Radio AM/FM może poczuć się jak czysta magia. Włącz radio i słuchaj muzyki, programów typu talk-show lub innej rozrywki audio nadawanej ze źródła znajdującego się setki, jeśli nie tysiące kilometrów od nas. Ale radio to nie magia. To prosty, choć fascynujący proces. Oto spojrzenie na sposób tworzenia i transmisji fal radiowych.
Co to są fale radiowe?
AM oznacza modulację amplitudy, a FM oznacza modulację częstotliwości. Zarówno programy radiowe AM, jak i FM są transmitowane w powietrzu za pomocą fal radiowych, które są częścią szeregu fal elektromagnetycznych, które obejmują promienie gamma, promienie rentgenowskie, promienie ultrafioletowe, światło widzialne, podczerwień i mikrofale.
Fale elektromagnetyczne są wszędzie, wszędzie, o różnych częstotliwościach. Fale radiowe mają właściwości podobne do fal świetlnych (takie jak odbicie, polaryzacja, dyfrakcja i załamanie), ale fale radiowe występują na częstotliwości, na którą twoje oczy nie są wrażliwe.
Fale elektromagnetyczne są generowane przez prąd zmienny (AC), energię elektryczną używaną do obsługi większości technologii w Twoim domu i życiu, od pralek, przez telewizory, po urządzenia mobilne.
W Stanach Zjednoczonych prąd przemienny działa pod napięciem 120 V przy 60 Hz. Oznacza to, że prąd zmienia się (zmienia kierunek) w przewodzie 60 razy na sekundę. Inne kraje stosują 50 Hz jako standard.
Chociaż zarówno 50, jak i 60 Hz są uważane za stosunkowo niskie częstotliwości, prądy przemienne generują podstawowy poziom promieniowania elektromagnetycznego (EMR). Oznacza to, że część energii elektrycznej ucieka z przewodu i jest przenoszona w powietrze.
Im wyższa częstotliwość prądu, tym więcej energii udaje się wydostać z przewodu na otwartą przestrzeń. To dlatego promieniowanie elektromagnetyczne jest czasami luźno opisywane jako „elektryczność w powietrzu”.
Koncepcja modulacji
Elektryczność w powietrzu to przypadkowy szum. Aby przekształcić się w użyteczne sygnały, które przekazują informacje (muzykę lub głos), energia elektryczna musi być najpierw modulowana. Dlatego modulacja jest podstawą dla sygnałów radiowych AM i FM.
Innym słowem na określenie modulacji jest zmiana. Promieniowanie elektromagnetyczne musi być modulowane lub zmieniane, aby było użyteczne jako transmisja radiowa. Bez modulacji sygnał radiowy nie może przenosić informacji.
Jeśli chodzi o transmisje radiowe, promieniowanie elektromagnetyczne (elektryczność w powietrzu) musi być modulowane informacjami, które mają zostać wysłane.
Aby lepiej zrozumieć pojęcie modulacji, pomyśl o wizji. Czysta kartka papieru jest bezużyteczna, dopóki nie zostanie zmodulowana lub zmieniona w jakiś znaczący sposób. Aby przekazać przydatne informacje, musisz pisać lub rysować na papierze.
Audycje radiowe AM
Radio AM wykorzystuje modulację amplitudy, najprostszą formę transmisji radiowej. Aby zrozumieć modulację amplitudy, pomyśl o stałym sygnale (lub fali) nadawanym z częstotliwością 1000 kHz w paśmie AM. Amplituda (lub wysokość) stałego sygnału jest niezmienna lub niemodulowana, więc nie zawiera żadnych użytecznych informacji.
Ten stały sygnał wytwarza tylko szum, dopóki nie zostanie zmodulowany informacjami, takimi jak głos lub muzyka. Ta modulacja powoduje zmianę siły amplitudy stałego sygnału, która wzrasta i maleje wprost proporcjonalnie do informacji. Zmienia się tylko amplituda. Częstotliwość pozostaje stała.
Radio AM w obu Amerykach działa w zakresie częstotliwości od 520 kHz do 1710 kHz. Inne kraje i regiony mają różne zakresy częstotliwości. Określona częstotliwość jest znana jako częstotliwość nośna, która jest pojazdem, przez który rzeczywisty sygnał jest przenoszony z anteny nadawczej do tunera odbiorczego.
Radio AM nadaje na większe odległości. Posiada więcej stacji w danym zakresie częstotliwości i może być łatwo odebrany przez odbiorniki. Jednak sygnały AM są bardziej podatne na zakłócenia i zakłócenia statyczne, na przykład podczas burzy. Elektryczność generowana przez piorun wytwarza skoki szumów, które wychwytują tunery AM.
Radio AM ma również ograniczony zakres dźwięku, od 200 Hz do 5 kHz, co czyni go lepszym dla talk-radia niż dla muzyki. W przypadku muzyki sygnały AM mają niższą jakość dźwięku niż FM.
Audycje radiowe FM
Radio FM wykorzystuje modulację częstotliwości. Aby zrozumieć modulację częstotliwości, rozważ sygnał o stałej częstotliwości i amplitudzie. Częstotliwość sygnału jest niezmienna lub niemodulowana, więc nie zawiera żadnych przydatnych informacji.
Kiedy wprowadzasz informacje do tego sygnału, następuje zmiana częstotliwości wprost proporcjonalna do informacji. Gdy częstotliwość jest modulowana między niską a wysoką, częstotliwość nośna transmituje muzykę lub głos. W rezultacie zmienia się tylko częstotliwość. Amplituda pozostaje stała przez cały czas.
Radio FM działa w zakresie od 87,5 MHz do 108,0 MHz, wyższym zakresie częstotliwości niż radio AM. Zasięg transmisji FM jest bardziej ograniczony niż AM, zwykle mniej niż 100 mil.
Jednak radio FM lepiej nadaje się do słuchania muzyki. Wyższy zakres pasma od 30 Hz do 15 kHz zapewnia jakość dźwięku, którą lubimy i którą preferujemy. Aby uzyskać większy zasięg, transmisje FM wymagają dodatkowych stacji do dalszego przenoszenia sygnałów.
Transmisje FM są zwykle nadawane w stereo (kilka stacji AM może również nadawać sygnały stereo). Chociaż sygnały FM są mniej podatne na hałas i zakłócenia, fizyczne bariery, takie jak budynki i wzgórza, mogą je ograniczać i wpływać na ogólny odbiór.
Dlatego możesz łatwiej odbierać niektóre stacje radiowe w niektórych miejscach niż inne lub dlatego tracisz stacje podczas jazdy przez różne obszary.
