هوش مصنوعی Deepseek:
رادیو واقعاً یه پروژه جادوییه
- با چند تا قطعه ساده، داری امواج نامرئی رو که توی هوا پخش شدن، میگیری و به صدا تبدیل میکنی!
بیا یه کنفرانس مفصل درباره نقش ترانزیستور در رادیو و ساختار گیرنده داشته باشیم.
نقش ترانزیستور در رادیو
ترانزیستور توی گیرنده رادیویی چند تا نقش حیاتی داره :
۱. تقویتکنندگی: اولین و مهمترین نقش. سیگنالی که آنتن میگیره فوقالعاده ضعیفه (چند میکروولت!). بدون تقویت، هیچ بلندگویی نمیتونه اون رو پخش کنه. ترانزیستور این سیگنال ضعیف رو میگیره و چندین هزار برابر قویتر میکنه.
۲. نوسانسازی (اسیلاتور): توی گیرندههای سوپرهتروداین (که امروزه همهگیرندهها از این تکنیک استفاده میکنن)، یه ترانزیستور به عنوان نوسانساز محلی کار میکنه تا فرکانس رو به یه مقدار ثابت پایینتر تبدیل کنه.
۳. آشکارسازی (دمدولاسیون): توی گیرندههای خیلی ساده، ترانزیستور میتونه نقش آشکارساز رو هم بازی کنه. یعنی سیگنال صوتی رو از موج حامل جدا کنه .
ساختار کلی یه گیرنده رادیویی
گیرندههای رادیویی از نظر پیچیدگی فرق میکنن. بیا از سادهترین تا پیشرفتهتر رو بررسی کنیم:
۱. گیرنده بسیار ساده (گیرندهی کریستالی یا آشکارساز)
این سادهترین نوع گیرندهست که حتی ترانزیستور هم نداره! ولی برای اینکه بعداً به ترانزیستور برسیم، خوبه بدونیم چطور کار میکنه:
· آنتن: امواج رو میگیره
· مدار تنظیم (تانک): یه سلف و خازن متغیر که با تغییر ظرفیت خازن، ایستگاه مورد نظر رو انتخاب میکنی
· دیود: سیگنال صوتی رو از موج حامل جدا میکنه (آشکارسازی)
· هدفون: صدا رو پخش میکنه (بدون تقویت!)
این گیرنده برق هم مصرف نمیکنه! ولی صداش خیلی ضعیفه و فقط با هدفون میشه شنید.
۲. گیرنده تک ترانزیستوری
اینجا تازه پا میذاریم به دنیای ترانزیستور! شکل زیر یه بلوک دیاگرام از مراحل یه گیرنده FM ساده رو نشون میده :
اما توی گیرندههای خیلی ساده، یه ترانزیستور میتونه چند تا از این کارها رو همزمان انجام بده. یه مدار معروف، گیرنده FM تک ترانزیستوره که همه کارها رو یه ترانزیستور JFET (مثلاً MPF102) انجام میده :
· ترانزیستور: هم نوسان میسازه، هم میکس میکنه، هم آشکارسازی میکنه
· مدار تنظیم: با سیمپیچ L1 و خازن متغیر
· خروجی: صدای ضعیف رو به یه تقویتکننده خارجی میده
۳. گیرنده دو ترانزیستوری (معمول و محبوب)
یه مدار خیلی خوب که توی سایتها هست ، دو ترانزیستور داره:
· ترانزیستور اول (2N3904): نقش تقویتکننده فرکانس رادیویی (RF) و میکسر
· ترانزیستور دوم (BC547): نقش تقویتکننده صوتی (AF)
· مدار تنظیم: سلف و خازن متغیر برای انتخاب ایستگاه
این گیرنده برای یه آماتور عالیه! هم سادهست، هم جواب میده.
۴. گیرنده حرفهایتر با آیسی تقویتکننده
یه مدار جالب دیگه از دو ترانزیستور BF494 برای بخش فرکانس رادیویی و یه آیسی LM386 برای تقویت صدا استفاده میکنه:
· ترانزیستور Q1 و Q2 (BF494): تقویت RF و میکس کردن
· مدار تنظیم: سلف L1 و خازن متغیر VC1 (۲۰ پیکوفاراد) برای انتخاب کانال
· آیسی LM386: تقویتکننده نهایی صدا برای راهاندازی بلندگو
· خروجی: بلندگوی ۸ اهم ۱ وات
این گیرنده صدای بلند و واضحی داره و با باتری ۹ ولت کار میکنه.
نقش هر بخش:
۱. آنتن + مدار تنظیم (L و خازن متغیر): ایستگاه مورد نظر رو انتخاب میکنه. با تغییر خازن، فرکانس تشدید عوض میشه و یه فرکانس خاص از بین همه امواج انتخاب میشه .
۲. ترانزیستور اول (2N3904): سیگنال ضعیف دریافتی رو تقویت میکنه. این ترانزیستور فرکانس بالاست و برای محدوده FM (۸۸-۱۰۸ مگاهرتز) مناسبه.
۳. بخش فیدبک و نوسان: خازنهای کوچک (۵pF و ۲۲pF) همراه با سلف، یه نوسانساز محلی رو تشکیل میدن که با سیگنال ورودی ترکیب (میکس) میشه و فرکانس رو پایین میاره.
۴. ترانزیستور دوم (BC547): بعد از اینکه سیگنال صوتی از موج حامل جدا شد (آشکارسازی)، این ترانزیستور اون رو تقویت میکنه تا به بلندگو بره.
۵. خروجی: صدا رو میتونید با یه هدفون یا یه تقویتکننده خارجی بشنوید.
نکات مهم برای ساخت گیرنده رادیویی به عنوان آماتور:
۱. مدارات رادیویی روی بردبورد جواب نمیدن! فرکانس بالاست و خازنهای مزاحم بین پایههای بردبورد باعث میشن مدار کار نکنه. باید روی PCB یا برد سوراخدار با لحیم کاری درست ساخت .
۲. کیفیت لحیم کاری خیلی مهمه: اتصالات سرد یا روغن لحیم میتونن مدار رو از کار بندازن. بعضیها توصیه میکنن توی مدارات رادیویی از روغن لحیم استفاده نکنید چون خاصیت خازنی ایجاد میکنه .
۳. سلفها رو خودت میسازی: معمولاً سلفها رو با سیم لاکی روی هسته هوا میپیچن. مثلاً برای یه مدار، ۴ دور سیم ۱.۲ میلیمتری روی هسته ۰.۵ سانتی .
۴. آنتن مهمه: یه تکه سیم ۳۰-۵۰ سانتی معمولاً کافیه. میتونی از آنتن تلسکوپی هم استفاده کنی.
۵. تداخل و نویز: مدارات رادیویی به نویز حساسن. بهتره توی محفظه فلزی (شیلد) قرارشون بدی.
نقش ترانزیستورهای مختلف در گیرنده:
ترانزیستور کاربرد در گیرنده دلیل انتخاب
2N3904 تقویت RF و نوسانساز فرکانس بالا (۲۵۰MHz)
BC547 تقویت صوتی عمومی، ارزان، در دسترس
BF494 تقویت RF مخصوص رادیو، فرکانس بالا
MPF102 گیرنده تک ترانزیستوری JFET با نویز کم
خلاصه و جمعبندی:
۱. ترانزیستور توی رادیو سه کار میکنه: تقویت، نوسانسازی و آشکارسازی.
۲. گیرندههای ساده با یه ترانزیستور هم داریم، ولی دو ترانزیستوری جواب بهتری میده.
۳. مراحل یه گیرنده: آنتن → مدار تنظیم → تقویت RF → میکسر و نوسانساز محلی → تقویت IF → آشکارساز → تقویت صوتی → بلندگو.
۴. برای شروع: یه گیرنده دو ترانزیستوری با 2N3904 و BC547 انتخاب عالیه. قطعاتش دمدستیه و نقشهاش واضحه.
۵. چالش اصلی: فرکانس بالاست، پس باید لحیمکاری تمیز و مدار فشرده داشته باشی.
حالا بگو ببینم، کدوم نوع گیرنده رو میخوای اول بسازی؟ همون دو ترانزیستوری رو میخوای یا یه چالش بزرگتر؟
سالک: خیلی تند رفتی و کلی اصطلاح ریختی وسط گه حالا مجبوری همه اصطلاحات را برای ملت توضیح بدهی
هوش مصنوعی Deepseek:
حق با شماست! ببخشید استاد، گیر کردم به موج حامل و فرکانس رادیویی و رفتم توی لاک تخصصی! بیا این دفعه با زبان خودمونی و برای "ملت" (همین آدمای معمولی مثل خودمون) توضیح میدم.
اول یه کم درباره خود رادیو حرف بزنیم:
رادیو یعنی چی؟ یعنی یه نفر داره توی یه جای دیگه حرف میزنه، صدا تبدیل میشه به امواج نامرئی که توی هوا پخش میشه، و تو با یه دستگاه اون امواج رو میگیری و دوباره تبدیل میکنی به صدا. مثل یه جادوی واقعی میمونه!
حالا اصطلاحاتی که گفتم رو یکی یکی معنی میکنم:
۱. فرکانس یعنی چی؟
فرکانس یعنی تعداد نوسان در ثانیه. مثلاً اگه یه زنگ رو بزنی ۱۰۰ بار در ثانیه، فرکانسش ۱۰۰ هرتزه. اگه ۱۰۰۰ بار بزنی، فرکانس ۱۰۰۰ هرتزه. هر چی فرکانس بالاتر باشه، صدای زیرتر تولید میکنه.
۲. موج حامل یعنی چی؟
فرض کن میخوای یه پیغام رو با یه کبوتر بفرستی. کبوتر میشه موج حامل. پیغامی که به پاش میبندی، میشه سیگنال صوتی. توی رادیو هم همینطوره. یه موج قوی داریم (کبوتر)، اطلاعات صوتی رو سوارش میکنیم، میفرستیمش هوا، اونور یه دستگاه دیگه میگیرتش و اطلاعات رو از روش برمیداره.
۳. آشکارسازی یا دمدولاسیون یعنی چی؟
همون بردن پیغام از پای کبوتر! توی رادیو، بعد از اینکه موج حامل رو گرفتی، باید صدا رو از روش جدا کنی. این کار رو یه قطعه به اسم دیود انجام میده. به این کار میگن آشکارسازی.
۴. تقویت RF یعنی چی؟
RF یعنی فرکانس رادیویی، یعنی همون موج حامل که توی هواست. این موج خیلی ضعیفه (مثل صدای زمزمه). تقویت RF یعنی این موج ضعیف رو قویتر میکنیم تا بتونیم باهاش کار کنیم.
۵. نوسانساز محلی یعنی چی؟
یادت هست گفتم توی رادیو یه کاری میکنن که فرکانس رو میارن پایین؟ این کار رو یه مدار به اسم نوسانساز محلی انجام میده. مثل این میمونه که یه دستگاه داری که خودش یه موج تولید میکنه، بعد اون موج رو با موجی که از آنتن گرفته شده ترکیب میکنه تا یه موج جدید با فرکانس پایینتر به وجود بیاد.
۶. میکسر یعنی چی؟
همون دستگاهی که دو تا موج رو با هم ترکیب میکنه (موج آنتن و موج نوسانساز محلی) تا یه موج جدید با فرکانس پایینتر بسازه. اسمش رو گذاشتن میکسر.
۷. IF یا فرکانس میانی یعنی چی؟
اون موج جدیدی که از ترکیب دو تا موج به وجود اومده، یه فرکانس ثابت داره (مثلاً ۴۵۵ کیلوهرتز). به این میگن فرکانس میانی. بعداً این فرکانس رو راحتتر میشه تقویت کرد.
۸. تقویت IF یعنی چی؟
همون فرکانس میانی رو تقویت میکنیم.
۹. تقویت AF یعنی چی؟
AF یعنی فرکانس صوتی. بعد از اینکه صدا رو از موج حامل جدا کردیم، این صدا خیلی ضعیفه. تقویت AF یعنی این صدا رو اونقدر قوی میکنیم که بتونه بلندگو رو به صدا دربیاره.
حالا یه مثال خیابونی:
فرض کن توی یه خیابون شلوغ (هوا) یه نفر داره با یه بلندگوی خیلی قوی (ایستگاه فرستنده) یه آهنگ پخش میکنه. تو چند کیلومتر اونورتر، میخوای اون آهنگ رو بشنوی. راستش صداش به این ضعیفی میرسه که انگار یکی داره زمزمه میکنه.
گیرنده رادیویی چیکار میکنه؟
۱. اول با آنتن (یه سیم) اون زمزمه رو میگیره.
۲. با مدار تنظیم (خازن متغیر و سلف) از بین همه صداهای توی فضا، همون آهنگ مورد نظر رو جدا میکنه.
۳. با یه ترانزیستور اون زمزمه ضعیف رو یه کم قویتر میکنه (تقویت RF).
۴. با یه نوسانساز محلی (یه مدار که خودش نوسان میکنه) و میکسر، فرکانس رو پایین میاره تا راحتتر بتونه باهاش کار کنه (تبدیل به IF).
۵. دوباره با یه ترانزیستور دیگه، این سیگنال جدید رو قویتر میکنه (تقویت IF).
۶. با یه دیود، صدا رو از موج حامل جدا میکنه (آشکارسازی).
۷. با یه ترانزیستور دیگه، صدا رو اونقدر قوی میکنه که بتونه بلندگو رو بلرزونه (تقویت AF).
۸. بلندگو میلرزه و تو صدا رو میشنوی!
نقش ترانزیستور به زبان ساده:
ترانزیستور توی این مسیر مثل یه پمپ آب میمونه. یه جریان ضعیف (سیگنال ورودی) بهش میدی، اون شیر آب اصلی رو باز میکنه و یه جریان قوی (سیگنال خروجی) میده بیرون. تو رادیو هر جا که کلمه "تقویت" اومد، یعنی یه ترانزیستور داره این کار رو میکنه.
خلاصه برای "ملت":
رادیو یعنی گرفتن یه صدای خیلی ضعیف از هوا و بلند کردنش با کمک ترانزیستورها، طوری که توی بلندگو شنیده بشه. هر ترانزیستور یه بخشی از این راه رو کمک میکنه تا صدا قویتر بشه و به مقصد برسه.
حالا بازم اگه اصطلاحی بود که نفهمیدی، بگو تا بازم برات "ملتی" توضیح بدم!
سالک: بیا اول راجع به موج مدوله بگیم ، و چطوری در اون رادیوی خیلی ساده دمودله شد؟
آفرین! حالا داریم میرسیم به قلب تپنده رادیو. بذار اول ببینیم موج مدوله چی هست، بعد برسیم به همون رادیوی خیلی ساده.
موج مدوله شده یعنی چی؟
فرض کن میخوای با یه چراغ قوه به دوستت توی خونه بغلی پیغام بدی. چراغ قوه یه نور ثابت داره (این میشه موج حامل). حالا تو با دستت جلوی چراغ رو میگیری و باز میکنی تا نور قطع و وصل بشه (این میشه اطلاعات). نوری که در نهایت به دوستت میرسه، همون موج مدوله شده است .
توی رادیو هم همین کارو میکنن:
1. موج حامل: یه موج با فرکانس بالا (مثلاً ۱ مگاهرتز برای AM) که خودش به تنهایی هیچ اطلاعاتی نداره. مثل چراغ قوه روشن و ثابت.
2. سیگنال صوتی: همون صدا یا موسیقی که میخوای بفرستی. فرکانس این سیگنال پایینه (مثلاً ۱۰۰ هرتز تا ۵ کیلوهرتز) و نمیتونه مستقیم مسافت طولانی بره.
3. مدولاسیون (سوار کردن): اینجا یه کاری میکنن که سیگنال صوتی سوار موج حامل بشه. توی رادیو AM که گفتی، دامنه موج حامل رو مطابق با سیگنال صوتی تغییر میدن . یعنی هر جا صدا بلنده، دامنه موج زیاد میشه، هر جا صدا کوتاهه، دامنه کم میشه. به این میگن مدولاسیون دامنه (AM).
نتیجه: یه موج جدید به نام موج مدوله شده به دست میاد که هم فرکانش بالاست (میتونه مسافت بره) و هم اطلاعات صوتی رو توی خودش داره .
حالا توی اون رادیوی خیلی ساده (گیرنده کریستالی) چطور این صدا رو برمیدارن؟
اینجا جادوی قضیه ست! توی گیرنده کریستالی (همون که گفتم ترانزیستور نداره و با یه بلور جادویی کار میکنه)، از یه روش به اسم آشکارساز پوش (Envelope Detector) استفاده میکنن .
این روش دو تا قطعه اصلی داره: یه دیود و یه خازن.
مرحله به مرحله دمودولاسیون (بردار کردن صدا):
1. ورود سیگنال مدوله شده: اول از همه، موج مدوله شده AM که از هوا اومده، وارد این مدار میشه.
2. کار دیود (یکسو کردن): یادته گفتم دیود برق رو فقط یه طرفه عبور میده؟ اینجا دیود میاد نیمه منفی موج رو میگیره و نصفش میکنه . یعنی فقط قلههای مثبت موج رو نگه میداره. خروجی دیود یه سری پالس مثبت هستش که هنوز فرکانس بالایی دارن، ولی دیگه خبری از منفی نیست.
3. کار خازن (صاف کردن): اینجا خازن میاد وسط. خازن وقتی ولتاژ بهش میدی، شارژ میشه و وقتی ولتاژ قطع بشه، دشارژ میشه. اینجا کاری که میکنه اینه که بین پالسهای مثبت رو "پُر" میکنه . یعنی وقتی یه پالس میاد، خازن شارژ میشه تا قله، بعد که پالس تموم میشه، خازن یه کم دشارژ میشه تا پالس بعدی برسه. این کار باعث میشه که نقاط اوج پالسها (که همون پوش موج هستن) به هم وصل بشن و یه موج جدید با فرکانس پایین (همون صدای اصلی) به دست بیاد.
4. نتیجه نهایی: چی که از این دو تا قطعه درمیاد، همون سیگنال صوتی اصلیه! دیود "پوست" موج رو کنده و خازن "صافش" کرده تا بشه همون صدا .
یه مثال خیابونی دیگه:
فرض کن موج مدوله شده مثل یه دونه شمشاده. دندونههای اره بالا و پایین میره. دیود میاد دندونههای پایین رو میچینه (یکسو میکنه). حالا یه سری دندونه بالا داریم. خازن مثل یه دست میاد روش این دندونهها رو میکشه و اونقدر این کارو سریع انجام میده که دیگه دندونهها مشخص نیستن و یه خط صاف (نسبتا) به دست میاد که همون خط بالایی دندونههاست. به این خط میگن پوش (Envelope) موج، که دقیقاً همون صدای اصلیه .
چرا بهش میگن "گیرنده کریستالی"؟
چون توی قدیم، به جای دیود از یه بلور خاص (مثل گالن) استفاده میکردن . یه سیم نازک رو با دقت روی این بلور تنظیم میکردن تا یه جایی رو پیدا کنن که خاصیت یکسوکنندگی داشته باشه. به همین خاطر بهش میگفتن "رادیوی کریستالی" یا "رادیوی گالن".
خلاصه برای ملت:
· مدولاسیون: سوار کردن صدا روی یه موج قوی برای اینکه بتونه مسافت بره.
· دمودولاسیون توی رادیوی ساده: پیاده کردن صدا از اون موج با دو تا قطعه:
· دیود: نصفههای منفی رو میندازه دور.
· خازن: بین نصفههای مثبت رو پُر میکنه تا صدا درست بشه.
این سادهترین و قدیمیترین روش دریافت رادیوئه که هنوز هم کلی طرفدار داره!
سالک:می دونم درست و خوب گفتی ، ولی واضح نبود...تو هم خازن بزار توی مسیر ، خشونت ها کم بشه و جاهای خالی پر بشه ، یعنی لطیف تر شرح بده.
دستت درد نکنه! واقعاً حق با توئه. بذار این دفعه با صافی خازن توضیحاتم رو هموارتر کنم و جاهای خالی رو پُر کنم. میخوام برات یه داستان تعریف کنم تا ببینی چطور صدا از هوا میاد توی بلندگو.
---
داستان رادیو برای "ملت" (نسخه لطیف و روان)
فصل اول: توی استودیوی فرستنده
یه نفر داره توی استودیو با میکروفون حرف میزنه. صداش تبدیل میشه به یه موج الکتریکی با فرکانس پایین. این موج مثل یه موج آروم و کنده، با قله و درههای نرم و پهن.
مشکل: این موج ضعیفه و نمیتونه مسافت دور بره. انگار یه نفر داره توی یه اتاق بزرگ زمزمه میکنه، اون یکی اتاق صداشو نمیشنوه.
راه حل: میآیند صدای زمزمه رو سوار یه موج قوی و پرانرژی میکنن که بتونه تا دورها بره. به این موج قوی میگن "موج حامل". فرکانس این موج خیلی بالاست، مثل یه اسب چابک و تندرو.
مدولاسیون یعنی چی اینجا؟
یعنی دامنه (بلندی) اسب تندرو رو مطابق با زمزمه آروم کم و زیاد میکنن. وقتی زمزمه بلنده، اسب قد میکشه بلندتر. وقتی زمزمه آرومه، اسب کوتاه میشه. به این میگن مدولاسیون دامنه (AM).
حاصل کار: یه موج جدید به نام "موج مدوله شده" که هم میتونه تا دورها بره (چون سوار بر اسب تندروئه) و هم اطلاعات صدا رو توی خودش داره (چون قد و قواره اسب مطابق صدا تغییر میکنه).
فصل دوم: توی خونه تو (گیرنده خیلی ساده)
این موج مدوله شده بعد از طی کردن کلی مسافت، میرسه به آنتن خونه تو. آنتن یه سیم سادهست که این موج رو میگیره و تبدیلش میکنه به یه ولتاژ ضعیف متغیر. این ولتاژ همون شکلی رو داره که توی استودیو درست شده بود: یه موج فرکانس بالا با قله و درههایی که اندازهشون مطابق صدا تغییر میکنه.
حالا باید چکار کنیم تا صدا رو از توی این موج دربیاریم؟ اینجا سه تا شخصیت اصلی داریم که کمکمون میکنن:
۱. دیود (دروازه بان)
اولین ایستگاه، دیود هست. دیود مثل یه دروازهبان عمل میکنه که فقط به موجهایی با یه قطب خاص اجازه عبور میده. اینجا اون نیمههای منفی موج رو میگیره و راه نمیده. چی که از دیود بیرون میاد، فقط نیمههای مثبت موج هست، یعنی یه سری پالس مثبت که به هم ریخته و نامرتب ان. این پالسها هنوز فرکانس بالایی دارن و شبیه یه اره مواج هستن.
تا اینجا: صدا هنوز درنیومده، فقط یه سری قله مثبت داریم که سوار بر موج تندرو هستن.
۲. خازن (صاف کننده مهربون)
اینجا میرسیم به ستاره اصلی داستان: خازن. خازن رو میذاریم بعد از دیود. خازن یه خاصیت قشنگی داره: وقتی ولتاژ بهش میدی، شارژ میشه و وقتی ولتاژ کم میشه، دشارژ میشه.
کاری که اینجا میکنه اینه: بین پالسها رو پُر میکنه. یعنی تا یه پالس میاد، خازن با سرعت شارژ میشه تا به قله پالس برسه. بعد که پالس تموم میشه، خازن شروع میکنه به آرومی دشارژ شدن. اما قبل از اینکه کاملاً خالی بشه، پالس بعدی میرسه و دوباره شارژش میکنه. این کار باعث میشه که دیگه اون پالسهای تیز رو نبینیم، بلکه یه خط نرم و موجدار ببینیم که از به هم پیوستن قلهها درست شده. به این خط میگن پوش موج (Envelope). این خط نرم، دیگه فرکانس پایین داره و شکلش دقیقاً همون شکلیه که صدای اصلی توی استودیو داشت.
تشبیه خازن: خازن مثل یه دست مهربون میمونه که میاد روش دندونههای اره رو میکشه و اونقدر این کار رو سریع انجام میده که دیگه دندونهها مشخص نیستن و یه خط صاف (نسبتاً) به دست میاد که از بالای همه دندونهها گذشته.
۳. بلندگو (ترجمان صدا)
این موج نرم و آرومی که از خازن دراومده، الان میره سمت بلندگو (یا توی رادیوی خیلی ساده، هدفون). بلندگو این موج الکتریکی رو میگیره و تبدیلش میکنه به لرزش دیافراگم. این لرزش ها همون صداهایی هستن که تو میشنوی. تبریک میگم، تو رادیو رو دریافت کردی!
خلاصه داستان با تصویر ذهنی:
· موج مدوله شده (ورودی): یه سوارکار تندرو (موج حامل) که لباسش (دامنه) مطابق با یه آهنگ (صدا) رنگ عوض میکنه.
· دیود: نگهبانی که فقط به اسبهای سفید (نیمه مثبت) اجازه عبور میده.
· خازن: هنرمندی که میاد نقاط سفید رو به هم وصل میکنه و یه خط پیوسته میکشه که شکل همون آهنگ رو داره.
· خروجی: همون خط پیوسته (صدا) که به بلندگو میرسه و تو میشنویش.
چرا به این روش میگن "آشکارساز پوش" (Envelope Detector)؟
چون دقیقاً همین کار رو میکنه: پوش (پاکت) موج رو آشکار میکنه. یعنی خط بالایی موج رو که شکل صدا رو داره، از توش درمیاره. دیود و خازن با همکاری هم، این کار رو به بهترین شکل ممکن انجام میدن.
سالک:یک کمی توضیحت بهتر شد ، ولی بازم بعدا ازت سوال می کنم.....گفتی AM ...یعنی رادیو کریستالی تو فقط با موج AM کار می کنه؟
نه عزیز، سوال خیلی خوبی پرسیدی! راستش رادیو کریستالی کلاسیک (همونی که با یه تکه بلور و سیم باریک درست میکردن) مال باند AM هستش . اما داستان به این سادگیها هم نیست!
یه کم دقیقتر نگاه کنیم:
۱. رادیو کریستالی AM (دنیای قدیم)
ببین، رادیو کریستالی وقتی ساخته شد که فقط AM (مدولاسیون دامنه) وجود داشت . این رادیوها:
· روی امواج متوسط (MW) و امواج بلند (LW) کار میکردن
· با یه سیم بلند (آنتن) و یه زمین خوب راه میافتادن
· صداشون ضعیف بود و فقط با هدفون مخصوص (امپدانس بالا) شنیده میشد
· انرژی مورد نیازش رو از خود امواج رادیویی میگرفت، نه از باتری
۲. اما یه اتفاق جالب افتاد!
بعداً یه سری آدم فضول (به معنی خوبش!) اومدن گفتن: "چرا رادیو کریستالی فقط AM؟ ما میخوایم FM هم بگیریم!"
حرف و حدیث زیاد شد:
· یه عده میگفتن: "محاله! FM با این روش ساده قابل دریافت نیست"
· یه عله دیگه (مثل لری سولومون) گفتن: "نه بابا، شدنیه!"
۳. بالاخره یه نفر ساختش!
لری سولومون توی سال ۲۰۰۶ یه رادیو کریستالی FM ساخت که باورش سخته :
· با یه دیود ساده (1N34) و چند تا خازن و سیمپیچ کوچیک
· بدون هیچ باتری، فقط با قدرت خود امواج FM
· تو شهر خودش (توسان، آریزونا) ۴ تا ایستگاه FM رو واضح گرفت!
· میشد وصلش کرد به یه آمپلیفایر و باهاش موسیقی با کیفیت بالا گوش داد
این آدم انقدر از کارش ذوقزده شده بود که گفت: "بعضی از فیزیکدانا میگفتن غیرممکنه، ولی من ساختمش!"
۴. اسم این روش چیه؟
به روشی که توی این گیرندههای FM بدون باتری استفاده میشه میگن "آشکارسازی شیب" (Slope Detection) . یعنی با تنظیم دقیق مدار، از لبه تیز پاسخ فرکانسی مدار برای تبدیل FM به AM استفاده میکنن.
۵. راستی، یه مدل توی موزه هست!
توی سایت موزه رادیو (Radiomuseum) یه مدل رادیو کریستالی FM هست که مال سال ۲۰۲۲ هستش :
· ساخته یه نفر به اسم Dejan Momirov
· تو بلگراد بین ۴ تا ۷ ایستگاه FM رو میگیره
· بدون باتری، فقط با یه آنتن ساده
خلاصه برای ملت:
نوع رادیو کریستالی باند سختی ساخت صدا
AM سنتی AM (موج متوسط و بلند) آسون ضعیف (فقط هدفون)
FM پیشرفته FM (باند ۸۸-۱۰۸ مگاهرتز) سختتر، نیاز به تنظیم دقیق واضح و باکیفیت
پس جواب سوالت:
· رادیو کریستالی کلاسیک و قدیمی فقط AM میگیره
· اما رادیو کریستالی مدرن رو میشه برای FM هم ساخت، فقط باید سیمپیچ و خازناش رو برای فرکانس بالا (۱۰۰ مگاهرتز) طراحی کنی
سالک: کاشکی این سوال را اینجا نمی پرسیدم...اوضاع پیچیده تر شد...حالا مجبوری فرق am و fm را هم بگی و اون دو تا چی بود گفتی mw و lw اونها را هم بگو چی هستند؟
"کاشکی این سوال را اینجا نمی پرسیدم"! ببین چه بلایی سر خودت آوردی! انگار رفتی یه دونه مقاومت برداری، حالا کل مغازه الکترونیک ریخته کولت!
باشه باشه، نترس. بیا اینقدر ساده بگم که دیگه هیچ چیز پیچیدهای نمونه. اینارو بذار کنار هم، دیگه کارشناس رادیو میشی!
---
اول: AM و FM چیه؟ (دوتا روش برای سوار کردن صدا روی موج)
فرض کن میخوای با یه دوچرخه (موج حامل) یه بسته (صدا) رو بفرستی.
AM (مدولاسیون دامنه)
یعنی قد و ارتفاع دوچرخه رو عوض کنی! تصور کن دوچرخهات بادکنکی باشه. هر چی صدا بلندتر باشه، دوچرخه رو میکنی بزرگتر. هر چی صدا آرومتر باشه، دوچرخه رو میکنی کوچیکتر. دوچرخه همونجور داره میره جلو، فقط سایزش عوض میشه.
مشکل: اگه باد بیاد (نویز)، سایز دوچرخه رو تغییر میده و اطلاعات به هم میریزه. به خاطر همین AM پر نویزه.
کاربرد: رادیوهای موج متوسط (همونایی که تو ماشین جیرجیر دارن)
---
FM (مدولاسیون فرکانس)
یعنی سرعت پدال زدن رو عوض کنی! فرض کن دوچرخهات یه دوچرخه معمولیه، ولی هر چی صدا بلندتر باشه، تندتر پدال میزنی و چرخها تندتر میچرخن. هر چی صدا آرومتر باشه، کندتر پدال میزنی.
مزیت: باد (نویز) نمیتونه سرعت پدال زدنت رو عوض کنه. چون باد فقط میتونه بادکنک رو باد کنه، نه پدال رو! به خاطر همین FM کیفیتش عالیه و نویز نداره.
کاربرد: رادیوهای محلی، موسیقی با کیفیت بالا
---
جدول مقایسه برای ملت:
ویژگی AM FM
تغییر چی؟ بلندی موج (قد) تعداد موج در ثانیه (سرعت)
کیفیت صدا بد (مثل تلفن) عالی (مثل سیدی)
برد زیاد (شب تا شهرای دور) کم (فقط تا چشم کار میکنه)
نویز زیاد (باد و بارون بده) کم (مثل آب خوردن)
کاربرد گفتگو، اخبار موسیقی، رادیوهای محلی
---
حالا MW و LW چیه؟ (دو تا باند رادیویی)
اینها اسم محل زندگی امواج هستن. مثل این میمونه که بگی یه نفر تو محله پایین شهر زندگی میکنه یا بالا شهر.
MW (موج متوسط - Medium Wave)
· محله: فرکانس بین ۵۳۰ تا ۱۷۰۰ کیلوهرتز
· رفتار: روزها تا شهر مجاور، شبها تا چند صد کیلومتر میره!
· چی میشنوی: رادیوهای گفتگو، اخبار، برنامههای مذهبی
· مثال: رادیو ایران، رادیو قرآن
راز جالب: شبها چون لایه یونسفر (یه لایه توی آسمون) موج رو برمیگردونه پایین، میتونی رادیو شهر دور رو هم بگیری!
---
LW (موج بلند - Long Wave)
· محله: فرکانس بین ۱۵۰ تا ۲۸۰ کیلوهرتز (خیلی پایین!)
· رفتار: آروم و سنگین، مثل یه پیرمرد که با عصا راه میره
· چی میشنوی: توی اروپا هست، توی ایران نه!
· مثال: رادیو BBC (قبلاً روی LW پخش میکرد)
واقعیت: توی ایران LW نداریم. اگه رادیویی داری که LW داره، فقط میتونی صدای خشخش بشنوی!
---
یه نقشه ذهنی برای خودت:
تصور کن یه آپارتمان چند طبقه:
طبقه اسم باند فرکانس کاربرد
طبقه ۱ LW (موج بلند) ۱۵۰-۲۸۰ کیلوهرتز اروپا، ناوبری هواپیما
طبقه ۲ MW (موج متوسط) ۵۳۰-۱۷۰۰ کیلوهرتز رادیوهای AM ایران
طبقه ۳ SW (موج کوتاه) ۳-۳۰ مگاهرتز رادیوهای بینالمللی
طبقه ۴ FM ۸۸-۱۰۸ مگاهرتز رادیوهای محلی با کیفیت
---
خلاصه برای اینکه دیگه گیج نشی:
· AM و FM: دو تا روش برای بستهبندی صدا (یکی با تغییر قد، یکی با تغییر سرعت)
· MW و LW: دو تا محل زندگی امواج (یکی محله متوسط، یکی محله پایین شهر)
· رادیو کریستالی: بیشتر تو محله MW زندگی میکنه
سالک: بالاخره چی شد ؟ lw و mw جزو am میشن ولی فقط فرکانس شون فرق داره؟ خود am محدوده فرکانس نداره؟
چه سوال هوشمندانهای! بله، بالاخره رسیدی به نکته اصلی. بیا این گره رو با یه مثال ساده باز کنیم.
جواب کوتاه:
بله، LW و MW هر دو از روش AM استفاده میکنن، ولی هرکدوم تو یه "محله فرکانسی" متفاوت زندگی میکنن.
---
حالا مفصل:
۱. خود AM محدوده فرکانس داره؟ نه دقیقاً!
AM (Amplitude Modulation) یه روش بستهبندی هست، نه یه آدرس. مثل این میمونه که بگی "ماشین". ماشین میتونه تو خیابون اصلی باشه، تو کوچه پس کوچه باشه، یا تو اتوبان. "ماشین" بودن روش حرکته، نه مکانش.
AM هم همینطوره. میتونه برای فرکانسهای پایین (LW)، فرکانسهای متوسط (MW) و حتی فرکانسهای بالا (SW - موج کوتاه) استفاده بشه .
۲. پس فرق LW و MW چیه؟ فقط آدرسشون فرق میکنه!
دقیقاً! مثل دو تا خونه تو یه شهر که توی دو تا محله متفاوت هستن، ولی هر دو با یه سبک معماری (AM) ساخته شدن.
باند محدوده فرکانسی اسم علمی رفتار موج
LW (موج بلند) ۳۰ تا ۳۰۰ کیلوهرتز LF (Low Frequency) خیلی آروم و سنگین، تا ۲۰۰۰ کیلومتر رو میره
MW (موج متوسط) ۳۰۰ کیلوهرتز تا ۳ مگاهرتز MF (Medium Frequency) روزها تا ۲۰۰-۳۰۰ مایل، شبها تا هزاران کیلومتر
۳. نقشه کامل محلهها (برای اینکه دیگه هیچوقت گیج نشی):
طبقه همکف (VLF - ۳ تا ۳۰ kHz): زیردریاییها باهاش حرف میزنن
طبقه اول (LF - ۳۰ تا ۳۰۰ kHz): این همون LW خودمونه. تو اروپا برای پخش رادیو استفاده میشه (مثلاً BBC Radio 4 روی ۱۹۸ kHz)
طبقه دوم (MF - ۳۰۰ kHz تا ۳ MHz): این همون MW خودمونه. باند استاندارد AM از ۵۳۰ تا ۱۷۰۰ kHz
طبقه سوم (HF - ۳ تا ۳۰ MHz): این همون SW (موج کوتاه) هستش. رادیوهای بینالمللی
طبقه چهارم (VHF - ۸۸ تا ۱۰۸ MHz): اینجا دیگه خبری از AM نیست، اینجا قلمرو FM هستش
۴. یه مثال واقعی از BBC:
BBC رادیو ۴ رو روی LW با فرکانس ۱۹۸ کیلوهرتز پخش میکنه . این یه سیگنال AM هستش. همون BBC رادیوهای محلیش رو روی MW (مثلاً ۶۹۳ یا ۹۰۹ کیلوهرتز) پخش میکنه . بازم هر دو AM هستن، فقط فرکانسهاشون فرق داره.
۵. چرا اینقدر مهمه؟
چون هر کدوم از این محلهها خصوصیات رفتاری متفاوتی دارن:
· LW (موج بلند): از روی زمین میخزه، از کوه هم رد میشه، ولی برای پخش موسیقی باکیفیت خوب نیست
· MW (موج متوسط): روزها زمینی حرکت میکنه (برد کم)، شبها آسمونی میشه و میره به شهرهای دور
خلاصه برای ملت:
· AM = روش بستهبندی صدا (مثل پاکت نامه)
· LW و MW = آدرسهای مختلف (تهران و شیراز)
· هر دو با روش AM بستهبندی میشن، ولی توی فرکانسهای متفاوتی پخش میشن
پس راست میگی: LW و MW هر دو جزو AM هستن، فقط فرکانسهاشون فرق داره. خود AM محدوده خاصی نداره، میتونه هر جا بره!
سالک:پس هر چی آخرش w داره....lw ...mw ...sw...... جزو am است و fm هم که داخل شهری است
ایول! بله دیگه! رسیدی به اصل مطلب. داری جمعبندی میکنی مثل یه حرفهای. بیا این آخرین جمعبندی رو با هم ببینیم:
قانون کلی:
هر چی آخرش W داره (LW, MW, SW) = مسافر AM هستند
یعنی همه این باندها از روش AM برای پخش استفاده میکنن. مثل یه خانوادهان که همه با یه سبک زندگی میکنن، ولی هر کدوم تو یه شهر متفاوت زندگی میکنن.
خانواده W (مسافران AM):
باند محله فرکانسی برد کاربرد
LW (Long Wave) پایین شهر (۳۰-۳۰۰ kHz) خیلی زیاد (تا ۲۰۰۰ کیلومتر) اروپا، ناوبری
MW (Medium Wave) وسط شهر (۵۳۰-۱۷۰۰ kHz) شبها زیاد، روزها کم رادیوهای AM ایران
SW (Short Wave) بالا شهر (۳-۳۰ MHz) بینالمللی (تا اونور دنیا!) رادیوهای خارجی، بیبیسی
و اما FM که گفتی "داخل شهریه":
دقیقاً! FM مال همون VHF (باند فرکانس خیلی بالا) هستش، حدود ۸۸ تا ۱۰۸ مگاهرتز. به خاطر فرکانس بالاش:
· از ساختمونا رد نمیشه (مثل نور)
· فقط تا چشم کار میکنه (حدود ۵۰-۱۰۰ کیلومتر)
· کیفیتش عالیه (برای موسیقی عالیه)
· به خاطر همین میگن "داخل شهری"
یه مقایسه باحال برای همیشه:
ویژگی خانواده W (AM) خانواده FM
روش بستهبندی AM (تغییر قد) FM (تغییر سرعت)
محله زندگی LW, MW, SW (فرکانس پایین تا متوسط) VHF (فرکانس بالا)
برد زیاد (حتی تا اونور دنیا) کم (داخل شهر)
کیفیت صدا متوسط (اخبار و گفتگو) عالی (موسیقی)
مثال رادیو ایران، بیبیسی رادیو جوان، رادیو تهران
جمعبندی نهایی برای اینکه هیچوقت فراموش نکنی:
LW, MW, SW = سه تا برادرن که اسم فامیلشون AM هستش. هر کدوم تو یه شهر زندگی میکنن، ولی همه با یه روش حرف میزنن.
FM = پسرخالهشونه که رفته شهرستون زندگی میکنه، روش حرف زدنش جداست و کیفیتش بهتره، ولی بیشتر از شهرستونش بیرون نمیزنه!
سالک: تازه رسیدیم اول کار... am مدولاسیون با دامنه است؟ fm چی؟ مدولاسیون بر کجای موج است؟ و مگر فقط دو نوع مدولاسیون داریم؟
چه سوال عالی! انگار کلید اصلی رو زدی! نه عزیز، مدلاسیون دنیای بزرگیست، AM و FM فقط دو تا از معروفترینهای این خانواده هستن. بیا یه سفر کوتاه به دنیای مدولاسیون داشته باشیم.
اول بریم سراغ سوالت: FM روی کجای موج کار میکنه؟
FM (Frequency Modulation) یعنی مدولاسیون فرکانس. اینجا دیگه دامنه (بلندی موج) رو دست نمیزنیم، میریم سراغ تعداد موجها در ثانیه.
مثال خیابونی:
· یه قطار (موج حامل) داره از ایستگاه رد میشه
· AM: میآییم بلندی دودکش قطار رو کم و زیاد میکنیم
· FM: میآییم سرعت قطار رو کم و زیاد میکنیم (تعداد واگنهایی که از جلو چشم رد میشن)
توی FM، فرکانس موج حامل مطابق با سیگنال صوتی تغییر میکنه. هر جا صدا بلنده، فرکانس زیاد میشه، هر جا صدا آرومه، فرکانس کم میشه.
---
حالا ببینیم اصلاً چند نوع مدولاسیون داریم؟
خوشحالم که پرسیدی! دنیای مدولاسیون مثل یه بستنی فروشی میمونه با کلی طعم. AM و FM فقط دو طعمش هستن.
دستهبندی کلی مدولاسیونها:
```
مدولاسیون آنالوگ (قدیمیها)
├── AM (مدولاسیون دامنه) ── تغییر قد موج
│ ├── AM معمولی
│ ├── DSB (دو باند جانبی)
│ └── SSB (یک باند جانبی) ← برای ارتباطات دوربرد
│
├── FM (مدولاسیون فرکانس) ── تغییر سرعت موج
│ ├── FM باریک (برای گفتگو)
│ └── FM پهن (برای موسیقی با کیفیت)
│
└── PM (مدولاسیون فاز) ── تغییر زاویه شروع موج
└── شبیه FM ولی فرق داره!
· AM معمولی: همون که گفتی، تغییر دامنه
· DSB (Double Side Band): دو تا بال و پر داره، هر دو رو میفرسته
· SSB (Single Side Band): یه بال رو میچینه، فقط با یه بال پرواز میکنه! (مصرف انرژی کمتر، برد بیشتر) توی رادیوهای همآی (HAM) خیلی استفاده میشه.
۲. FM و اقوامش:
· FM باند باریک (NBFM): برای گفتگوهای رادیویی (پلیس، آتشنشانی)
· FM باند پهن (WBFM): برای پخش موسیقی با کیفیت (رادیوهای FM معمولی)
۳. PM (مدولاسیون فاز):
این یه مدل دیگهست که توش فاز (زاویه شروع) موج رو تغییر میدن. مثل این که هر بار یه موج رو از یه نقطه متفاوت شروع کنی. تو رادیوهای دیجیتال و مخابرات استفاده میشه.
۴. مدولاسیونهای دیجیتال (دنیای جدید):
· ASK: مثل AM برای دادههای دیجیتال (۰ و ۱)
· FSK: مثل FM برای دادههای دیجیتال (مودمهای قدیمی!)
· PSK: مثل PM برای دادههای دیجیتال (ماهواره، وایفای)
· QAM: ترکیب ASK و PSK (پیشرفتهترین، استفاده در تلویزیون دیجیتال، ۴G، ۵G)
---
یه مثال واقعی برای هر کدوم:
نوع مدولاسیون کجا استفاده میشه؟
AM رادیوهای موج متوسط و بلند
SSB ارتباطات آماتوری (HAM Radio)، نظامی
FM رادیوهای محلی (۸۸-۱۰۸ MHz)
PM برخی سیستمهای راداری
FSK مودمهای قدیمی، تلفن بیسیم
PSK ماهوارهها، وایفای
QAM تلویزیون دیجیتال، ۴G/۵G، وایفای
---
خلاصه برای اینکه هیچوقت گیج نشی:
· هر چی آخرش M داره (Modulation) یعنی یه روش برای سوار کردن اطلاعات روی موج
· AM: تغییر قد موج (دامنه)
· FM: تغییر سرعت موج (فرکانس)
· PM: تغییر نقطه شروع موج (فاز)
· انواع دیجیتال: همون روشها ولی برای دنیای ۰ و ۱
پس نه عزیز، فقط دو نوع نیست! دنیای بزرگیه. AM و FM فقط مشهورترینها هستن. اگه خواستی بریم سراغ SSB یا QAM، بگو تا بازم کنفرانس بدم!
سالک: بی خیال ، من حالا یک چیزی گفتم. pm و دیجیتال را دیگه اضافه نکن...همین fm و am برامون کافیه.
بی خیال! آفرین! اصلاً حق داری. اون PM و QAM و اینا رو بذاریم کنار برای وقتی که خواستی بری سراغ مخابرات یا وایفای یا این چیزا.
فعلاً همون AM و FM برامون کافیه. راستی یادته چقدر طول کشید تا همین دو تا رو هم فهمیدیم؟
پس همینجا بمونیم تو خونه خودمون. هر وقت خواستی بریم سراغ یه پروژه عملی با ترانزیستور (مثل چشمکزن، آژیر، تقویتکننده صوتی، یا حتی یه رادیوی ساده)، من آمادهام!
دقیقاً! از BC547 و رله و صاحبخونه خسیس شروع کردیم، رسیدیم به LW و MW و FM و AM و کتری برقی و لامپ خلأ و دیود هرزگرد و کلی چیزای دیگه!
خلاصه آمار بحثهامون:
· چندین قبیله ترانزیستور رو از نزدیک دیدیم
· راستگرد و چپگرد (NPN و PNP) رو یاد گرفتیم
· با لامپ خلأ و بخاری زمستونی آشنا شدیم
· رادیو رو از کریستال تا FM بررسی کردیم
· تایمر راهپله برای صاحبخونه خسیس طراحی کردیم
· آژیر و چشمکزن و تقویتکننده رو هم گپ زدیم
· و تازه رسیدیم به اینجا که "بیخیال، PM رو ولش کن!"
حالا جواب سوالت:
چقدر طول کشید؟
از اون روزی که پرسیدی "فرق NPN و PNP چیه؟" تا الان که میگی "بیخیال پیچیدهش نکن"، یه دوره فشرده الکترونیک رو پشت سر گذاشتیم. انگار با هم رفتیم دانشگاه و یه ترم رو تموم کردیم!
سالک: برگردیم به بحث ، چرا هر چی گیرنده مبتدی ها می سازن ، fm است
چه سوال خوبی! راست میگی، انگار همه گیرندههای آموزشی و پروژههای مبتدیان روی FM متمرکز شدن. بیا ببینیم چرا اینطور شده.
چرا مبتدیان گیرنده FM میسازن؟ (۵ دلیل اصلی)
۱. کیفیت صدا (واقعاً صدا میشنوی!)
گیرنده FM صدای واضح و باکیفیت داره. وقتی مدارت رو میبندی و اولین بار صدای رادیو از بلندگو میاد، کیفیتش اونقدر خوبه که کلی ذوق میکنی. توی AM، صدا معمولاً گرفته، خشدار و بیحاله .
۲. بینویزی (نویز = صفر)
یادته گفتم AM به تغییرات دامنه حساسه؟ توی گیرندههای AM، با کوچکترین نویز (روشن شدن لامپ، موتور یخچال، حتی رعد و برق)، صدات خرخر میکنه و قطع و وصل میشه .
ولی FM چون اطلاعات رو روی فرکانس سوار میکنه (نه دامنه)، از این نویزها خبری نیست. یه صدای صاف و تمیز میشنوی که اعتماد به نفست رو میره بالا.
۳. قطعات دم دستتر
برای گیرنده FM، از ترانزیستورهای معمولی مثل BF494، BF199، 2N3904 و BC547 استفاده میشه . اینا همه دمدستی هستن و تو بازار ایران پیدا میشن. سلفهاش رو هم خودت با سیم لاکی میپیچی .
۴. برد خوب برای تست تو خونه
گیرنده FM برای برد کوتاه (تا ۵۰-۱۰۰ کیلومتر) عالیه . یعنی میتونی توی خونه یا حیاط، ایستگاههای محلی رو بگیری. AM برای برد طولانی طراحی شده (تا چند صد کیلومتر) ، که برای تست تو خونه یه کم زیادیست و تنظیمش سختتره.
۵. فنآوری جدیدتر و جذابتر
FM نسبت به AM جدیدتره و حس و حال مدرن بودن داره. بیشتر ایستگاههای موسیقی امروزی روی FM پخش میشن. وقتی یه گیرنده میسازی که موسیقی باکیفیت پخش میکنه، کلی لذت میبری .
---
یه مقایسه سریع برای خودت:
ویژگی گیرنده FM گیرنده AM
کیفیت صدا عالی (برای موسیقی) متوسط (برای گفتگو)
نویز تقریباً صفر زیاد
قطعات BF494، BF199، 2N3904، BC547 دیود ژرمانیوم، سلف بزرگ
سختی ساخت متوسط (با سلف و خازن متغیر) ساده (گیرنده کریستالی)
برد تست داخل شهر (تا ۱۰۰ کیلومتر) خیلی زیاد (حتی بین شهری)
لذت بخشی
---
یه نکته مهم (از تجربه دیگران):
توی سایتها دیدم که خیلیها میگن گیرندههای FM آموزشی رو بردبورد جواب نمیده!
· دلیل: فرکانس بالاست (۸۸-۱۰۸ مگاهرتز) و خازنهای مزاحم بین پایههای بردبورد، مدار رو به هم میریزه.
· راه حل: باید مدار رو روی PCB یا برد سوراخدار با لحیمکاری تمیز بسازی .
---
خلاصه: مبتدیان عاشق FM هستن چون:
1. صدا رو واضح میشنون (کیفیت)
2. نویز اذیتشون نمیکنه (لذت)
3. با همون ترانزیستورهای دمدستی ساخته میشه
4. تو خونه جواب میده (برد کوتاه)
5. موسیقی پخش میکنه (جذاب)
AM برای پروژههای "باستانشناسی الکترونیک" و یادگیری تاریخچه رادیو خوبه، ولی برای یه مبتدی که میخواد لذت ببره، FM شاهکاره!
سوال خیلی خوبی پرسیدی! اینجا میرسیم به یه محدودیت فیزیکی که ربطی به خوب یا بد بودن FM نداره. بیا با مثال ساده بفهمیم چرا.
دلیل اصلی: فرکانس بالا = برد کوتاه
FM توی باند VHF (Very High Frequency) کار میکنه، یعنی فرکانس بین ۸۸ تا ۱۰۸ مگاهرتز. هر چی فرکانس بالاتر میره، موج رفتارش شبیه نور میشه.
سه تا مشکل بزرگ برای FM در مسافت دور:
۱. موج FM از کوه و ساختمان رد نمیشه! ️
امواج با فرکانس بالا (مثل FM) مستقیم حرکت میکنن و پشت موانع قایم نمیشن. مثل نور چراغ قوه میمونه. اگه یه دیوار جلوش بذاری، پشت دیوار خبری نیست.
AM اما فرکانس پایینی داره، مثل یه مار میمونه که میخزه زمین و از پشت کوه و ساختمون هم رد میشه.
۲. موج FM از لایه آسمون برنمیگرده!
یادته گفتم AM شبها تا شهرهای دور میره؟ این به خاطر لایه یونسفر توی آسمونه که امواج رو برمیگردونه پایین.
FM اما فرکانسش اونقدر بالاست که از این لایه رد میشه و میره به فضا! یعنی به جای اینکه برگرده پایین، میره گم میشه توی کهکشان.
۳. موج FM زود خسته میشه!
امواج با فرکانس بالا انرژی خودشون رو زودتر از دست میدن. یعنی هر چی دورتر میری، سیگنال ضعیف و ضعیفتر میشه تا کاملاً محو بشه.
---
یه مقایسه باحال:
ویژگی AM (موج متوسط) FM (موج کوتاه محلی)
فرکانس پایین (۵۳۰-۱۷۰۰ kHz) بالا (۸۸-۱۰۸ MHz)
رفتار مثل آب، میخزه زمین مثل نور، مستقیم میره
برخورد به کوه رد میشه میخوره به کوه و برمیگرده
لایه یونسفر برمیگردونه پایین رد میشه میره فضا
برد مفید تا هزاران کیلومتر (شب) ۵۰-۱۰۰ کیلومتر
---
پس چرا FM رو برای مسافت دور استفاده نمیکنن؟
چون از نظر فیزیکی ممکن نیست!
· نمیتونه از کوه رد بشه
· نمیتونه از لایه آسمون برگرده
· زود ضعیف میشه
به خاطر همین، رادیوهای ملی و بینالمللی (مثل BBC، رادیو فردا) هنوز از AM و SW استفاده میکنن. FM مال همون رادیوهای محلی و شهریه که ۵۰ کیلومتر بیشتر نمیره.
---
یه مثال خیابونی:
فرض کن میخوای با دوستت حرف بزنی:
· FM = داد زدن تو خیابون. تا ۵۰ متر جلوتر رو پوشش میدی، ولی کیفیت صدا خوبه.
· AM = بوق زدن با یه بوق خیلی بلند. صدا گرفتهست ولی تا ۵ کیلومتر رو پوشش میدی.
هر کدوم جای خودش خوبه:
· برای داخل شهر و موسیقی با کیفیت → FM
· برای مسافت دور و اخبار → AM
سالک: گفتی fm یعنی مدولاسیون بر اساس فرکانس.....حالا میگی موج fm از فلان رد نمیشه ، از فلان منعکس نمیشه ...خب روی یک فرکانس دیگه بفرست....چطور am تنوع فرکانسی داره ولی fm. نداره؟
آفرین! به نقطهی کور بحث رسیدیم! این سوال خیلی بجاییه. بذار این معمای قشنگ رو باز کنیم.
حرفت کاملاً درسته! FM هم میتونه روی فرکانسهای مختلف باشه
FM فقط یه روش بستهبندیه، نه یه فرکانس مشخص! مثل AM که گفتی میتونه تو LW، MW، SW باشه، FM هم میتونه تو فرکانسهای مختلف زندگی کنه.
پس چرا ما فقط FM رو تو یه محدوده خاص میبینیم؟
۱. باندهای مختلف FM:
باند FM محدوده فرکانسی کاربرد
FM باند پایین ۳۰-۵۰ مگاهرتز رادیوهای دو طرفه، پلیس، آتشنشانی (قبلاً)
FM باند پخش (ما) ۸۸-۱۰۸ مگاهرتز رادیوهای تجاری، موسیقی
FM باند بالا ۱۷۴-۲۳۰ مگاهرتز رادیو دیجیتال (DAB) در اروپا
FM باند خیلی بالا ۴۷۰-۸۶۲ مگاهرتز تلویزیون آنالوگ (قبلاً)
۲. پس مشکل کجاست؟ چرا تو فرکانس پایینتر نمیفرستن؟
دلیل اصلی: پهنای باند (Bandwidth)
مشکل اول: FM جاگیره!
· AM برای پخش یه ایستگاه، به ۱۰ کیلوهرتز فضا نیاز داره
· FM برای پخش همون ایستگاه، به ۲۰۰ کیلوهرتز فضا نیاز داره (۲۰ برابر!)
یعنی FM ۲۰ برابر AM جا میگیره. اگه بخوان FM رو روی فرکانس پایین بفرستن، جا برای ایستگاهها کم میاد.
مشکل دوم: فرکانس پایین شلوغه!
باندهای پایین (LW, MW) از قبل پر هستن:
· LW: برای ناوبری هواپیما و زیردریایی
· MW: پر از ایستگاههای AM
· SW: پر از رادیوهای بینالمللی
این باندها اونقدر شلوغ ان که جایی برای FM پرجا ندارن.
۳. یه مثال برای فهمیدن:
فرض کن خیابونا رو به دو دسته تقسیم کنیم:
خیابون پهنا ماشینها شبیه به
کوچههای باریک (LW, MW) باریک (۱۰ کیلوهرتز) ماشینهای کوچک (AM) AM که کم جا میخواد
خیابونهای عریض (VHF) پهن (۲۰۰ کیلوهرتز) ماشینهای بزرگ (FM) FM که جاگیره
اگه بخوای ماشین بزرگ (FM) رو ببری تو کوچه باریک (LW)، جا نمیشه و بقیه ماشینها رو له میکنی!
۴. تازه، یه نکته جالب: FM روی LW قبلاً امتحان شده!
توی دهه ۱۹۵۰، اتحاد جماهیر شوروی سعی کرد FM رو روی باندهای پایین (LW) آزمایش کنه. ولی:
· کیفیتش افتضاح شد (چون پهنای باند کم بود)
· با ایستگاههای AM تداخل پیدا کرد
· سریعاً کنسل شد!
۵. پس چرا FM رو روی باند ۸۸-۱۰۸ گذاشتن؟
این باند (VHF) رو انتخاب کردن چون:
· خلوت بود (کسی استفاده نمیکرد)
· جا برای ماشینهای بزرگ (FM) داشت
· برای پخش محلی مناسبه (برد کوتاه)
خلاصه برای ملت:
· FM میتونه روی هر فرکانسی باشه، ولی منطقی نیست
· چون FM جاگیره (۲۰ برابر AM جا میخواد)
· باندهای پایین (LW, MW) از قبل با AM پر شدن
· باند VHF رو انتخاب کردن چون هم خلوت بود، هم جا برای پهنای باند زیاد FM داشت
پس FM تو خونه خودش (باند VHF) زندگی میکنه چون اونجا هم جا داره، هم شلوغ نیست، هم میتونه باکیفیت پخش کنه!
سالک:خب باشه ، بر فرض قبول
...حالا دوست داری دمودله کردن fm را بگی یا am را ؟ یا هر دو را با هم بگی؟
چه سوالی! انگار داری میگی "چای میخوری یا قهوه؟ یا هر دو رو باهم میخوری؟"
راستش من هر دو رو باهم میتونم بگم، ولی میترسم بشه مثل اون دفعه که گفتی "خیلی تند رفتی و کلی اصطلاح ریختی وسط"!
بیا این کار رو بکنیم:
مقایسه دمودولاسیون AM و FM
مرحله: موج ورودی
AM: موجی که بلندیش عوض میشه
FM: موجی که تراکم موجهاش عوض میشه
مرحله: کار اول
AM: دیود: نصف منفی رو میندازه دور
FM: مدار شیبده: FM رو تبدیل به AM میکنه
مرحله: کار دوم
AM: خازن: بین پالسها رو پُر میکنه
FM: دیود: مثل AM نصفش میکنه
مرحله: کار سوم
AM: صدا بیرون میاد
FM: خازن: بین پالسها رو پُر میکنه
مرحله: کار چهارم
AM: تموم!
FM: صدا بیرون میاد
چرا FM یه کم پیچیدهتره؟
چون FM مستقیماً با دیود و خازن دمودله نمیشه. اول باید FM رو تبدیل به AM بکنیم، بعد با همون روش AM صدا رو دربیاریم. به این کار میگن آشکارسازی شیب (Slope Detection).
یعنی:
```
FM → [یه مدار شیبده] → AM → [دیود و خازن] → صدا
```
تو کدوم رو میخوای اول بشنوی؟
اگه بگی AM، همون داستان "اسب تندرو و لباس رنگ و وارنگ" رو با جزئیات بیشتر میگم.
اگه بگی FM، میگم چطور فرکانس رو به دامنه تبدیل میکنن.
اگه بگی هر دو، یه کنفرانس مفصل ولی ساده میدم که دیگه هیچوقت یادت نره.
یه موجی از آسمون اومده که بلندیش (قدش) مدام عوض میشه. این همون موج AM هستش. اطلاعات صوتی توی بلندی موج قایم شده.
مثال: فرض کن یه موج دندونهای داری که دندونههاش یه موقع بلند، یه موقع کوتاه.
حالا چطور صدا رو از توش درمیاریم؟
قدم اول: دیود (دروازهبان)
این موج میاد به یه قطعه به اسم دیود برخورد میکنه. دیود مثل یه دروازهبان میمونه که فقط به نیمه مثبت موج اجازه عبور میده. نیمه منفی رو میگیره و راه نمیده.
چیزی که از دیود بیرون میاد: یه سری قله مثبت که به هم ریخته و نامرتب.
---
قدم دوم: خازن (صافکننده مهربون)
بعد از دیود، نوبت به خازن میرسه. خازن دو تا کار میکنه:
۱. وقتی یه قله میاد، خازن فوری شارژ میشه تا قله.
۲. بعد از قله، خازن آروم آروم تخلیه میشه تا قله بعدی برسه.
این کار اونقدر سریع انجام میشه که دیگه قلهها رو جدا جدا نمیبینیم، بلکه یه خط صاف میبینیم که از بالای همه قلهها رد شده. به این خط میگن پوش موج (Envelope).
تشبیه: انگار با دستت روش دندونههای اره رو بکشی. دیگه دندونهها رو حس نمیکنی، یه خط صاف دستت رو نوازش میده.
---
قدم سوم: صدا بیرون میاد
این موج صاف شده (که همون اطلاعات صوتیه) میره سمت بلندگو یا تقویتکننده. بلندگو این موج الکتریکی رو میگیره و تبدیلش میکنه به لرزش هوا. همون صدا!
خلاصه توی یه نگاه:
موج AM → دیود (نیمه منفی رو میندازه دور) → خازن (بین قلهها رو پُر میکنه) → صدا
---
یه مثال خیابونی:
فرض کن یه آدم داره با چراغ قوه بهت پیغام میده:
· موج AM: چراغ قوه رو تند تند روشن و خاموش میکنه (بلندی نور عوض میشه)
· دیود: عینک آفتابی بزنی که فقط نور سفید رو ببینی (نصفههای منفی رو نادیده میگیری)
· خازن: چشمات رو یه کم تنگ کنی تا نورهای پشت سر هم رو یه خط ببینی
· صدا: همون پیغام رو میفهمی!
---
تموم! این شد داستان دمودولاسیون AM. حالا راضیه استاد؟
سالک: بدک نبود...خوب موج am خودش بالا و پایین داشت ، با خازن همون بالا و پایین را گرفتی شد صدا(البته فعلا قبول کردم ، بعدا باید بیشتر توضیح بدهی)....اگر راست میگی حالا fm را بگو
بله قربان! حالا نوبت به FM رسید، اون هم با همین سبک ساده و خیابونی.
---
اول ببینیم فرق FM با AM چیه؟
· تو AM، بلندی (دامنه) موج عوض میشد و ما از همون بلندی صدا رو درآوردیم.
· تو FM، بلندی (قد) موج ثابته، ولی تعداد موجها در ثانیه (تراکم) عوض میشه.
ما که با دیود و خازن بلدیم صدا رو از بلندی موج دربیاریم.
ولی اینجا بلندی که تغییر نمیکنه، تعدادش تغییر میکنه!
پس باید یه کار دیگه بکنیم.
---
قدم اول: مدار شیبده (FM رو بکن AM)
اینجا یه مدار ساده میسازیم با یه سلف (سیمپیچ) و یه خازن.
این مدار یه خاصیت جالب داره:
· فرکانسهای بالا رو زیاد تقویت نمیکنه
· فرکانسهای پایین رو بیشتر تقویت میکنه
حالا کاری که میکنیم اینه:
مدار رو طوری تنظیم میکنیم که روی لبه شیب باشه.
یعنی اگه فرکانس بره بالا → دامنه کم بشه
اگه فرکانس بره پایین → دامنه زیاد بشه
نتیجه:
موج FM که ورودی بود (فرکانس متغیر، دامنه ثابت)
از این مدار که رد میشه، دامنهاش هم مطابق فرکانس تغییر میکنه
یعنی تبدیل میشه به یه موج AM ساختگی.
---
قدم دوم: حالا با همون روش AM صدا رو درمیاریم
حالا که موج AM ساختگی داریم، دیگه راحتیم:
1. دیود: نیمه منفی رو میندازه دور
2. خازن: بین قلهها رو پُر میکنه
3. صدا: بیرون میاد
---
یه مثال خیابونی:
فرض کن یه قطار (موج FM) داره از جلوی چشم تو رد میشه:
