Undele radio poartă prin aer conversaţii, muzică, imagini şi date invizibile, câteodată chiar şi la milioane de kilometri depărtare. Se întâmplă în fiecare zi, în mii de feluri. Chiar dacă undele radio sunt invizibile şi imposibil de detectat de către oameni, ele au schimbat radical societatea umană. Fie că vorbim de aparatele de radio, de telefoanele mobile, de telefoanele fără fir sau alte tehnologii wireless, toate acestea folosesc undele radio pentru a comunica. Iată doar câteva exemple:
• Emisiile de programe radio AM şi FM
• Telefoanele mobile
• Telefoanele fără fir
• Telecomenzile pentru uşa garajului
• Reţelele wireless
• Jucăriile teleghidate
• Emisiile TV
• Receiverele GPS
• Echipamentele radio pentru amatori (Ham radio)
• Comunicaţiile prin satelit
• Echipamentele radio ale poliţiei
• Ceasurile wireless pentru măsurarea activităţilor zilnice
Iar lista poate continua. Chiar şi sistemele radar sau cuptoarele cu microunde se bazează pe unde radio.
Sateliţii de comunicaţii şi navigaţie nu ar putea exista, de asemenea, fără undele radio, la fel şi aviaţia modernă – un avion depinde de o mulţime de sisteme radio diferite. Tendinţa actuală este spre accesul wireless la internet, bazat tot pe unde radio, mult mai convenabil pentru viitor.
În esenţa sa, tehnologia undelor radio este una foarte simplă. Cu doar câteva componente electronice care costă mai puţin de doi dolari se pot construi emiţătoare şi receptoare de unde radio simple. Pe cât de simplă, pe atât de revoluţionară a fost această descoperire pentru universul comunicaţiilor.
Orice sistem radio are două componente:
• Emiţătorul
• Receptorul
Emiţătorul preia un anumit mesaj sau informaţie (poate fi vocea cuiva, imagini, date digitale pentru modem fără fir), îl codifică în unde sinusoidale şi le transmite pe undele radio.
Receptorul captează undele radio şi decodifică mesajul de pe undele sinusoidale. Şi emiţătorul, şi receptorul folosesc antene pentru a radia şi a prinde semnalul.
O undă radio este o undă electromagnetică propagată de o antenă. Undele radio au frecvenţe diferite şi prin reglarea unui receptor pe o frecvenţă anume se poate capta un anumit semnal.
Când ascultaţi un post de radio şi prezentatorul spune „Aici, Radio X – 91,5 FM” înseamnă că semnalul radio transmis este de tip FM (modulaţie în frecvenţă), pe o frecvenţă de 91,5 megahertzi (milioane de cicluri pe secundă). 91,5 megahertzi înseamnă că emiţătorul postului de radio oscilează cu o frecvenţă de 91.500.000 cicluri pe secundă. Toate posturile FM emit în banda de frecvenţe cuprinse între 88 megahertzi şi 108 megahertzi, bandă a spectrului radio folosită exclusiv pentru emisiile acestor staţii.
Radioul AM (modulaţie în amplitudine) are o bandă de frecvenţe cuprinsă între 535 kilohertzi şi 1700 kilohertzi (kilo=mii, deci cu o oscilaţie între 535,000 şi 1 700 000 cicluri pe secundă.)
În modulaţia în frecvenţă (FM), spre deosebire de modulaţia în amplitudine (AM), amplitudinea undei purtătoare este menţinută constantă, dar frecvenţa ei este modificată în conformitate cu variaţiile semnalului audio transmis.
Primul sistem viabil de comunicare radio prin FM – modulaţia în frecvenţă – a fost descris de inventatorul american Edwin Howard Armstrong în 1936. Abia în 1960, radioul FM a luat avânt, datorită calităţii sunetului transmis şi al costului relativ scăzut al echipamentelor pentru staţiile de radiodifuziune FM.
Modulaţia în frecvenţă (FM – unde ultrascurte) are mai multe avantaje faţă de de modulaţia în amplitudine (AM – unde medii şi lungi) utilizată ca formă alternativă de radiodifuziune. Cel mai important dintre aceste avantaje este că un sistem FM are o mai mare independenţă faţă de perturbarea electromagnetică şi electricitatea statică. Diverse perturbări electrice, de exemplu cele cauzate de furtunile cu trăsnete şi de sistemele de aprindere auto, creează semnale radio modulate în amplitudine care sunt receptate ca zgomote (radioparaziţi) de receptoarele AM. Un receptor FM bine conceput nu este sensibil la astfel de perturbări atunci când este reglat la un semnal FM suficient de puternic. De asemenea, raportul semnal/zgomot într-un sistem FM este mult mai mare decât cel al unui sistem AM. În cele din urmă, posturile de radio FM pot opera în benzi de foarte înaltă frecvenţă faţă de posturile AM.
Benzi de frecvenţe radio
• Radiouri AM (pe unde medii şi lungi)- 535 kHz – 1,7 MHz
• Radiourile pe unde scurte – 5,9 MHz – 26,1 MHz
• Radiourile FM (pe unde ultrascurte) – 88 -108 MHz
• Posturi de televiziune – 54 – 88 MHz pentru canalele 2-6; 174 – 220 MHz pentru canalele 7-13
Exemple ale folosirii tehnologiei radio în viaţa de zi cu zi
Un monitor pentru bebeluşi este foarte simplu şi este un exemplu al folosirii tehnologiei radio. Un emiţător este situat în camera copilului iar receptorul este în camera părinţilor, care pot asculta sunetele din camera bebeluşului. În mod normal distanţa de emisie este limitată la o distanţă de 60 m.
Şi telefonul mobil este de fapt un aparat radio, însă unul mult mai sofisticat. Un telefon mobil are şi receptor şi emiţător. Amândouă sunt folosite simultan, unul pentru vorbire iar celălalt pentru ascultare.De asemenea, mobilul poate folosi şi înţelege mai multe sute de frecvenţe şi poate comuta automat frecvenţele pe care operează.
Radiourile pe unde scurte, instrumente de comunicare ce nu lasă „urme” digitale
Într-o epocă în care comunicaţiile sunt dominate de computere şi de Internet, radiourile clasice sunt instrumentele care nu lasă „urme” digitale.
Încă din Al Doilea Război Mondial, aşa-numitele „numbers stations” (radiouri pe unde scurte) transmiteau mesaje codificate cu ajutorul antenelor radio. Aceste transmisii erau ciudate pentru ascultătorii obişnuiţi, dar pentru cei avizaţi conţineau informaţii care au reuşit să schimbe cursul istoriei.
Cele mai simple astfel de staţii erau de fapt emiţătoare radio pe unde scurte care operau în marja 3.000-30.000 de kHz. Ele sunt localizate şi astăzi în foarte multe ţări, dar nimeni nu ştie numărul lor exact. De cele mai multe ori ele transmit şiruri de numere intonate de o voce computerizată. Altele transmit în codul Morse sau pur şi simplu emit diferite tipuri de zgomote.
Unele astfel de staţii au funcţionat decenii la rând şi perioada de apogeu a fost în timpul Războiului Rece. Majoritatea şi-au încetat activitatea după căderea Zidului Berlinului. Există şi astăzi, dar scopul lor nu este făcut public. De altfel, ele nu se conformează licenţelor de emisie, aşadar nu există registre oficiale despre acestea. Din acest punct de vedere, pot fi considerate staţii pirat, dar nu sunt vizate de sancţiuni legale, pentru că de obicei guvernele sunt cele care le folosesc. Mulţi jurnalişti au încercat să desluşească povestea acestor posturi, iar concluzia la care s-a ajuns este că ele sunt dedicate operaţiunilor de spionaj. Chiar şi în era internetului şi a telefoanelor prin satelit, se pare, acestea rămân cel mai bun instrument în acest scop.
Radioul digital sau prin satelit
Cu toţii avem posturile noastre de radio preferate salvate în maşină, pe care le schimbăm în drum spre serviciu sau când călătorim pe distanţe scurte. Dar atunci când ne deplasăm pe distanţe mai mari cu maşina, semnalul începe să se piardă şi să apară paraziţii. Majoritatea semnalelor radio acoperă o rază de 48-64 de kilometri faţă de locul de unde sunt emise.
Există însă un tip de radio care permite transmisia neîntreruptă a semnalului până la o distanţă de 35.000 de kilometri. Este vorba despre radioul digital, cu emisie prin satelit. Companiile XM Satellite Radio şi Sirius Satellite Radio au început să folosească această tehnologie încă din anii 2000, iar în 2008 au fuzionat într-o singură companie care are acum aproape 18 milioane de abonaţi în SUA. Pentru 12,95dolari pe lună, ei au acces la 170 de canale de muzică şi ştiri, cu o calitate a sunetului impecabilă. Producătorii de maşini au instalat în ultimii ani astfel de aparate la unele modele şi pe piaţă au apărut diferite receptoare portabile de radio prin satelit. Acestea operează în bandă de până la 2.3 GHz.
Cum se poate construi cel mai simplu receptor AM
În cazul unui semnal AM puternic, putem crea un radioreceptor simplu folosind doar două componente electronice şi nişte fire. Procesul este extrem de simplu, iată de ce avem nevoie:
• O diodă (un LED) – putem cumpăra o diodă cu mai puţin de un leu de la magazinele de electrotehnică
• Două bucăţi de fir electric – avem nevoie de aproximativ 15-20 m de fir electric
• O mică ţepuşă din metal înfiptă în pământ
• O pereche de căşti cu impedanţă mare; de obicei funcţionează şi cu căşti mai mici, gen mp3 player
Dacă există semnal AM destul de puternic, vom face următoarele:
Înfigem ţepuşa din metal în pământ sau cautăm ceva din metal deja înfipt. Luăm un fir de aproximativ 3 m şi legăm un capăt de această pământare.
Ataşăm dioda de celălalt capăt al firului. Luăm un alt fir de 3-6 m şi îl conectăm la celălalt capăt a diodei. Acest fir este antena. Agaţăm firul de un pom, dar ne asigurăm că nu atinge pământul. Conectăm cele două fire de la cască la câte un capăt a diodei.
Acum, dacă punem căştile la urechi, vom auzi emisia radio cea mai puternică din zonă. Acest sistem este cel mai simplu aparat radio posibil. Nu va funcţiona dacă suntem prea departe de sediul postului de radio, dar demonstrează principiile unui receptor foarte simplu.
Cum funcţionează: Firul electric care este antena recepţionează toate tipurile de semnale radio, dar cel mai puternic semnal le acoperă pe cele mai slabe în acest caz. Din această cauză nu mai este nevoie de tuner (reglaj). Deoarece eşti aproape de staţia de emisie, antena ta recepţionează şi semnale electrice puternice, atât de puternice încât poate furniza curent şi pentru căşti. Astfel nu mai ai nevoie nici de amplificator. Dioda este detectorul pentru semnalul AM în acest sistem. Poţi extinde puţin acest model de radio adăugând un capacitor (condensator) şi inductor, ceea ce îţi va permite acordarea mai multor frecvenţe, deci prinderea mai multor posturi de radio.
