مبدا عمل الراديو
أصبح الارتباط اللاسلكي ممكنًا بفضل هوائي الارسال وهوائي الاستقبال.
ينبني الارتباط اللاسلكي على انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الهواء. الفيزيائي غوليلمو ماركوني هو الذي يرجع له الفضل في اكتشاف المذياع وذلك لكونه هو من إحداث ثورة في عالم الاتصالات اللاسلكية بعد دراسات وتجارب أجراها على الموجات الكهرومغناطيسية.
في هذا المقال تطرقنا الى شرح مبدا عمل الراديو، ولكن قبل ذلك ولكي يتضح لك المبدا بشكل جيد اليك شرح لبعض المفاهيم الاولية.
مفاهيم
الموجة عبارة عن اضطراب او حركة اهتزازية تنتقل في وسط ما باتجاه وسرعة معينة.
الموجة في الفيزياء هي أحد أشكال انتقال الطاقة، تتحرك الموجات في وسط مادي (باستثناء الموجات الكهرومغناطيسية)، حيث تنتقل فيه الموجات وتنقل الطاقة من مكان إلى آخر بدون إزاحة جزيئات الوسط بشكل دائم، ولكن جزيئات الوسط تتحرك بشكل متعامد أو مواز لاتجاه حركة الموجة حول موقع ثابت.
- التردد هو عدد التذبذبات في الثانية الواحدة. يتم التعبير عن التردد بالهرتز.
- الصوت عبارة عن موجة تنتقل في الهواء بسرعة تصل الى 340 متر في الثانية.
خاصية الموجة
للموجات صفة الدورية، فالموجات تكون عادة تكراراً لنمط ما من الشدة في فترات زمنية متتابعة بفترة فاصلة بينها، ويسمى عدد الموجات المارة في مقطع ما مقسوما على وحدة الزمن، التردد. وتسمى المسافة الأفقية التي تقطعها الموجة الواحدة طول الموجة.
انواع الموجات
يوجد ثلاثة انواع من الموجات
موجة ميكانيكية
وهي الموجات التي تحتاج الى وسط مادي لانتقالها مثل الموجات الصوتية.
الموجة الثقالية.
موجة كهرومغناطيسية
تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ، أي دون الحاجة لتواجد وسط مادي.
يعتبر الضوء وموجات الراديو وأشعة إكس وأشعة غاما أمثلة من الموجات الكهرومغناطيسية. ومن خصائص الموجات الكهرومغناطيسية أنها تنتشر في الفراغ بسرعة الضوء، والذي تقدر سرعته ب 300.000.000 متر في الثانية.
كل مايهمنا في هذا المقال الموجات الكهرومغناطيسية.
تحمل الموجات الكهرومغناطيسية الطاقة لكنها أيضًا قادرة على حمل المعلومات لهذا السبب يتم استخدامها في مجال الاتصال.
مراحل نقل المعلومة الصوتية
لنقل المعلومة الصوتية عبر مكبرات الصوت، يتطلب أن تمر بمجموعة من المراحل لتصل الى المستمع.
يتم اولا استقبال الصوت من قبل الميكروفون ومن ثم يحوله إلى إشارة كهربائية.
يتم بعد ذلك معالجة هذه الإشارة على مراحل ، ثم تنتقل بعد ذلك إلى هوائي المرسل عبر كابل. هذا الهوائي بدوره يحول هذه الاشارة إلى موجة كهرومغناطيسية. ستنتقل هذه الموجات بعد ذلك من هوائي المرسل إلى هوائي المستقبل عبر الهواء.
على جانب هوائي المستقبل تتم عكس العملية، حيث يقوم هوائي المستقبل بتحويل الموجة الكهرومغناطيسية التي وصلت إليه إلى إشارة كهربائية. يتم إرسال هذه الإشارة عن طريق الكابل إلى جهاز الاستقبال ، وستتم معالجتها بواسطة عناصر جهاز الاستقبال والتي ستحولها إلى إشارة صوتية ، وبالتالي يمكن سماعها من مكبرات الصوت.
مبدا عمل الراديو
تنتقل الموجة الصوتية في الهواء حتى تصل الى الميكروفون والذي يكون بمقربة من المذيع.
تمر الموجة الصوتية من الميكروفون لتصطدم بغشاء حساس والذي يكون بدوره متصل بملف. يهتز الغشاء بفعل الموجة الصوتية مما يجعل الملف يهتز، يتم وضع مغناطيس بالقرب من هذا الملف عندما يتحرك الملف بالقرب من المغناطيس يتم خلق جهد كهربائي وبالتالي تيار كهربائي (حسب مبادئ الكهرومغناطيسية). يكون للتيار الكهربائي الناتج نفس تردد الموجة الصوتية.
ثم يتم تحويل الإشارة الصوتية إلى إشارة كهربائية هذا هو دور الميكروفون.
في هذا المستوى نتلقى إشارة ترددها مشابه لتردد صوت مقدم العرض لكن المشكلة تكمن في أن تردد صوت الانسان منخفض جدًا لذلك من الصعب نقلها على شكل موجة كهرومغناطيسية.
لتحقيق ذلك ، يجب القيام بعملية تسمى عملية تضمين الصوت، أي أنه يجب تضمين الاشارة الكهربائية لمنحها ترددًا أعلى مع الحفاظ على المعلومة الصوتية.
الإشارة الكهربائية المضمنة المحصل عليها بعد القيام بعملية التضمين هي صورة إشارة كهربائية منخفضة التردد تم الحصول عليها في البداية.
بمجرد تضمين الإشارة ، يتم إرسالها إلى هوائي المرسل والذي يمر فيه تيار كهربائي متردد يخلق هذا التيار المتردد موجات كهرومغناطيسية تنتقل في الفراغ او الهواء والتي تحتوي على معلومات صوتية.
تنتقل الموجات الكهرومغناطيسية في الهواء بسرعة الضوء والتي تصل الي 300000 كم / ثانية ليتم التقاطها من قبل هوائي المستقبل.
لكي تتمكن من التقاط الإشارة المنبعثة من هوائي المرسل لمحطة الراديو عليك وضع التردد على المحطة التي تريد الاستماع اليها. قيامك بهده العملية تجعل عزل باقي ترددات المحطات الاخرى.
بعد التقاط الموجة الكهرومغناطيسية من قبل هوائي المستقبل تتم العملية العكسية لتلك التي تم إجراؤها في استوديو الراديو.
في جهة الاستقبال (استقبال الموجة الكهرومغناطيسية) تتم عملية إزالة التضمين والتي من خلالها يتم استخلاص الاشارة ذات التردد المنخفض والتي تحوي المعلومة الصوتية.
بعد ازالة التضمين للاشارة نحصل على اشارة كهربائية والتي يتم تحويلها الى مكبر الصوت. مبدا عمل مكبر الصوت هو عكس لمبدا عمل الميكروفون.
ينتقل التيار الكهربائي إلى طرفي الملف المتواجد بداخل مكبر الصوت والمتموضع بالقرب من المغناطيس. يتم بدلك توليد مجالًا كهرومغناطيسيا. هذا المجال يعمل على دفع للخلف والى الامام غشاء مكبر الصوت وبالتالي تنتقل حركة الغشاء بدورها إلى الهواء المحيط.
مخططات استقبال الموجة والارسال
خلاصة عامة
تعليقات
إرسال تعليق