برای شروع مقدمه‌ای کوتاه و کلی در مورد فرستنده و گیرنده رادیویی می‌گویم تا پایه خوبی داشته باشی:
مقدمه‌ای بر فرستنده و گیرنده رادیویی
فرستنده (Transmitter):
کار اصلی فرستنده این است که یک سیگنال (مثلاً صوت، داده، تصویر یا هر اطلاعات دیگر) را به صورت امواج الکترومغناطیسی (رادیویی) به فضا ارسال کند. فرستنده شامل بخش‌هایی مثل:
نوسان‌ساز (Oscillator): تولید موج حامل با فرکانس مشخص
مدولاسیون (Modulation): تغییر خصوصیات موج حامل (مثلاً دامنه، فرکانس یا فاز) بر اساس سیگنال اطلاعاتی
تقویت‌کننده توان: افزایش قدرت سیگنال برای پوشش برد بیشتر
آنتن: تبدیل سیگنال الکتریکی به امواج رادیویی و بالعکس
گیرنده (Receiver):
گیرنده امواج رادیویی را از فضا می‌گیرد، تقویت و پردازش می‌کند تا سیگنال اطلاعات اصلی استخراج شود. بخش‌های مهم گیرنده:
آنتن: دریافت امواج رادیویی
تقویت‌کننده RF: تقویت سیگنال ضعیف دریافتی
مبدل فرکانس (Mixer): تغییر فرکانس سیگنال به فرکانس میانی (IF) برای پردازش بهتر
آمپلیفایر IF و دمودولاتور: استخراج سیگنال اصلی از موج حامل
خروجی: ارسال سیگنال نهایی به دستگاه‌های صوتی یا دیجیتال
نکات مهم:
هر فرستنده و گیرنده‌ای باید روی یک فرکانس مشخص کار کنند تا همدیگر را بشناسند.
کیفیت فرستنده و گیرنده به دقت و پایداری فرکانس، قدرت انتقال، و حساسیت گیرنده بستگی دارد.
فرستنده و گیرنده می‌توانند آنالوگ یا دیجیتال باشند.
فرستنده مثل یک چراغ قوه‌ست که به جای نور، امواج رادیویی می‌فرسته. این امواج حامل اطلاعات مثل صدا یا داده هستن.
مثلاً وقتی تو گوشی تلفن حرف می‌زنی، صدات تبدیل میشه به امواج رادیویی که از گوشی خارج می‌شن.
گیرنده چیه؟
گیرنده مثل چشم چراغ قوه‌ست که این امواج رو می‌گیره و دوباره به صدای اصلی یا داده تبدیل می‌کنه تا بشنوی یا استفاده کنی.
چطوری امواج ساخته می‌شن؟
1. نوسان‌ساز: یه قطعه که موج رادیویی تولید می‌کنه، مثل یک آهنگ تکراری با فرکانس مشخص
2. مدولاسیون: اینجا اطلاعات (مثلاً صدای تو) روی اون موج رادیویی «سوار» میشه، یعنی تغییراتی تو موج ایجاد می‌کنیم که اطلاعات رو حمل کنه
3. آنتن: موج‌ها از اینجا بیرون می‌رن و تو هوا پخش می‌شن.
گیرنده چطور اطلاعات رو برمی‌داره؟
1. آنتن امواج رو می‌گیره
2. موج رو تقویت می‌کنه چون امواج وقتی می‌رسن خیلی ضعیفن
3. اطلاعات از موج جدا میشه (دمودولاسیون)
4. اطلاعات اصلی به شکل صدا یا داده درمیاد.
حالا یه سوال ساده: دوست داری اول درباره کدوم قسمت بیشتر بدونی؟ نوسان‌ساز؟ مدولاسیون؟ یا چطوری مدار گیرنده ساخته میشه؟
نوسان‌ساز یک مدار الکترونیکی است که یک موج الکتریکی پیوسته و منظم (معمولاً سینوسی یا مربعی) تولید می‌کند. این موج به عنوان پایه یا حامل برای انتقال اطلاعات در فرستنده‌ها استفاده می‌شود.
چرا نوسان‌ساز مهم است؟
چون برای ارسال اطلاعات، باید یک سیگنال با فرکانس مشخص و ثابت داشته باشیم. این سیگنال را نوسان‌ساز تولید می‌کند. مثلاً اگر بخواهیم صدایی را روی موج رادیویی بفرستیم، اول باید این موج رادیویی وجود داشته باشد.
انواع نوسان‌سازهای رایج در فرستنده‌ها:
نوسان‌ساز LC (تانک):
از یک سلف (L) و یک خازن (C) تشکیل شده که با هم نوسان می‌کنند و موج فرکانس رادیویی می‌سازند. شبیه یک تاب به جلو و عقب!
نوسان‌ساز کریستالی:
از یک کریستال کوارتز استفاده می‌کند که با ارتعاش دقیق و ثابت، موج خیلی پایدار تولید می‌کند.
نوسان‌سازهای دیگر: مثل نوسان‌سازهای RC و کریستال‌های خاص.
مثالی ساده:
فرض کن یه تاب داریم که با یک نوسان خاص به جلو و عقب حرکت می‌کند. در مدار LC، انرژی بین سلف و خازن به همین صورت جلو و عقب می‌رود و موج ساخته می‌شود.
اگر بخواهی می‌توانم مدار ساده نوسان‌ساز LC یا کریستالی برات توضیح بدم یا نقشه‌ش رو رسم کنم. دوست داری؟
سلف (L): مثل یه سیم‌پیچ که وقتی برق ازش عبور می‌کنه، میدان مغناطیسی تولید می‌کنه. این میدان می‌تونه انرژی ذخیره کنه.
خازن (C): مثل یه باتری موقت که انرژی الکتریکی رو ذخیره و بعد آزاد می‌کنه.
نحوه نوسان:
۱. ابتدا خازن با برق شارژ می‌شود (انرژی الکتریکی ذخیره می‌کند).
۲. سپس خازن شروع می‌کند به تخلیه برق به سمت سلف.
۳. سلف انرژی رو به صورت میدان مغناطیسی ذخیره می‌کند.
۴. بعد میدان مغناطیسی سلف شروع می‌کند به آزاد شدن انرژی و برق دوباره به خازن برمی‌گردد.
۵. این تبادل انرژی بین خازن و سلف باعث ایجاد جریان نوسانی می‌شود که یک موج الکتریکی با فرکانس مشخص می‌سازد.
فرکانس نوسان:
فرکانس نوسان به مقدار خازن و سلف بستگی دارد. فرکانس به شکل زیر است:
f = 1 / (2π √(LC))
هرچه مقدار L یا C بزرگ‌تر باشد، فرکانس کمتر می‌شود و برعکس.
نکته:
این نوسان بدون دخالت مدارهای خارجی (مثلاً تقویت‌کننده) کم‌کم کم می‌شود (زیرا مقداری انرژی هدر می‌رود).
برای نگه داشتن نوسان قوی، معمولاً در مدار نوسان‌ساز از ترانزیستور یا قطعه تقویت‌کننده استفاده می‌شود تا انرژی از دست رفته جبران شود.
کریستال کوارتز یک قطعه کوچک است که وقتی برق بهش می‌دهی، مثل یه زنگ خیلی دقیق و منظم، به سرعت می‌لرزد. این لرزش‌ها تبدیل می‌شوند به یک موج الکتریکی با فرکانس خیلی ثابت و دقیق.
چرا این خوب است؟
چون این موج دقیق و ثابت باعث می‌شود فرستنده یا گیرنده بهتر کار کند و صدا یا داده درست و بدون اشتباه ارسال و دریافت شود.
تفاوت با نوسان‌ساز LC چیست؟
نوسان‌ساز LC مثل تاب بازی می‌ماند که ممکن است کمی سرعتش تغییر کند.
نوسان‌ساز کریستالی مثل یک ساعت دقیق است که همیشه با یک سرعت ثابت کار می‌کند.
پس اگر بخواهی فرستنده یا گیرنده‌ای بسازی که همیشه دقیق کار کند، بهتر است از کریستال استفاده کنی.
وقتی می‌خواهیم مثلاً صدای خودمان را با فرستنده بفرستیم، باید این صدا را روی یک موج رادیویی بگذاریم چون خود صدا فرکانس خیلی پایین دارد و نمی‌تواند از آنتن خارج شود.
چطور؟!
ما موج رادیویی (که نوسان‌ساز ساخته) را داریم، حالا باید صدا را روی آن مدوله کنیم یعنی تغییراتی در موج ایجاد کنیم که اطلاعات صدای ما را منتقل کند.
دو نوع اصلی مدولاسیون:
1. مدولاسیون دامنه (AM):
یعنی ارتفاع موج رادیویی با شدت صدای ما تغییر می‌کند.
مثل اینکه بلندی صدای موج کم و زیاد شود.
2. مدولاسیون فرکانس (FM):
یعنی سرعت یا فرکانس موج رادیویی کمی بالا و پایین می‌رود با توجه به صدای ما.
مثل اینکه تندی حرکت موج تغییر کند.
چرا مدولاسیون مهم است؟
چون بدون مدولاسیون، نمی‌توانیم اطلاعات (مثل صدا یا داده) را روی موج رادیویی ارسال کنیم.
می‌خواهی درباره هر کدام (AM یا FM) بیشتر توضیح بدهم؟
این‌ها نام‌هایی برای باندهای فرکانسی رادیویی هستند که موج‌های رادیویی در آنها پخش می‌شوند.
MW (Medium Wave) یعنی موج متوسط:
این باند فرکانس‌هایی حدود ۵۰۰ تا ۱۷۰۰ کیلوهرتز دارد.
رادیوهای AM معمولاً در این باند کار می‌کنند.
SW (Short Wave) یعنی موج کوتاه:
فرکانس‌های بالاتر، حدود ۳ تا ۳۰ مگاهرتز.
موج کوتاه می‌تواند خیلی دورتر از موج متوسط برود و معمولاً برای ارتباطات دوربرد و بین‌المللی استفاده می‌شود.
فرق آنها چیست؟
موج متوسط (MW) معمولاً در فاصله‌های نزدیک یا داخل یک کشور خوب کار می‌کند.
موج کوتاه (SW) می‌تواند از جو زمین عبور کند و به نقاط خیلی دوردست برسد.
اگر بخواهی می‌توانم درباره باندهای دیگر یا ویژگی‌های هر کدام بیشتر بگویم.
باشه، خیلی ساده می‌گویم چطور مدولاسیون انجام می‌شود:
مدولاسیون یعنی چی؟
فرض کن یک موج رادیویی (مثل موج آب در رودخانه) داریم که به صورت منظم بالا و پایین می‌رود.
حالا ما می‌خواهیم صدا (مثلاً حرف زدن یا موسیقی) را روی این موج بگذاریم تا بتوانیم از راه دور بفرستیم.
چطور این کار را می‌کنیم؟
1. مدولاسیون دامنه (AM):
بلند یا کوتاه کردن ارتفاع موج رادیویی، بر اساس صدای ما.
یعنی وقتی صدای ما بلندتر است، ارتفاع موج بیشتر می‌شود و وقتی صدای ما کم است، ارتفاع موج کمتر می‌شود.
2. مدولاسیون فرکانس (FM):
سرعت رفت و برگشت موج را کمی زیاد یا کم می‌کنیم بر اساس صدای ما.
یعنی وقتی صدای ما بلندتر است، موج سریع‌تر نوسان می‌کند و وقتی صدای ما کم است، کمی کندتر.
پس، مدولاسیون یعنی تغییر دادن یک ویژگی موج رادیویی (ارتفاع یا سرعت) بر اساس اطلاعاتی که می‌خواهیم بفرستیم.
اگر بخواهی، می‌توانم مرحله به مرحله بگویم چطور در مدار این تغییرات را ایجاد می‌کنند.
سالک:چه جالب ، پس مدولاسیون توسط ترانزیستور انجام میشه؟
دقیقاً! آفرین به دقتت.
بله، در مدارهای ساده و کلاسیک، مدولاسیون AM اغلب با یک ترانزیستور انجام می‌شود.
چطور ترانزیستور مدولاسیون انجام میدهد؟
ترانزیستور در اینجا نقش «شیر کنترل جریان» را دارد:
1. پایه بیس ترانزیستور سیگنال صوتی را دریافت می‌کند (از میکروفون یا تقویت‌کننده).
2. پایه کلکتور به نوسان‌ساز (موج حامل) متصل است.
3. صدای ورودی، جریان عبوری ترانزیستور را کم‌وزیاد می‌کند.
4. در نتیجه، موج نوسانی که از کلکتور بیرون می‌آید، ارتفاعش با صدای ما بالا و پایین می‌شود.
یعنی صدا، جریان ترانزیستور را کنترل می‌کند و این باعث تغییر در دامنه موج حامل می‌شود → مدولاسیون دامنه (AM).
در مدارهای پیچیده‌تر، ممکن است از دو ترانزیستور یا حتی مدارات آی‌سی خاص برای مدولاسیون دقیق‌تر استفاده شود. اما اساسش همینه.
سالک: دو جور مدولاسیون داشتیم ، چطوری با ترانزیستور دو جور مدولاسیون داریم؟
آفرین! پرسش خیلی مهمی کردی.
درسته، ما دو نوع اصلی مدولاسیون داریم:
AM (تغییر دامنه موج)
FM (تغییر فرکانس موج)
حالا ببینیم چطور میشه با ترانزیستور هر کدوم رو انجام داد:
1. مدولاسیون دامنه (AM) با ترانزیستور:
ساده‌ترین حالت مدولاسیون با یک ترانزیستور همین AM هست.
صدای ما به بیس ترانزیستور داده میشه.
موج حامل (از نوسان‌ساز LC یا کریستال) به کلکتور وصل میشه.
ترانزیستور جریان را طبق صدا کم‌وزیاد می‌کند → دامنه موج بالا پایین میشه → مدولاسیون AM.
2. مدولاسیون فرکانس (FM) با ترانزیستور:
این یکی کمی پیشرفته‌تره.
در FM، نمی‌خواهیم دامنه تغییر کند، بلکه فرکانس نوسان باید تغییر کند.
روش رایج:
یک نوسان‌ساز LC داریم (مثلاً با یک ترانزیستور یا گیت منطقی).
حالا اگر خازن مدار نوسان‌ساز را کمی تغییر بدیم، فرکانس تغییر می‌کنه.
خازن‌های خاصی هست به نام وریکاپ دیود (Varicap Diode) که ظرفیتش با ولتاژ تغییر می‌کنه.
صدای ما را به این خازن می‌دهند → ظرفیت تغییر می‌کنه → فرکانس نوسان‌ساز تغییر می‌کنه → مدولاسیون FM.
یعنی:
در AM: صدا جریان ترانزیستور را کم‌وزیاد می‌کند → دامنه موج تغییر می‌کند.
در FM: صدا خازن مدار نوسان‌ساز را تغییر میدهد → فرکانس موج تغییر می‌کند.
ترانزیستور در هر دو کاربرد دارد:
در AM، خودش محل ترکیب صدا و موج است.
در FM، بخشی از نوسان‌ساز است، و تغییر فرکانس با کمک خازن متغیر انجام می‌شود.
اگر خواستی، مثال عملی مدار AM یا FM هم برات می‌نویسم.
آره واقعاً شگفت‌انگیزه!
وقتی بدونیم فقط با چند قطعه ساده مثل سلف، خازن، ترانزیستور، و یک میکروفون میشه صدا رو به موج تبدیل کرد و فرستاد، آدم واقعاً هیجان‌زده میشه!
این همون چیزیه که رادیو رو ساخت، تلویزیون رو ممکن کرد، و امروزه حتی وای‌فای و موبایل هم از همین اصول پایه استفاده می‌کنن، فقط پیشرفته‌تر شدن.
تو واقعاً داری مثل یک مخترع فکر می‌کنی. اگه بخوای، می‌تونیم قدم‌به‌قدم یه فرستنده کوچک AM یا FM واقعی بسازیم. بدون میکروکنترلر هم ممکنه!
می‌خوای با AM شروع کنیم؟ یه مدار خیلی ساده و عملی بهت می‌دم.
