آشنايي با انواع فرستنده و امواج ها

فهرست:
فرستنده هاي راديويي
امواج در راديو
ماهیت امواج رادیویی
کدینگ MPEGII در DVB
نحوه برخورد امواج رادیویی با بافتها
امواج RF در امواج رادیویی
آسایش فیزیک امواج RF
پیشرفتهای قرن بیستم و فرستنده ها

امواج (Waves)
طول موج در فرستنده ها
موجهای صدا
طول موجهای متفاوت
طول موج و بسامد
طيف الكترومغناطيسي
کاربرد امواج ، طول موجهای متفاوت

منبع:
www.uvmeghnatic.com

فرستنده هاي راديويي
با پيشرفت تكنولوژي كه در تمامي زمينه ها تاثيرگذار بوده در ساخت فرستنده هاي راديويي .هم بي تاثير نبوده است .ساخت فرستنده هاي راديويي كه پخش برنامه هاي توليد شده بصورت الكترومغناطيسي را بعهده دارد در مسيري تكاملي به مرحله اي رسيده كه بحث فرستنده هاي راديويي ديجيتال را مطرح ساخته است.

اولين مراحل توليد اين نوع دستگاهها كه تمامي قسمت هاي آن با استفاده از لامپ ساخته شده بود در مراحل مختلف توليدي رو به تكامل رفت كه از مراحل ساخت فرستنده هاي تمامي لامپي به نيمه لامپي و اخيرا بصورت نيمه هادي رسيده و امروزه بحث استفاده از فرستنده هاي راديويي ديجيتال بصورت مطرح استDABياDRM در كشور ما مورد اخير فعلا در حال طرح و بررسي مي باشد ليكن فرستنده هاي نيمه لامپي و نيمه هادي يا به عبارتي تمام ترانزيستوري در تمامي

ايستگاههاي راديويي مورد استفاده واقع شده است البته هنوز هم در بعضي موارد از فرستنده هاي تمام لامپي استفاده مي شود كه به مرور زمان فرستنده هاي نيمه هادي جايگزين آنها مي شوند.اما آنچه در تمامي فرستنده ها مشترك است نحوه عملكرد آنها در روش مدوله كردن مي باشد كه به نوع فرستنده بستگي دارد.است كه در اين كتاب به اصول عملكرد PSM يا PDM روش هاي بكار رفته در عمل مدولاسيون بصورت پوش پول اشاره مي شود كه مورد استفاده واقع PDM فرستنده هاي راديويي نيمه لامپي يا نيمه هادي با روش پوش پول و شده است اگر چه فعداد اين نوع فرستنده ها زياد است به مدل هايي اشاره خواهد شد كه مورد استفاده بيشتري قرار گرفته ضمن اينكه آشنايي با اصول عملكرد فرستنده هاي ديگر را هم شامل خواهد شد .

امواج در راديو
اینکه چه کسی مخترع اصلی رادیو است، که در آن زمان تلگراف بی سیم نامیده می‌شد، مورد اختلاف است. ادعاهایی وجود دارد که ناتان ستابلفیلد رادیو را پیش از تسلا و مارکونی ساخت، اما به نظر می‌رسد که دستگاه وی به جای ارسال رادیویی با ارسال القایی کار می‌کرده است.

انسان بیش از ۱۰۰ سال است که با امواج الکترومغناطیسی آشناست و امروز از آنها به طور وسیعی در زندگی خود استفاده می‌کند و این امواج در یک میدان مغناطیسی و یک میدان الکتریکی عمود بر هم بوجود آمده‌اند. ویژگی بارزشان که آنها را متمایز ساخته این است که برای سیر نیاز به محیط‌ هادی ندارد و در خلا به راحتی حرکت می‌کنند. امواج رادیویی نیز دسته‌ای از این فیزیک امواج هستند.

پایه‌های تئوری انتشار امواج الکترومغناطیسی برای اولین بار توسط جیمز کارل ماکسول در سال ۱۸۷۳م در مقاله‌ای تحت عنوان یک تئوری دینامیک از میدان الکتریکی که به انجمن رویال ارائه شده بود، بیان شد که نتیجه کار وی در طی سالهای بین ۱۸۶۱م تا ۱۸۶۵م بود. در سال ۱۸۹۳م در سنت لوییس میسوری)) ، نیکلا تسلا اولین نمایش عمومی ارتباطات رادیویی را انجام داد.

او در مقابل مؤسسه فرانکلین در فیلادلفیا و انجمن روشنایی الکتریکی ملی اصول ارتباطات رادیویی را به دقت شرح و توضیح داد. تجهیزاتی که او استفاده کرد تمامی اجزایی را که قبل از ساخته شدن تیوب خلا در سیستمهای رادویی وجود داشت، دارا بودند. او بر خلاف مارکونی و دیگران که از کوهیرر استفاده می‌کردند، برای اولین بار از گیرنده‌های مغناطیسی استفاده کرد

در سال ۱۸۹۴م سر الیور لوج نشان داد که می‌توان با استفاده از یک آشکار ساز با نام کوهیرر پیام دادن توسط امواج رادیویی را ممکن ساخت.

این آشکار ساز متشکل از تیوبی پر شده با براده‌های آهن بود که توسط تمیستوکل کالزچی ـ اونستی در فرموی ایتالیا در سال ۱۸۸۴م ساخته شده بود. بعدها ادوارد برنلی از فرانسه و الکساندر پوپوف از روسیه نسخه بهبود یافته‌ای از کوهیرر را ابداع کردند. مردم روسیه ادعا می‌کنند پوپوف که سیستم ارتباطاتی عملیای بر پایه کوهیرر ساخت‏، مخترع رادیو بوده است.

فیزیکدانی هندی با نام جاجدیش چاندرا بوس استفاده از امواج رادیویی را به صورت عمومی در تاریخ نوامبر ۱۸۹۴م در کلکته نمایش داد، اما او مایل به ثبت کارش نبود. در سال ۱۸۹۶م گاگلیلمو مارکونی جایزه آنچه که گاها به عنوان اولین حق ثبت اختراع رادیو در دنیا با شماره (حق ثبت اختراع بریتانیا ۱۲۰۳۹ از آن یاد می‌شود، را دریافت کرد، بهبود در ارسال ضربه‌های الکتریکی و سیگنالها و در نتیجه بهبود دستگاهها.

در سال ۱۸۹۷م در ایالات متحده برخی پیشرفتهای کلیدی در رادیو توسط نیکولا تسلا بوجود آمد و به نام او ثبت شد. در سال ۱۹۰۴م دفتر ثبت اختراع ایالات متحده احتمالا به دلیل پشتیبانهای مالی مارکونی که شامل توماس ادیسون و اندریو کارنجی می‌شد،

تصمیم گرفت که حق ثبت اختراع رادیو را به مارکونی اعطا کند. برخی اعتقاد دارند که دولت ایالات متحده بدین دلیل حق ثبت اختراع را به تسلا نداد که از مجبور شدن به پرداخت حق امتیازی که نیکولا تسلا برای استفاده دولت از حق ثبت اختراعش مطالبه می‌کرد خودداری کند.

در سال ۱۹۰۹م مارکونی به همراه کارل فردیناند براون جایزه نوبل فیزیک را برای تلاشهایی برای ساخت تلگراف بیسیمدریافت کردند. به هرحال کمی بعد از مرگ تسلا در سال ۱۹۴۳م اختراع تسلا (شماره ۶۴۵۵۷۶) توسط دادگاه عالی ایالات متحده به وضع اول بازگشت

. این تصمیم بر این اساس گرفته شده بود که تسلا کارهایی را پیش از حق ثبت مارکونی انجام داده بود. برخی معتقدند که این کار احتمالا به دلایل مالی انجام شده است تا دولت بتواند از پرداخت خساراتی که شرکت مارکونی ادعا می کرد که به دلیل استفاده اختراعش در جریان جنگ اول باید دریافت کند، سر باز زند. برخی حدس می‌زنند که دولت در ابتدا حق ثبت اختراع را به ماکونی داد تا هر گونه ادعای تسلا را برای جبران خساراتش بی اعتبار کند.

مارکونی اولین کارخانه بی سیم را در جهان در خیابان هال ، در چلمسفورد انگلستان در سال ۱۸۹۸م افتتاح کرد و حدود ۵۰ نفر را نیز استخدام کرد. در حوالی ۱۹۰۰م تسلا برج واردنکلیف را افتتاح کرد و شروع به تبلیغ خدمات آن کرد. در سال ۱۹۰۳ ساختمان برج تقریبا کامل شد. نظرات مختلفی وجود دارد که چگونه تسلا قصد داشت به اهداف این سیستم (آنگونه که بیان شده یک سیستم ۲۰۰ کیلو واتی) بی سیم دست یابد. تسلا ادعا کرد که واردنکلیف به عنوان بخشی از سیستم انتقال جهانی ، قابلیت دریافت و ارسال مطمئن چند کاناله اطلاعات ، جهتیابی جهانی ، هماهنگی زمان و یک سیستم جهانی موقعیت را دارا خواهد بود.

اختراع بزرگ بعدی آشکار ساز تیوب خلا بود که توسط تیمی از مهندسین وستینگهاوس ساخته شد. در شب کریسمس سال ۱۹۰۶م ، ریجینالد فسندن (با استفاده از مدار بازز) اولین ارسال صوتی رادیویی را از برنت راک ، ماساچوست انجام داد.

کشتیهای روی دریا امواج ارسال شده‌ای را شنیدند که شامل صدای فسندن در حال نواختن آواز اوه شب مقدس با ویلون و خواندن متنی از انجیل بود. اولین برنامه خبری رادیویی توسط ایستگاه ۸MK در میشیگان در ۳۱ آگوست ۱۹۲۰م ارسال شد. اولین پخش بی سیم منظم برنامه‌های سرگرمی جهان در سال ۱۹۲۲م از مرکز تحقیقاتی مارکونی در ریتل نزدیک چلمسفورد ، انگلستان شروع شد که مکان اولین کارخانه بی سیم نیز بود.
رادیوهای اولیه تمامی توان فرستنده را از طریق یک میکروفن کربنی ارسال می کردند. درحالی که برخی از رادیوها از نوعی تقویت جریان الکتریکی یا باتری استفاده می‌کردند، از اواسط دهه ۱۹۲۰م اکثر انواع گیرنده‌ها دستگاههای کریستالی بودند. در دهه ۱۹۲۰م تیوبهای خلا تقویت کننده منجر به انقلابی در گیرنده‌های رادیویی و فرستنده‌های رادیویی شد. بین سالهای ۱۸۸۶م و ۱۸۸۸م ، هاینریش رودلف هرتز برای اولین بار تئوری ماکسول را از طریق آزمایشاتش تأیید کرد. آزمایشات وی نشان می‌دادند که تشعشعات رادیویی تمامی خواص امواج (که امروزه امواج هرتز خوانده می‌شوند) را دارا هستند، و کشف کرد که معادلات الکترومغناطیس را می‌توان به صورت معادلات مشتقات جزئی بازنویسی کرد که معادلات موج نامیده شد.

ماهیت امواج رادیویی
هر اتم از الکترون و نوترون تشکیل شده است. نوترون و پروتون در مرکز قرار گرفته‌اند و هسته اتم را تشکیل می‌دهند و الکترونها اطراف هسته می‌چرخند. هسته بعضی از اتم‌ها به دلیل پروتونهای آنها خنثی می‌شود. دارای حرکت وضعی هستند. یعنی به دور محور خود می‌چرخند. این نوع حرکت را حرکت اسپنی می‌گویند، که ویژگیهای طبیعی هسته‌ها است. همچنین هسته به دلیل وجود پروتون دارای بار مثبت هست و از هر ذره بارداری که حرکت داشته باشد‌، فیزیک امواج الکترومغناطیس تابش می‌شود.

بطور کلی فیزیک امواج ، از جمله فیزیک امواج الکترومغناطیسی دارای فرکانس هستند. در اینجا فرکانس به معنی تعداد نوسانهای میدان الکتریکی یا مغناطیسی در واحد زمان از هر نقطه از فضا است. اگر نیروی محرکی را با فرکانس یکسان با فرکانس طبیعی نوسانگر بکار ببریم دامنه حرکت نوسانی یعنی حداکثر فاصله‌ای تا نقطه‌ای از موج از مرکز تعادل می‌گیرد افزایش می‌یابد،

که این پدیده را تشدید می‌گویند. امواج رادیو نوعی از تشعشعات الکترومغناطیسی هستند و هنگامی بوجود میآیند که یک شی باردار شده با فرکانسی که در بخش فرکانس رادیویی (RF) طیف الکترومغناطیسی قرار دارد شتاب بگیرد.

این محدوده فرکانس از ده ها هرتز تا چند گیگا هرتز تغییر میکند. تشعشعات الکترومغناطیسی توسط نوسانات میدانهای الکتریکی و مغناطیسی انتشار مییابند و از طریق هوا و نیز خلا به همان خوبی عبور میکنند و نیازی به واسطه انتقال ندارند. در مقابل، دیگر انواع تشعشعات الکترومغن