امواج رادیویی

 فرستنده  آموزشی MW -  فرستنده آموزشی  FM - فرستنده تصویری VHF

امواج رادیویی امواجی نوری هستند که چشم انسان قادر به دیدن آنها نیست . سرعت انتشار آنها همچون امواج نوری دیدنی  سیصدهزار کیلومتر در ثانیه است.

برای ایجاد امواج رادیویی  نخست اینکه نیاز به یک سیم پیچ (متناسب با موجی که میخواهیم ایجاد کنیم ) و  یک باتری داریم . هر بار که سیم پیچ را به باتری وصل و آن را قطع کنیم یک موج مغناطیسی بوجود آمده و با سرعت نور از سیم پیچ دور میشود . که به آن موج  یک هرتز یا سیکل میگویند . با یک عدد موجی  که تولید میشود نمیتوان صدا و تصویرروی آن سوار کرد و به نقاط دور به گیرندهای رادیو و تلویزیون رساند. پس بنابراین باید با عمل قطع و وصل مداوم باتری به سیم پیچ موجهای بیشتری بصورت متوالی تولید کرد . تعداد امواج تولید شده بر اساس یک ثانیه محاسبه میشود . یعنی در محدوده زمانی یک ثانیه تعداد موجی را که تولید میشود مد نظر است . اگر با دست خیلی زرنگ و سریع باشیم در یک ثانیه شاید چهار یا پنج بار بتوانیم عمل قطع و وصل سیم پیچ به باتری را انجام دهیم وبه کمک وسایل مکانیکی همچون موتور و چرخ دنده و غیره شاید در یک ثانیه بشود نهایتا هزار بار عمل قطع و وصل را انجام دهد این در حالی است که کمترین میزان عمل قطع و وصلی که  در مخابرات رادیویی بکار میرود  صد هزار هرتز یا به دیگر سخن  100000 بار عمل قطع و وصل در یک ثانیه است .

ترانزیستور قطعه ای الکترونیکی است که یکی از وظایفش عمل قطع و وصل یا عمل سوئیچ با سرعت بسیار بالا  است . با خالی و پر شدن خازنهایی که به یک ترانزیستور متصل میشود عمل قطع و وصل انجام میشود . و به مداری که این عمل را انجام میدهد نوسان ساز یا اسیلاتور میگویند .

به امواجی که در یک ثانیه تولید میشوند و بصورت متوالی از سیم پیچ دور میشوند بسامد یا فرکانس میگویند . مثلا اگر میپرسند فرکانس فلان رادیو چند است؟ یعنی فرستنده رادیویی آن در یک ثانیه چند عدد موج تولید میکند؟

اگر ترانزیستور متصل به سیم پیچی  در یک ثانیه 1000000 بارجریان الکتریکی را  قطع و وصل کند فرکانس تولید شده یک میلیون هرتز است و طول موج آن سیصد متر است . یا به دیگر سخن فاصله امواج منتشر شده  از یکدیگر سیصدمتر است . طول موج عبارت است از فاصله بین هر موجی از موج بعدی منتشر شده از سیم پیچ  این معادله طبق فرمول ساده زیر براحتی محاسبه میشود .  

 طول موج = فرکانس / سرعت نور بر حسب متر

300000000/1000000=300  Meter 

چیزی که در نوسان ساز ها مهم است این است که عمل قطع و وصل باید دارای ثبات باشد . یعنی اگر قرار است در یک ثانیه 10 بار عمل قطع و وصل انجام شود. نوسان ساز ما نباید به گونه ای باشد . که در ثانیه اول 10 بار و در ثانیه های بعدی 11 بار و در ثانیه دیگری 9 بار شود . عوامل زیادی باعث بی ثباتی  نوسان سازها میشود که مهمترین آنها  در فرستنده های کوچک آموزشی ما منبع تغذیه است . برای مثال اگر در این انیمیشنها بجای باتری از آداپتورهایی  معمولی که دارای ولتاژ دقیق و ثابتی ندارند  استفاده شود ثبات از دست میرود و باید مرتب رادیو را تنظیم کنیم . از عوامل مهم دیگر موقعیت سیم پیچ  نوسان ساز است  بطوریکه اشیا فلزی و حتی بدن انسان  با دور و نزدیک شدن به سیم پیچ  روی آن تاثیری میگذارند .  همچنین داغ شدن ترانزیستور یا مقاومتها موجب بی ثباتی نوسان سازها میشود .

هرتز را با Hz نشان میدهند همچنین سیکل را با C نشان میدهند که هردو یک معنا دارند . و برای حذف صفرها مانند سایر واحدهای فیزیکی دیگر از عبارتهای کیلو و مگا و گیگا استفاده میشود .  که به ترتیب از نمادهای  Kو  MوG نمایش داده میشود.

یک کیلو هرتز = یکهزار هرتز 1KHz = 1000Hz =

یک مگا هرتز = یک میلیون هرتز 1MHz = 1000000Hz =

یک گیگا هرتز = یک میلیارد هرتز 1GHz = 1000000000Hz =

طبقه بندی امواج رادیویی

پرکاربرد ترین فرکانسهای  رادیویی  که بعنوان رسانه گروهی از آن استفاده میکنند عبارتند از:

1-MW  یا موج متوسط – ایستگاه های راه نزدیک  550KHz  -  1600KHz

2-SW  یا موج کوتاه – ایستگاه های رادیویی راه دور 2MHz  -  26MHz

3- VLF –  تلویزیون فرکانس پایین 54MHz  -  88MHz

4- FM  ایستگاه های رادیویی شهری و محلی  88MHz  -  108MHz  

5- VHF –  تلویزیون فرکانس کم  174MH  -  216MHz 

6- UHF – تلویزیونی فرکانس بالا  500MH  -  1GHz

7-  SHF ارسال تصویر و صدا  با ماهواره 10GH  -  30GHz 

موج MWو SW بدلیل پایین بودن فرکانس و بلند بودن طول موج  آنها پس از برخورد به لایه های جو زمین مجددا به زمین برمیگردند و دوباره از زمین به لایه های جو منعکس شده و دوباره از جو به زمین منعکس میشوند . این عمل آنقدر انجام میشود تا موج ضعیف شده و از بین میرود . به دلیل همین عملکرد است که  امواج MW وSW میتوانند منحنی بودن زمین و موانعی همچون کوهها و دره ها را طی کنند . امواج متوسط یا MW در طول روز ایستگاه های نزدیک و در شب ایستگاههای کمی  دورتری را دریافت میکنند .

امواج کوتاه یا SW که فرکانس آن از2 مگاهرتز   تا26 مگاهرتز میباشد نسبت به موج MW دارای برد بسیار بیشتری است و در اکثر صحفه گیرنده های رادیو علاوه بر شماره فرکانس شماره  طول موج بر حسب متر m را هم بشرح زیر مینویسند :

120m – 90m – 75m- 60m- 49m -41m -31m – 25m – 19m -16m- 11m البته در برخی از رادیوها  دیده میشود که بجای مثلا 25متر 20متر نوشته میشود و یا بجای 60متر 65 متر هم مینویسند . فرقی ندارد آنچه که مسلم است این است که موج SW  از 11متر تا 120متر را شامل میشود . در طول شبانه روز قدرت انتشار امواج باند  SWفرق میکند مثلا روزها  ردیف 11 متر تا 31 متر ایستگاههای بیشتری دارند اما  شبها از ردیف 31 متر تا 75 متر ایستگاههای بیشتری پخش برنامه دارند و 90 متر تا 120 متر معمولا زیاد مشتری ندارد.

کارخانه های سازنده گیرندهای رادیویی موج SW  را بستگی به سلیقه و نیاز بازار و هزینه تمام شده آن را  بشکلهای مختلف به بازار عرضه میکنند . ولی موج MW وFM   را عموما بصورت شکلی ثابت تولید میکنند . برای مثال برخی از کارخانجات سازنده در رادیوی تولیدی خود بجز موج MW یا FM یک باند موج SW  قرار میدهند که ردیف 25متر تا 75 متر را شامل میشود . اگر دو باند SW باشد یک باند آن را مثلا از 16 متر تا 31 متر و باند دیگر را از 41 متر تا 90 متر درست میکنند . امروزه حتی با تقسیم موج SW و حتی FM به چندین باند   ,گیرندهای رادیویی  بیست موج یا بیست باند هم وارد بازار شده که در واقع مثلا در موج  SW  11متر یک باند و 16 متر باند دوم و 19 متر باند سوم الی 120 متر بصورت باندهای  جداگانه ای ساخته میشود که البته یافتن و  تنظیم ایستگاهها در این شکل از رادیوها آسانتر است  . ولی کاملترین رادیو SW در واقع رادیویی است که از 11 متر تا 120 متر را  داشته باشد حال این رادیو 4 موج باشد یا 40 موج .

 اگرچه موج MW و SWبرخلاف امواج FM و تلویزیونی موانع و انحنای زمین را طی میکند . ولی  میتوان چند ایراد آن را چنین برشمرد نخست اینکه برای ارسال امواج آن نیاز به انرژی زیادی است دومین ایراد آن تخریب و تضعیف امواج توسط پارازیتهایی مثل رعد و برق - لامپ مهتابی – لامپ کم مصرف غیر استاندارد – فن تهویه – جارو برقی – دینام ماشین و موتور سیکلت وغیره و سومین ایراد آن میتوان از قوی و ضعیف شدن امواج بر اثر تغییرات جوی نام برد  بطوری که درامواج SW گاهی مواقع ایستگاهی در عرض مدت کوتاهی بصورت متناوب  قوی و ضعیف میشود وحتی گاهی مواقع کاملا قطع میشود . چهارمین ایراد آن کیفیت پایین صدای پخش شده است.

از اموج VLF تا EHF نمیتوانند انحنای زمین و موانعی همچون کوهها را طی کنند. این امواج از جو زمین عبور میکنند و با برخورد به موانع منعکس میشوند .  در کشورهای وسیعی مثل ایران برای ارسال امواج VLF-FM-VHF-UHF به استانهای دیگر در بالای کوهها و برجها و دکلها  با استفاده از تقویت کننده هایی  که به آن رله نیز میگویند  امواج را دریافت و پس از تقویت به نقطه دیگری می فرستند و در آنجا نیز مجددا با یک تقویت کننده دیگر به نقطه بعدی و همانطور ادامه میدهند تا کل مناطق کشور زیر پوشش امواج قرار گیرد.

موج VLF و VHF و UHF که در تلویزیون بکار میرود به کانالهایی بشرح زیر تقسیم شده است .

VLF کانالهای 2 تا 6

VHF کانالهای 7 تا 13

UHFکانالهای 14 تا 83

موج VLF دارای فرکانس پایینی بوده و ایستگاههای تلویزیونی که بر روی این امواج برنامه پخش میکنند معمولا در تابستانها بر اثر تغییرات جوی بمدت های کوتاهی امواجشان به نقاط دوری میرسد بطوریکه گاهی مواقع برای خیلی ها پیش آمده که در زمان جستجوی کانال و یا تنظیم تلویزیون خود شبکه تلویزیونی کشوری همسایه را در وسط تابستان دریافت کرده اند .کیفیت تصویری موج VHFاز VLF بسیار بهتر بوده ولی موج UHF نسبت به هر دو  آنها از کیفیت بسیار بالاتری برخوردار است .

امواج FM  که برای شبکه های رادیویی محلی و شهری از آن استفاده میشود به دلیل فرکانس زیاد آن نسبت به امواج MW و  SWدارای کیفیت صدایی بسیار بالاتر است بطوریکه بطریقه استریو نیز امکان پخش صدا به راحتی وجود دارد. ولی برای پوشش مناطق زیادتر امواج آن همچون امواج تلویزیونی باید در نقاط مرتفع از تقویت کننده ها استفاده کرد.

امواج SHF نیز که دارای فرکانس بسیار بالاتری از تمام موارد گفته شده است  . برای فرستادن امواج آن به مناطق دور از ماهواره استفاده میکنند . ماهواره در واقع تقویت کننده یا رله ای است که بجای گذاشتن آن بالای کوه و برج و دکل در جو زمین در فاصله 300 تا 800 کیلومتری از سطح  زمین قرار میدهند . و با توجه به بلندی محل نصب آن نسبت به کوه و دکل سطح  بسیار بیشتری از مناطق زمین را زیر پوشش خود قرار دهد.

در مورد امواج رادیویی باید به این نکته هم اشاره شود که هر چه فرکانس امواج بیشتر شود ساختمان مدار گیرنده و فرستنده آنها پیچیده تر و دقیق تر میشود . بعنوان مثال درسه انیمیشن فرستنده آموزشی این وبلاگ فرستنده موج MW  کادر آنتن آن که معمولا 85 دور سیم باید به میله فریت پیچیده شود . اگر چند دور بیشتر یا کمتر باشد  و مقادیر خازنها و مقاومتها کمی بالا و پایین شود فرستنده کار خواهد کرد . ولی در فرستنده FM  کار باید دقیق تر انجام شود. و در ساخت فرستنده تصویری VHF بسیار باید دقیقتر مقادیر و واحدها را انتخاب کرد چه بسا در یک مدار فرکانس بالاتر مثل UHF و یا SHF یک واحد و یا یک میلیمتر خطا باعث کار نکردن دستگاه میشود . امواج دیگری نیز هستند در مواردی خصوصی مثل ماهواره های علمی تحقیقاتی  ماهواره های نظامی و هواشناسی و  مخابرات ارتش – آتش نشانی – پلیس و تلفن  بیسیمی خانگی و موبایل و...  بکار میروند.   

 دانلود انیمیشن فرستنده های آموزشی MW و FM و VHF در صفحه برق و الکترونیک