיים נוספים גם ברמת הרכיבים וגם בשיטות השידור, אך הרעיון הבסיסי של שידור AM למשל פותח כבר בעשור הראשון של המאה ה-20 ועדיין נמצא בשימוש.

אז איך יוצרים גלי רדיו? המקור של שדות חשמליים הוא במטענים חשמליים והמקור של שדות מגנטיים הוא בזרם חשמלי שהוא מטענים חשמליים בתנועה. כמו כן, שדה מגנטי משתנה בזמן מעורר שדה חשמלי. ניתן לייצר שדות חשמליים ומגנטיים משתנים בזמן על ידי הזרמת זרם חשמלי משתנה על גבי אנטנה מוליכה, כלומר הזרם מחליף את כיוונו על גבי האנטנה בתדירות מסוימת. בעזרת שימוש נכון באנטנה נוכל לייצר שדות שיקרנו הרחק ממנה כגלים אלקטרומגנטיים.

antenna for an AM radio station transmitter

תמונה 3: אנטנת שידור של תחנת רדיו AM בצפון קרוליינה, ארה"ב. המקור לתמונה: ויקיפדיה, לשם הועלתה על ידי המשתמש Ildar Sagdejev.

איך טומנים מידע בגלי הרדיו? השיטה מכונה 'אִפְנוּן' והרעיון הוא לשנות את אחת התכונות של גל הרדיו בהתאם לגל המידע שאנחנו רוצים לשדר. למשל באפנון AM משנים את האמפליטודה (משרעת) של הגל, כלומר גובה נקודות המקסימום, וב-FM את התדירות. גל הרדיו נקרא 'גל נושא' מכיוון שתפקידו רק לספק תחבורה למידע. שיטת האפנון והגל הנושא מאפשרת לנו לשדר במספר רב של תדרים במקביל. כיוון החוגה במקלט הרדיו ידאג שרק הערוץ שמעניין אותנו ייקלט. גל המידע הוא אות חשמלי המגיע למשל מהמיקרופון בתחנת השידור.

הדרך הפשוטה ביותר להדגים את רעיון האפנון היא להסביר את השיטה שמכונה AM. נניח שרוצים לשדר תו מוזיקלי אחד, כלומר גל סינוס. ראשית יש ליצור גל רדיו בתדר הנושא שבו אנחנו מעוניינים. גובה כל נקודות המקסימום בגל הנושא זהה לפני האפנון. כעת נבצע פעולה שפחות או יותר שקולה להכפלת שני האותות, גל הרדיו וגל המידע. כתוצאה, בנקודות המקסימום של גל המידע עוצמת הגל המאופנן תהיה גבוהה ובנקודות אחרות נמוכה יותר בהתאם לעוצמת גל המידע (ראו איור 4). כהערת אגב זכרו שתדירות הגל הנושא גבוהה הרבה יותר מתדירות גל המידע. תחום התדרים שאנחנו שומעים הוא בערך מ-20 עד 15,000 הרץ (תלוי בגיל), ותדירות הרדיו כאמור גבוהה מ-30 אלף הרץ. לאחר ההכפלה מתקבלת סוג של מעטפת לגל הנושא שהיא בעצם המידע שאנחנו משדרים.

אפנון אמפליטודה
איור 4: אפנון אמפליטודה (AM). בכחול הגל הנושא בתדר רדיו ובאדום המעטפת שמכילה את גל המידע שהוא בדוגמה זאת גל סינוס. המקור לאיור: ויקיפדיה, לשם הועלה על ידי המשתמש The.ever.kid.

כדי לקלוט את התשדורת יש להשתמש במקלט מתאים שמבצע פעולה הפוכה לשידור. השדות המגיעים מהמשדר יגרמו לזרמים מחזוריים להיווצר על גבי האנטנה והם יוגברו בעזרת מעגלים חשמליים מתאימים. מעגלים חשמליים אחרים יסננו כל מה שאינו מתאים לתדירות הגל הנושא שנקבע על ידי המשתמש בעזרת חוגת התדר. כעת יש לבצע פעולה הפוכה לפעולת האפנון. במקרה של AM זה די פשוט. אנחנו צריכים מעגל חשמלי שישחזר רק את המעטפת ללא התנודות של הגל הנושא. ניתן לקבל זאת בעזרת דיודה שמיישרת את האות ובעזרת קבל עם זמן פריקה ארוך (בעזרת נגד מתאים). הקבל אוגר את המתח המקסימלי של האות אך אינו מספיק להיפרק ולכן המתח עליו נקבע רק על ידי נקודות המקסימום, כלומר המעטפת. משם הדרך לרמקול ולאוזן שלנו פתוחה.

***

למרות שבילדותי הייתי חוזר הביתה במיוחד כדי לשמוע את תסכיתי 'הרוח בערבי הנחל', כיום אני מאזין לרדיו רק בפורמט פודקאסטים ודרך האינטרנט. אבל זה רק אני. רבים וטובים עדיין מאזינים לו, אם בנהיגה, בזמן הספונג'ה או סתם כך. ובל נשכח, אמרתם סלולרי אמרתם רדיו, כלומר שידורי רדיו עוד לא אמרו את המילה האחרונה.

מודעות פרסומת
:קטגוריותכללי תגיות: , , ,
  1. יאיא
    10/11/2013 ב- 8:12 am

    אז למה כולם כל כך מפחדים מקרינה של סלולרי?

  2. 10/11/2013 ב- 10:05 am

    יאיא: אתה כמובן מתפרץ לדלת פתוחה…
    יש כל מיני סיבות לכך שאנשים חוששים מקרינה של תקשורת סלולרית. לא כולן רציונליות, וגם אלה שכן לא מגובות (לפחות בינתיים) במדע איתן. אבל אין זה מקומי למנות את הסיבות הללו, בעיקר מכיוון שלהבנתי זאת בעיקר שאלה סוציולוגית ואני איני סוציולוג.

  3. 18/11/2013 ב- 12:10 pm

    אהבתי תודה לך

  4. 18/11/2013 ב- 3:46 pm

    מצאתי באינטרנט: תודה 🙂

  1. No trackbacks yet.

להשאיר תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s

%d בלוגרים אהבו את זה: