preskoči na sadržaj

Radio – kutija koja govori

Ljudi su s divljenjem slušali prve radioemisije iz udaljenih gradova. No danas smo se toliko navikli na radiotehniku da se ne čudimo ni kad čujemo astronauta kako se javlja zemaljskoj kontroli. Radiovalovi su vrsta zračenja koje ima električna i magnetska svojstva.


Teoriju širenja elektromagnetskih valova prvi je objasnio britanski znanstvenik James Clerk Maxwell 1864. godine, a te rezultate je eksperimentalno potvrdio dvadesetak godina kasnije njemački fizičar Heinrich Hertz.

On je 1887. godine javno demonstrirao odašiljanje i prijem radiovalova. Odašiljač koji je koristio proizvodio je električnu struju i moglo ga se kratko spojiti tako da struja brzo promijeni smjer odnosno u jednom trenutku postane izmjenična.

Zbog nagle promjene smjera struje na paru metalnih ploča su se emitirali radiovalovi koje je Hertz mogao detektirati prijemnikom udaljenim oko tri metra. Prijemnik je bio vrlo jednostavan – žica savijena u kružnicu tako da su se krajevi gotovo dodirivali. U mračnoj sobi mogla se tako vidjeti iskra koja bi skočila s jedne na drugu stranu žice svaki put kad bi Hertz uključio odašiljač. Radiovalovi koji su tako nastajali stvarali bi u žici električnu struju koja je kao iskra preskakala razmak između krajeva.

Bežična telegrafija

Hertzovi radovi zainteresirali su mnoge znanstvenike i inženjere, među kojima je jedan od najvažnijih naš Nikola Tesla, no najviše komercijalnog uspjeha u razvoju radiotehnike imao je Talijan Guglielmo Marconi. U lipnju 1896. godine Marconi je patentirao prvi upotrebljiv bežični telegrafski sustav. Njime su se kao i običnim telegrafom mogle slati poruke na daljinu pomoću kratkih i dužih signala – crtica i točkica Morseove abecede. Prednost slanja tih signala radiovalovima je da nije bilo potrebno imati žicu između odašiljača i prijemnika, pa se iz tog razloga sva radiooprema na početku nazivala bežičnom.

Marconi je počeo svoje eksperimente 1894. godine u vili svog oca u Bologni, gdje je konstruirao odašiljač i prijemnik. Kao i Hertz, i on je koristio odašiljače s iskrom, no za prijem radiovalova koristio je uređaj koji se naziva koherer.

Koherer je izumio 1890. godine Edouard Branley s Katoličkog sveučilišta u Parizu. Uređaj se sastoji od staklene cijevi ispunjene metalnim prahom. Električni otpor između krajeva cijevi bio je visok pa između krajeva cijevi nije tekla struja. No u prisustvu radiovalova električni otpor bi naglo pao te bi struja mogla poteći kroz prah, aktivirajući tako zvonce ili zvučnik koji je onda prenosio radiosignale.

Kad je Marconi imao pouzdan sustav koncentrirao se na povećanje dometa. U početku je slao i primao signale na udaljenost od samo nekoliko metara, no ubrzo je savladao prijenos na udaljenost od nekoliko kilometara. To je značilo da se njegova oprema mogla korisno upotrijebiti u telegrafiji te se Marconi obratio talijanskoj vladi tražeći financijsku pomoć kako bi nastavio sa svojim istraživanjima. Budući da je dobio negativan odgovor, Marconi je otišao u Englesku. U Londonu je 1896. godine postavio telegrafsku vezu između nekoliko zgrada a sljedeće godine je uspostavio 13 kilometara dugu vezu preko Bristolskog kanala.

Iste godine je engleski fizičar Oliver Lodge uveo princip sintonije, što danas nazivamo oscilator. Električni krug koji sadrži kondenzator i zavojnicu koristio se za regulaciju broja promjena smjera struje u odašiljaču, a time i broja radiovalova koji se stvaraju. Drugim riječima, titrajni krug određivao je frekvenciju radiovalova. U prijemniku je drugi titrajni krug služio da registrira valove određene frekvencije. To je značilo da je nekoliko bežičnih telegrafa moglo raditi istovremeno a da ne smetaju jedan drugome. Uskoro je i Marconi počeo koristiti taj princip u svojoj opremi.

Kontinentalne veze

Do 1899. godine Marconi je slao signale na udaljenost do 50 kilometara  pa nije bio problem premostiti kraću udaljenost preko kanala La Manchea do Francuske. No njegov najveći trenutak bio je u prosincu 1901. kad su radiovalovi premostili Atlantski ocean. U St. Johnu na Newfoundlandu primio je signal koji je poslan s njegove odašiljačke stanice u Engleskoj u Cornwallu, udaljenoj 3000 kilometara. Kao rezultat te demonstracije mnogo je brodova brzo bilo opremljeno bežičnim telegrafskim uređajima kako bi bili u kontaktu sa svojim lukama i mogli pozvati pomoć u slučaju nesreće.

I dok je bežična telegrafija uzimala sve više maha, kanadski je fizičar Reginald Fessenden rješavao je drugi problem. Bio je to razvoj bežične telefonije – prijenos zvukova, a ne samo signala.

Bežična telefonija

Koncept na kome se zasnivala bežična telefonija bio je korištenje mikrofona da bi se modulirala odnosno promijenila frekvencija odaslanog radiovala. Fessenden je počeo sa slanjem signala na kratke udaljenosti već oko 1900. godine.

Neki prijemnici u to doba već su imali detektore koji su proizvodili zvuk u slušalicama pa su telegrafisti mogli čuti crtice i točkice dolaznog telegrafskog signala. Zamislite si njihovo iznenađenje kad su na božićnu večer 1906. godine čuli Fessendena kako svira violinu i pjeva pjesme. Kad je pustio gramofonsku ploču s Handlovim Largom, postao je i prvi disk-jockey. Na njegov zahtjev, telegrafisti na brodovima javili su i potvrdili da su čuli njegovo emitiranje.

Elektronsko vrijeme

Tadašnji odašiljači davali su slab signal koji je u pozadini imao puno pucketavih šumova. Zbog toga je Fessenden u kasnijim eksperimentima koristio alternator (generator izmjenične struje) koji je bio konstruiran tako da je proizvodio izmjeničnu struju visokih frekvencija koje su bile potrebne za odašiljač. No u to vrijeme su razvijene prve elektronke ili vakuumske elektronske cijevi. To je uskoro dovelo do pojave novih tehnika bežičnog odašiljanja i prijema signala te do ubrzanog razvoja tehničkog područja koje danas nazivamo elektronika.

Triodu (elektronsku cijev s tri elektrode) razvio je Amerikanac Lee de Forest 1906. godine. Takve elektronke mogle su se koristiti u odašiljaču za stvaranje čistog radijskog frekvencijalnog signala ili vala nosioca, njegovu modulaciju sa zvučnim signalom te za pojačanje moduliranog vala nosioca prije antene s koje se odašilje.

Elektronske cijevi su se mogle koristiti u prijemniku za pojačanje signala koji je antena prijemnika uhvatila, odvajanje zvučnog signala od vala nosioca te pojačanje zvučnog signala prije slušalica ili zvučnika.

Radiodifuzija

Trebalo je vremena da se elektronska tehnika razvije i postane praktična, pa su prve elektronske cijevi bile skupe. Stoga su ljudi, kad je počelo emitiranje radioemisija u 1920-im godinama, slušali program kroz slušalice spojene na jednostavan kristalni detektor. U slušalicama je elektromagnet djelovao na tanku metalnu pločicu nazvanu membrana. Električni signali koji su prolazili kroz slušalice djelovali su na magnet te je zbog njih membrana titrala.

Većina kristalnih detektora odvajala je zvučnu komponentu iz primljenog signala pomoću kristala galenita (olovo-sulfida) i oštre žice koja se zvala „mačji brk“. Kad se žica tako postavila da je dodirivala osjetljivo mjesto na kristalu, njihov spoj je djelovao kao ispravljač ili dioda.

Dopuštao je struji da teče samo u jednom smjeru. Prolazak primljenog signala direktno kroz slušalice nije davao nikakav zvuk jer se membrana nije mogla gibati onako brzo kao što se mijenjao smjer struje primljenog signala kroz magnet. Čim bi se počela gibati u jednom smjeru, već bi je magnet gurao u suprotni, tako da se zapravo nije ni gibala.

No kad je bila spojena dioda u električni krug, na membranu su djelovali samo brzi signali iz jednog smjera struje te je zbog toga membrana mogla pratiti relativno spore promjene intenziteta zvučnog signala. Zbog toga se u slušalicama reproducirao odaslani zvučni signal.

Takvi kristalni detektori imali su izvanredno čist zvuk, a nisu trebali niti baterije odnosno neki drugi sistem napajanja. Energija koja je proizvodila zvuk dolazila je direktno iz radiovalova koje je hvatala žičana antena. No to je značilo da je bila potrebna vrlo duga žica za antenu da bi se mogao čuti slab signal udaljenih radiostanica.

Drugi nedostatak kristalnih detektora bio je loša selektivnost. Zavojnica ili kondenzator u oscilirajućem krugu detektora podešavali su se da bi se odabrala odgovarajuća stanica. Takav jednostavni krug nije mogao potpuno odvojiti signale na bliskim frekvencijama. To je postojao sve veći problem kako se broj radiostanica povećavao.

Promjene kojima se povećavala selektivnost dovele su do smanjenja osjetljivosti – zvuk je bio tiši. No pojavljivanje pojačala koja su koristila elektronske cijevi za pojačanje signala riješilo je te probleme. Uređaji su mogli biti rađeni s vrlo visokom selektivnošću i osjetljivošću. Zvuk na zvučnicima mogao je biti dovoljno glasan da ga svatko u prostoriji može jasno čuti.

Tehnike modulacije

Radiostanice koje emitiraju na srednjim i dugim valnim duljinama koriste tehniku amplitudne modulacije (AM). To znači da zvučni signal modulira ili mijena amplitudu odnosno snagu radiofrekventnog vala nositelja. Takvi signali podložni su električnim smetnjama od oluja ili različitih električnih uređaja u kući. To je stoga što se impulsi smetnji dodaju na radiosignal. Ukupna promjena u amplitudi prima se u radioprijemniku pa se uz zvučni signal može čuti pucketanje  ili šum.

Taj problem može se riješiti ako se koristi frekvencijska modulacija (FM) u kojoj se zvučni signal koristi za promjenu frekvencije vala nositelja. FM prijemnik konstruiran je da detektira promjenu u frekvenciji, a ne u amplitudi primljenog signala, tako da smetnje nemaju utjecaj na kvalitetu prijema. Radiostanice nemaju utjecaj na kvalitetu prijema. Radiostanice koje koriste tehniku frekvencijske modulacije rade na VHF području, odnosno u području vrlo visokih frekvencija.

Tijekom godina dimenzije radioprijemnika sve su se više smanjivale. Elektronske cijevi postajale su sve manje i manje da bi ih na kraju potisnuli tranzistori. U većini današnjih prijenosnih radio-uređaja gotovo svi elektronski dijelovi stanu na silikonski integrirani krug veličine nokta.

 

Tekst je izvorno objavljen u 64. broju časopisa Drvo znanja i nije ga dopušteno prenositi.

| 8. 11. 2012. u 11:31 sati | RSS | print | pošalji link |


Edu.hr portal Forum CARNetovog Portala za škole namijenjen učenicima, nastavnicima i zaposlenicima hrvatskih škola Nacionalni portal za učenje na daljinu Moodle Edu.hr portal CMS za škole CARNetova korisnička konferencija Elektronički identitet

Učenički radovi

Animacija Pravila za rad na siguran način pri strojnoj obradi

Industrijska strojarska škola iz Zagreba strukovna je škola i učenje je temeljeno na radu pa je kultura sigurnosti iznimno važna. Između ostalih aktivnosti vezanih za kulturu sigurnosti i zaštite zdravlja...

Nastavni materijali

Kako učiti?

Savjeti o tome kako učiti i literatura za daljnje čitanje.

Audio&video

Jezik i predrasude

Emisija u kojoj raspoloženi hrvatski lingvisti analiziraju našu jezičnu svakodnevicu, otkrivaju zanimljivosti o živim jezicima i nestalim kulturama, istražuju...

1817. - rođen Pierre Athanase Larousse, francuski matematičar i...

Copyright © 2010 CARNET. Sva prava pridržana | Uvjeti korištenja | Impressum

A A A  |  

Mail to portal@CARNET.hr




preskoči na navigaciju
admin@raspored-sati.hr www-root@raspored-sati.hr ivan@raspored-sati.hr ivana.tolj@raspored-sati.hr marko.horvatovic@raspored-sati.hr www-root@donja-dubrava.hr analiza@donja-dubrava.hr pretinac@donja-dubrava.hr pajo.pajic@donja-dubrava.hr coran.goric@donja-dubrava.hr ivana@donja-dubrava.hr marijana@marijana-tkalec1.from.hr marijana.tkalec@marijana-tkalec1.from.hr mt@marijana-tkalec1.from.hr http://marijana-tkalec1.from.hr http://web.marijana-tkalec1.from.hr http://www.marijana-tkalec1.from.hr