ทำความเข้าใจว่าวิทยุ AM / FM ทำงานอย่างไร

วิทยุอาจดูเหมือนมหัศจรรย์ แต่ก็เป็นเรื่องง่ายที่จะเข้าใจ

ทุกครั้งที่เราบางคนพัฒนาความตระหนักโดยธรรมชาติว่าวิทยุ AM / FM รู้สึกเหมือนเวทมนตร์บริสุทธิ์ เมื่อคุณเปิดวิทยุคุณจะได้ยินเสียงเพลงหรือความบันเทิงด้านเสียงอื่น ๆ ที่ออกอากาศจากแหล่งที่อยู่ห่างออกไปนับร้อยหรือหลายพันไมล์! น่าเศร้าที่มันไม่ใช่เรื่องมหัศจรรย์จริงๆ ในความเป็นจริงการรับวิทยุเป็นสิ่งที่ง่ายมากที่จะเข้าใจเมื่อคุณเข้าใจถึงวิธีการสร้างและเผยแพร่คลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุคืออะไร?

คุณอาจคุ้นเคยกับ AM ซึ่งหมายถึง Amplitude Modulation และ FM ซึ่งหมายถึง Frequency Modulation วิทยุ AM และ FM ถูกส่งผ่านทางอากาศผ่านคลื่นวิทยุซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยรังสีแกมมารังสีเอกซ์รังสีอัลตราไวโอเลตแสงที่มองเห็นได้อินฟราเรดและไมโครเวฟ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่รอบตัวเราทุกที่ในความถี่ที่ต่างกัน คลื่นวิทยุมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกับคลื่นแสง (เช่นการสะท้อนโพลาไรซ์การเลี้ยวเบนการหักเห) แต่อยู่ที่ความถี่ที่ดวงตาของเราไม่ไวต่อ

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดจาก กระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ซึ่งเป็นพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าและ / หรือเทคโนโลยีในบ้านและที่อยู่อาศัยของเราตั้งแต่เครื่องซักผ้าจนถึงโทรทัศน์ไปจนถึง อุปกรณ์เคลื่อนที่ ของเรา ในสหรัฐอเมริกากระแสสลับทำงานที่ 120 โวลต์ที่ 60 Hz ซึ่งหมายความว่ากระแสสลับ (ทิศทางการเปลี่ยนแปลง) ในลวด 60 ครั้งต่อวินาที ประเทศอื่นใช้ความถี่ 50 Hz เป็นมาตรฐาน ถึงแม้ทั้ง 50 และ 60 Hz จะถือว่าเป็นความถี่ที่ต่ำ แต่กระแสไฟฟ้าสลับยังคงสร้างระดับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในระดับพื้นฐาน (EMR) ซึ่งหมายความว่าบางส่วนของพลังงานไฟฟ้าหนีไฟและถูกส่งผ่านไปในอากาศ ยิ่งความถี่ของการไฟฟ้ามีมากเท่าใดพลังงานที่มากขึ้นซึ่งสามารถหลุดพ้นจากสายไฟออกสู่ที่โล่ง ดังนั้นรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงสามารถอธิบายได้อย่างละเอียดว่า "กระแสไฟฟ้าในอากาศ"

แนวคิดเรื่องการปรับ

ไฟฟ้าในอากาศเป็นอะไร แต่เสียงสุ่ม จะกลายเป็นสัญญาณที่เป็นประโยชน์ที่ส่งข้อมูล (เพลงหรือเสียง) ก่อนอื่นจะต้องมีการมอดูเลตและการปรับสัญญาณเป็นพื้นฐานสำหรับสัญญาณวิทยุ AM และ FM นั่นคือวิธีที่คำว่า AM และ FM เกิดขึ้นเนื่องจาก AM หมายถึงการมอดูเลตแอมพลิจูดและ FM ย่อมาจากการมอดูเลตความถี่

อีกคำหนึ่งสำหรับการปรับคือการเปลี่ยนแปลง รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าต้องได้รับการปรับหรือเปลี่ยนเพื่อเป็นประโยชน์ในการส่งสัญญาณวิทยุ หากไม่มีการมอดูเลตจะไม่มีข้อมูลใด ๆ นำมาใช้โดยสัญญาณวิทยุ การปรับเปลี่ยนเป็นแนวคิดที่เข้าใจง่ายโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากเป็นสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา ความรู้สึกของเราในการมองเห็นเป็นตัวอย่างที่ดีในการอธิบายว่าการปรับตัวทำงานอย่างไร คุณสามารถมีกระดาษเปล่า ๆ ไว้ในมือ แต่ก็ไม่มีประโยชน์จนกว่าจะกลายเป็นสิ่งที่ถูกปรับหรือเปลี่ยนไปในทางที่มีความหมาย บางคนอาจต้องเขียนหรือเขียนลงบนกระดาษเพื่อสื่อสารข้อมูลที่เป็นประโยชน์

ความรู้สึกของการได้ยินเป็นอีกหนึ่งตัวอย่างที่สำคัญ อากาศที่ว่างเปล่าต้องได้รับการปรับหรือเปลี่ยนโดยใช้เพลงหรือเสียงหรือเสียงเพื่อให้เป็นประโยชน์ เช่นเดียวกับชิ้นส่วนของกระดาษโมเลกุลที่สร้างขึ้นเป็นอากาศยานสำหรับข้อมูล แต่ไม่มีข้อมูลที่เป็นจริงบนกระดาษหรือเสียงในอากาศคุณไม่มีอะไรเลย ดังนั้นเมื่อพูดถึงการออกอากาศทางวิทยุคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (ไฟฟ้าในอากาศ) ต้องถูกปรับด้วยข้อมูลที่ต้องการเพื่อส่ง

วิทยุกระจายเสียง AM

วิทยุ AM ใช้การมอดูเลตแอมพลิจูดและเป็นรูปแบบที่ง่ายที่สุดของการออกอากาศทางวิทยุ เพื่อทำความเข้าใจการมอดูเลตแอมพลิจูดให้พิจารณาการกระจายเสียงสัญญาณ (หรือคลื่น) คงที่ที่ 1000 kHz ในแถบ AM แอมพลิจูด (หรือความสูง) ของสัญญาณคงที่จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงหรือยกเลิกการมอดูเลตจึงไม่มีข้อมูลที่เป็นประโยชน์ สัญญาณคงที่นี้จะสร้างเสียงเฉพาะจนกว่าจะมีการปรับข้อมูลเช่นเสียงหรือเพลง การรวมกันของสองผลลัพธ์ในการ เปลี่ยนแปลงความกว้าง ของ ความแรง ของสัญญาณคงที่ซึ่งจะเพิ่มขึ้นและลดลงในสัดส่วนโดยตรงกับข้อมูล เฉพาะความถี่ที่มีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากความถี่คงที่ตลอดเวลา

วิทยุ AM ในอเมริกาดำเนินการในช่วงความถี่ตั้งแต่ 520 kHz ถึง 1710 kHz ประเทศและภูมิภาคอื่น ๆ มีช่วงความถี่ต่างกัน ความถี่ที่เฉพาะเจาะจงเรียกว่า ความถี่ของผู้ให้บริการ ซึ่งเป็นพาหนะที่มีการส่งสัญญาณที่แท้จริงจากเสาอากาศออกอากาศไปยังเครื่องรับสัญญาณ

วิทยุ AM มีข้อดีของการส่งผ่านความแตกต่างมากขึ้นมีสถานีมากขึ้นในช่วงความถี่ที่กำหนดและสามารถรับได้ง่ายโดยผู้รับ อย่างไรก็ตามสัญญาณ AM จะอ่อนแอต่อ สัญญาณรบกวนและการรบกวนที่เป็นรูปธรรม เช่นในช่วงเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากฟ้าผ่าก่อให้เกิดเสียงดังขึ้นมาจากเครื่องรับสัญญาณ AM วิทยุ AM ยังมีช่วงเสียงที่ จำกัด มากตั้งแต่ 200 Hz ถึง 5 กิโลเฮิร์ทซึ่งจำกัดความสามารถในการใช้งานวิทยุพูดคุยและไม่ค่อยมีต่อดนตรี และเมื่อพูดถึงเพลงสัญญาณ AM มีคุณภาพเสียงต่ำกว่า FM

วิทยุกระจายเสียง

วิทยุ FM ใช้การมอดูเลตความถี่ เพื่อทำความเข้าใจการมอดูเลตความถี่ให้พิจารณาสัญญาณที่มีความถี่และความกว้างคงที่ ความถี่ของสัญญาณไม่เปลี่ยนแปลงหรือไม่มีการมอดูเลตดังนั้นจึงไม่มีข้อมูลที่เป็นประโยชน์ แต่เมื่อข้อมูลได้รับการแนะนำให้รู้จักกับสัญญาณนี้ผลการรวมกันในการ เปลี่ยนแปลงความถี่ ซึ่งเป็นสัดส่วนโดยตรงกับข้อมูล เมื่อความถี่มีการปรับระหว่างต่ำและสูงเพลงหรือเสียงจะถูกส่งโดยความถี่ของผู้ให้บริการ แต่เฉพาะความถี่ที่เปลี่ยนแปลงไป; ความกว้างคงที่ตลอดเวลา

วิทยุ FM ทำงานในช่วงตั้งแต่ 87.5 MHz ถึง 108.0 MHz ซึ่งเป็นความถี่ที่สูงกว่าวิทยุ AM ช่วงระยะทางสำหรับการส่งผ่านคลื่นความถี่วิทยุจะมี จำกัด มากกว่า AM ซึ่งโดยปกติจะน้อยกว่า 100 ไมล์ อย่างไรก็ตามวิทยุ FM เหมาะกับดนตรีมากขึ้น ช่วงความถี่ที่สูงขึ้นตั้งแต่ 30 Hz ถึง 15 kHz จะให้คุณภาพเสียงที่เราชอบฟังและเพลิดเพลิน แต่เพื่อให้มีพื้นที่ครอบคลุมมากขึ้นการส่งผ่านคลื่นวิทยุจะต้องมีสถานีเพิ่มเติมเพื่อส่งสัญญาณต่อไป

การออกอากาศในระบบ FM ยังทำได้โดยทั่วไปในรูปแบบสเตอริโอซึ่งสถานีวิทยุบางแห่งก็สามารถออกอากาศสัญญาณสเตอริโอได้เช่นกัน และแม้ว่าสัญญาณ FM จะอ่อนแอต่อสัญญาณรบกวนและสัญญาณรบกวนน้อยกว่าพวกเขาจะถูก จำกัด ด้วยอุปสรรคทางกายภาพ (เช่นตึกเนิน ฯลฯ ) ซึ่งส่งผลต่อการรับสัญญาณโดยรวม นี่คือเหตุผลที่คุณสามารถรับสถานีวิทยุบางแห่งได้ง่ายกว่าในบางพื้นที่ไม่ว่าจะเป็นภายในบ้านหรือในเมือง