עקרונות תקשורת רדיו
התקשורת אלחוטית ובתוכה תקשורת הרדיו הופיעו ביחד עם גילוי האלקטרון והמצאת שפופרת קרן קתודה, במאה ה-19. ראשית, הועברו אותות הרדיו על ידי אותות הטלגרף (קוד מורס) רק לאחר מספר שנים התחילו להשתמש באפנון גלים. ניסוי זה מדגים את עקרונות תקשורת הרדיו, נבחן לדוגמא כיצד מידע קולי מועבר על ידי תחנות רדיו רבות במקביל והמאזין בוחר את התחנה הרצויה לו, כיצד פועלת אנטנה קולטת ובמה תלויה עצמת האות המקלט.
רקע תיאורטי
העקרונות הבסיסיים של תקשורת הרדיו הם מודולציה (איפנון) ודמודולציה (גילוי). מודולציה היא קידוד של מידע על גבי גל נושא, בפועל, זהו שינוי של אחת מתכונות גל הנושא כמו, אמפליטודה, תדר או פאזה. איור 1 ממחיש שתי צורות איפנון כאשר שינוי אמפליטודת גל הנושא בהתאם לאמפליטודת האות המשודר הוא אפנון משרעת - AM (Amplitude modulation) (איור 1-3) . איור 1-4 מציג דרך נוספת לאיפנון, על ידי שינוי בתדר הגל בהתאם לאות המועבר, שיטה זו נקראת איפנון תדר- FM Frequency modulation)).
בשידור רדיו, בתחנה המשדרת מבוצע אפנון לתדר גבוה בהתאם למידע הקולי שרוצים לשדר. התחנה המשדרת מטמיעה את המידע בגלים אלקטרומגנטיים, המתפשטים במרחב. מקלט הרדיו קולט את הגלים המאופננים באמצעות אנטנה. המאזין מבצע דמודולוציה לגלים האלקטרומגנטיים, הוא יכול להאזין למידע הקולי שמאופנן בהם באמצעות המרה של הגלים לגלי קול. התהליך מתחיל בתחנה המשדרת, שם משתמשים במיקרופון כדי להפוך את האות הקולי לאות חשמלי. האות החשמלי הזה הוא המתח המשמש לאפנון המשרעת או התדר של הגל הנושא בתדר גבוה (ציור 1). המתח המאופנן עובר לאנטנה המשדרת והיא הופכת אותם למקור לגלים אלקטרומגנטיים. האות נקלט באנטנה הקולטת, המאזין מכוון את מעגל התהודה של המקלט לתדר התחנה הרצויה. בגלל אפקט התהודה, האות של התחנה המבוקשת גדול במתחו יחסית לתחנות האחרות. אות זה מגבירים ומבצעים עליו מיצוי האות (דמודולציה). האות החשמלי המתקבל כעת מוגבר פעם נוספת ומועבר לרמקול. כעת כל הנותר הוא להקשיב לתכנית של התחנה הנבחרת או לחפש תחנה אחרת. תרשים 2 מתאים למקלט הפשוט ביותר - מקלט הגברה ישיר.
מדוע צריך להמיר את גלי הקול לגלים אלקטרומגנטים ואי אפשר ישירות להעביר לאנטנה מתח חשמלי בתדר של קול נשמע לצורכי שידור? ראשית, תדרי הקול הנשמע מתאימים לגלים באורך גל ארוך מאוד. וכדי שהשידור יהיה אפקטיבי גודל האנטנה חייב להיות בסדר הגודל של אורך הגל אותו משדרים. לכן שידור ישיר של גלים אלקטרומגנטיים בתחום השמע (נמוכים מאד) פשוט בלתי אפשרי. הסיבה השנייה היא שאם כל התחנות היו משדרות גלים בתדרי השמע, לא היינו יכולים לבחור את תחנת השידור הרצויה. ע"י שימוש באפנון, לכל תחנה יש תדר נושא ייחודי וכך תחנות שונות לא מפריעות אחת לשניה. מכיוון שהתדרים גבוהים, הרי שניתן באותו אזור להקצות לתחנות רבות תדרי נושא.
