4.2. Принцип радіопередачі

Радіомовлення - це передача звукових програм для одно­часного прийому їх значною кількістю слухачів.

Для передачі звукової інформації на значні відстані використо­вують електромагнітні коливання, які мають визначені амплітуду, період і частоту. Амплітуда коливань - це найбільший їх розмах, максимальне значення. У звукових коливаннях вона визначає гучність звука. Період коливань - це інтервал, протягом якого здійснюється одне повне коливання. Частота коливань - це кількість коливань за одну секунду. Частота звукових коливань, які сприймаються нормальним людським вухом, становить діапазон від 16 до 20000 Гц. Кожне джерело звуків має свою смугу частот.

У таблиці наведено інтервали частот різних джерел звуків.

Таблиця 3

Інтервали частот різних джерел звуків

Джерела звуків	Інтервал частот, Гц
Чоловічий голос	100-5000
Жіночий голос	150-8000
Скрипка	180-16000
Віолончель	65-13000
Контрабас	30-3000
Рояль	50-7000

Якщо до цих головних тонових звуків додати обертони, які надають звукам більш якісне забарвлення, то діапазон звучання відзначених джерел значно розширюється. Тому і намагаються довести діапазон звуковідтворюючих пристроїв до 20000 Гц і вище.

Радіопередача - це процес послідовного перетворення звукових коливань в механічні, електричні, електромагнітні та випромінювання останніх у простір

Процес радіопередачі починається із перетворення звукових коливань за допомогою мікрофона спочатку в механічні коливання мембрани, а потім в електричні коливання звукових частот. Мікрофон виробляє електричний струм низької частоти (НЧ), який відповідає частоті звукових коливань.

Електричні низькі (звукові) частоти з великими труднощами можна передати на значні відстані. А тому на практиці прийнято вважати, що радіозв'язок за допомогою коливань низьких частот неможливий. Для цієї мети генератор виробляє електричні коливання високої частоти. При цьому струми низької частоти від мікрофона, після їх підсилення, за допомогою мікрофонного підсилювача, надхо­дять в модулятор. Туди ж надходять і струми високої частоти, які виробляє генератор. Вироблену генератором високу частоту нази­вають несучою. Для кожної радіостанції вона суворо визначена і призначена для доставки до місця прийому корисних, вироблених мікрофоном, коливань.

У модуляторі відбувається накладання низькочастотних коливань на високі коливання. У результаті амплітуда і частота коливань змінюється згідно з передавальним сигналом. Цей процес називається модуляцією. А одержані таким чином коливання називають модульованими, які надходять до антени, де перетво­рюються в електромагнітні коливання і випромінюються у простір (див. рис. 7.9).

У радіомовленні і телебаченні використовують три способи модуляції: амплітудну (АМ), частотну (ЧМ) і полярну (ПМ).

При амплітудній модуляції струми високої частоти під дією сигналу низької частоти змінюють амплітуду згідно з сигналом, що передається.

Модуляція — це процес зміни характеру високо­частотних коливань (зміна амплітуди, частоти) під впливом низькочастотних коливань

Використовується амплітудна модуляція при радіомовленні на довгих (ДХ), середніх (СХ) і коротких (КХ) хвилях, а також для передачі телевізійного зображення.

При частотній модуляції відбувається зміна частоти високо­частотних коливань під впливом низькочастотних. Амплітуда несучої частоти залишається постійною протягом усього часу модуляції. Частотна модуляція має деякі переваги порівняно з амплітудною. Вплив перешкод значною мірою зменшується при використанні частотної модуляції, оскільки індустріальні та атмосферні перешкоди впливають на амплітуду сигналу, що приймається. Завдяки цьому значно покращується якість прийому і відповідно значно підвищується чутливість приймача. Частотну модуляцію використо­вують для радіопередачі в ультракороткохвильовому діапазоні (УКХ) та для передачі звукового супроводження телевізійних програм.

Розглянуті способи модуляції (ЧМ і АМ) використовують для передачі монофонічних програм, тобто тоді, коли при його відтворенні в місці прийому звук здається таким, який начебто виходить із однієї точки. А тому в монофонічному звучанні немож­ливо визначити, як розміщені в просторі джерела звука по відношенню один до іншого. Все більшого поширення нині набуває стереофонічне радіомовлення. За його допомогою отримують ефект об'ємності. Звучання при цьому значно наближається до природного. Для досягнення стереоефекту використовують два самостійних звукових канали: П - правий, Л - лівий. Це означає, що слухач, який знаходиться перед гучномовцями на однаковій відстані від лівого і правого почує різні звуки (за висотою, тембром і гучністю) із різних гучномовців (або акустичних систем). Складається враження просторового розташування джерел звуків.

Складність стереофонічної радіопередачі полягає в тому, що інформація із двох звукових каналів повинна бути передана одним радіоканалом.

Вирішують цю проблему за допомогою полярної модуляції (ПМ). Форма і склад одержаних у цьому випадку коливань, є складними. Але сам принцип полярної модуляції полягає в наступному. Спочатку сигналами звукової частоти, що надходять із лівого та правого мікрофонів, модулюють за амплітудою піднесучу (допоміжну) частоту, яку виробляє спеціальний генератор. Ця частота в системі стереофонічного радіомовлення дорівнює 31,25 кГц. При цьому плюсові амплітуди піднесучої частоти модулюються звуковою частотою лівого мікрофона, мінусові -правого. Потім полярно-модульована піднесуча частота модулює несучу звичайним способом за частотою. Одержані таким методом коливання складної форми надходять на антену. Полярною модуляцією вона називається тому, що ця модуляція піднесучої частоти проходить окремо для плюсових і мінусових амплітуд ніби за полюсами. Полярна модуляція використовується в стереофонічному радіомовленні на УКХ-діапазоні. Графічне зображення модуляції наведено на рис. 7.10.

Рис. 10. Графічне зображення модуляції: а) амплітудна; б) частотна; в) полярна