دانلود مقاله آشنایی با انواع فرستنده و امواج

فرستنده های رادیویی
با پیشرفت تکنولوژی که در تمامی زمینه ها تاثیرگذار بوده در ساخت فرستنده های رادیویی .هم بی تاثیر نبوده است .ساخت فرستنده های رادیویی که پخش برنامه های تولید شده بصورت الکترومغناطیسی را بعهده دارد در مسیری تکاملی به مرحله ای رسیده که بحث فرستنده های رادیویی دیجیتال را مطرح ساخته است.
اولین مراحل تولید این نوع دستگاهها که تمامی قسمت های آن با استفاده از لامپ ساخته شده بود در مراحل مختلف تولیدی رو به تکامل رفت که از مراحل ساخت فرستنده های تمامی لامپی به نیمه لامپی و اخیرا بصورت نیمه هادی رسیده و امروزه بحث استفاده از فرستنده های رادیویی دیجیتال بصورت مطرح استDABیاDRM در کشور ما مورد اخیر فعلا در حال طرح و بررسی می باشد لیکن فرستنده های نیمه لامپی و نیمه هادی یا به عبارتی تمام ترانزیستوری در تمامی ایستگاههای رادیویی مورد استفاده واقع شده است البته هنوز هم در بعضی موارد از فرستنده های تمام لامپی استفاده می شود که به مرور زمان فرستنده های نیمه هادی جایگزین آنها می شوند.اما آنچه در تمامی فرستنده ها مشترک است نحوه عملکرد آنها در روش مدوله کردن می باشد که به نوع فرستنده بستگی دارد.است که در این کتاب به اصول عملکرد PSM یا PDM روش های بکار رفته در عمل مدولاسیون بصورت پوش پول اشاره می شود که مورد استفاده واقع PDM فرستنده های رادیویی نیمه لامپی یا نیمه هادی با روش پوش پول و شده است اگر چه فعداد این نوع فرستنده ها زیاد است به مدل هایی اشاره خواهد شد که مورد استفاده بیشتری قرار گرفته ضمن اینکه آشنایی با اصول عملکرد فرستنده های دیگر را هم شامل خواهد شد .
امواج در رادیو
اینکه چه کسی مخترع اصلی رادیو است، که در آن زمان تلگراف بی سیم نامیده می‌شد، مورد اختلاف است.

ادعاهایی وجود دارد که ناتان ستابلفیلد رادیو را پیش از تسلا و مارکونی ساخت، اما به نظر می‌رسد که دستگاه وی به جای ارسال رادیویی با ارسال القایی کار می‌کرده است.

انسان بیش از 100 سال است که با امواج الکترومغناطیسی آشناست و امروز از آنها به طور وسیعی در زندگی خود استفاده می‌کند و این امواج در یک میدان مغناطیسی و یک میدان الکتریکی عمود بر هم بوجود آمده‌اند.

ویژگی بارزشان که آنها را متمایز ساخته این است که برای سیر نیاز به محیط‌ هادی ندارد و در خلا به راحتی حرکت می‌کنند.

امواج رادیویی نیز دسته‌ای از این فیزیک امواج هستند.
پایه‌های تئوری انتشار امواج الکترومغناطیسی برای اولین بار توسط جیمز کارل ماکسول در سال 1873م در مقاله‌ای تحت عنوان یک تئوری دینامیک از میدان الکتریکی که به انجمن رویال ارائه شده بود، بیان شد که نتیجه کار وی در طی سالهای بین 1861م تا 1865م بود.

در سال 1893م در سنت لوییس میسوری)) ، نیکلا تسلا اولین نمایش عمومی ارتباطات رادیویی را انجام داد.

او در مقابل مؤسسه فرانکلین در فیلادلفیا و انجمن روشنایی الکتریکی ملی اصول ارتباطات رادیویی را به دقت شرح و توضیح داد.

تجهیزاتی که او استفاده کرد تمامی اجزایی را که قبل از ساخته شدن تیوب خلا در سیستمهای رادویی وجود داشت، دارا بودند.

او بر خلاف مارکونی و دیگران که از کوهیرر استفاده می‌کردند، برای اولین بار از گیرنده‌های مغناطیسی استفاده کرد در سال 1894م سر الیور لوج نشان داد که می‌توان با استفاده از یک آشکار ساز با نام کوهیرر پیام دادن توسط امواج رادیویی را ممکن ساخت.

این آشکار ساز متشکل از تیوبی پر شده با براده‌های آهن بود که توسط تمیستوکل کالزچی ـ اونستی در فرموی ایتالیا در سال 1884م ساخته شده بود.

بعدها ادوارد برنلی از فرانسه و الکساندر پوپوف از روسیه نسخه بهبود یافته‌ای از کوهیرر را ابداع کردند.

مردم روسیه ادعا می‌کنند پوپوف که سیستم ارتباطاتی عملیای بر پایه کوهیرر ساخت‏، مخترع رادیو بوده است.

فیزیکدانی هندی با نام جاجدیش چاندرا بوس استفاده از امواج رادیویی را به صورت عمومی در تاریخ نوامبر 1894م در کلکته نمایش داد، اما او مایل به ثبت کارش نبود.

در سال 1896م گاگلیلمو مارکونی جایزه آنچه که گاها به عنوان اولین حق ثبت اختراع رادیو در دنیا با شماره (حق ثبت اختراع بریتانیا 12039 از آن یاد می‌شود، را دریافت کرد، بهبود در ارسال ضربه‌های الکتریکی و سیگنالها و در نتیجه بهبود دستگاهها.

در سال 1897م در ایالات متحده برخی پیشرفتهای کلیدی در رادیو توسط نیکولا تسلا بوجود آمد و به نام او ثبت شد.

در سال 1904م دفتر ثبت اختراع ایالات متحده احتمالا به دلیل پشتیبانهای مالی مارکونی که شامل توماس ادیسون و اندریو کارنجی می‌شد، تصمیم گرفت که حق ثبت اختراع رادیو را به مارکونی اعطا کند.

برخی اعتقاد دارند که دولت ایالات متحده بدین دلیل حق ثبت اختراع را به تسلا نداد که از مجبور شدن به پرداخت حق امتیازی که نیکولا تسلا برای استفاده دولت از حق ثبت اختراعش مطالبه می‌کرد خودداری کند.

در سال 1909م مارکونی به همراه کارل فردیناند براون جایزه نوبل فیزیک را برای تلاشهایی برای ساخت تلگراف بیسیمدریافت کردند.

به هرحال کمی بعد از مرگ تسلا در سال 1943م اختراع تسلا (شماره 645576) توسط دادگاه عالی ایالات متحده به وضع اول بازگشت.

این تصمیم بر این اساس گرفته شده بود که تسلا کارهایی را پیش از حق ثبت مارکونی انجام داده بود.

برخی معتقدند که این کار احتمالا به دلایل مالی انجام شده است تا دولت بتواند از پرداخت خساراتی که شرکت مارکونی ادعا می کرد که به دلیل استفاده اختراعش در جریان جنگ اول باید دریافت کند، سر باز زند.

برخی حدس می‌زنند که دولت در ابتدا حق ثبت اختراع را به ماکونی داد تا هر گونه ادعای تسلا را برای جبران خساراتش بی اعتبار کند.

مارکونی اولین کارخانه بی سیم را در جهان در خیابان هال ، در چلمسفورد انگلستان در سال 1898م افتتاح کرد و حدود 50 نفر را نیز استخدام کرد.

در حوالی 1900م تسلا برج واردنکلیف را افتتاح کرد و شروع به تبلیغ خدمات آن کرد.

در سال 1903 ساختمان برج تقریبا کامل شد.

نظرات مختلفی وجود دارد که چگونه تسلا قصد داشت به اهداف این سیستم (آنگونه که بیان شده یک سیستم 200 کیلو واتی) بی سیم دست یابد.

تسلا ادعا کرد که واردنکلیف به عنوان بخشی از سیستم انتقال جهانی ، قابلیت دریافت و ارسال مطمئن چند کاناله اطلاعات ، جهتیابی جهانی ، هماهنگی زمان و یک سیستم جهانی موقعیت را دارا خواهد بود.

اختراع بزرگ بعدی آشکار ساز تیوب خلا بود که توسط تیمی از مهندسین وستینگهاوس ساخته شد.

در شب کریسمس سال 1906م ، ریجینالد فسندن (با استفاده از مدار بازز) اولین ارسال صوتی رادیویی را از برنت راک ، ماساچوست انجام داد.

کشتیهای روی دریا امواج ارسال شده‌ای را شنیدند که شامل صدای فسندن در حال نواختن آواز اوه شب مقدس با ویلون و خواندن متنی از انجیل بود.

اولین برنامه خبری رادیویی توسط ایستگاه 8MK در میشیگان در 31 آگوست 1920م ارسال شد.

اولین پخش بی سیم منظم برنامه‌های سرگرمی جهان در سال 1922م از مرکز تحقیقاتی مارکونی در ریتل نزدیک چلمسفورد ، انگلستان شروع شد که مکان اولین کارخانه بی سیم نیز بود.

رادیوهای اولیه تمامی توان فرستنده را از طریق یک میکروفن کربنی ارسال می کردند.

درحالی که برخی از رادیوها از نوعی تقویت جریان الکتریکی یا باتری استفاده می‌کردند، از اواسط دهه 1920م اکثر انواع گیرنده‌ها دستگاههای کریستالی بودند.

در دهه 1920م تیوبهای خلا تقویت کننده منجر به انقلابی در گیرنده‌های رادیویی و فرستنده‌های رادیویی شد.

بین سالهای 1886م و 1888م ، هاینریش رودلف هرتز برای اولین بار تئوری ماکسول را از طریق آزمایشاتش تأیید کرد.

آزمایشات وی نشان می‌دادند که تشعشعات رادیویی تمامی خواص امواج (که امروزه امواج هرتز خوانده می‌شوند) را دارا هستند، و کشف کرد که معادلات الکترومغناطیس را می‌توان به صورت معادلات مشتقات جزئی بازنویسی کرد که معادلات موج نامیده شد.

ماهیت امواج رادیویی هر اتم از الکترون و نوترون تشکیل شده است.

نوترون و پروتون در مرکز قرار گرفته‌اند و هسته اتم را تشکیل می‌دهند و الکترونها اطراف هسته می‌چرخند.

هسته بعضی از اتم‌ها به دلیل پروتونهای آنها خنثی می‌شود.

دارای حرکت وضعی هستند.

یعنی به دور محور خود می‌چرخند.

این نوع حرکت را حرکت اسپنی می‌گویند، که ویژگیهای طبیعی هسته‌ها است.

همچنین هسته به دلیل وجود پروتون دارای بار مثبت هست و از هر ذره بارداری که حرکت داشته باشد‌، فیزیک امواج الکترومغناطیس تابش می‌شود.

بطور کلی فیزیک امواج ، از جمله فیزیک امواج الکترومغناطیسی دارای فرکانس هستند.

در اینجا فرکانس به معنی تعداد نوسانهای میدان الکتریکی یا مغناطیسی در واحد زمان از هر نقطه از فضا است.

اگر نیروی محرکی را با فرکانس یکسان با فرکانس طبیعی نوسانگر بکار ببریم دامنه حرکت نوسانی یعنی حداکثر فاصله‌ای تا نقطه‌ای از موج از مرکز تعادل می‌گیرد افزایش می‌یابد، که این پدیده را تشدید می‌گویند.

امواج رادیو نوعی از تشعشعات الکترومغناطیسی هستند و هنگامی بوجود میآیند که یک شی باردار شده با فرکانسی که در بخش فرکانس رادیویی (RF) طیف الکترومغناطیسی قرار دارد شتاب بگیرد.

این محدوده فرکانس از ده ها هرتز تا چند گیگا هرتز تغییر میکند.

تشعشعات الکترومغناطیسی توسط نوسانات میدانهای الکتریکی و مغناطیسی انتشار مییابند و از طریق هوا و نیز خلا به همان خوبی عبور میکنند و نیازی به واسطه انتقال ندارند.

در مقابل، دیگر انواع تشعشعات الکترومغناطیسی با فرکانس هایی بالای محدوده RF به این شرح اند: اشعه گاما، اشعه X و مادون قرمز، ماوراء بنفش و نور مرئی.

وقتی که امواج رادیویی از یک سیم عبور می‌کنند، میدان الکتریکی و مغناطیسی متغیر آنها (بر حسب شکل سیم) جریان و ولتاژی متناوب در سیم القا می‌کنند.

این جریان و ولتاژ را میتوان به سیگنالهای صوتی و دیگر انواع سیگنال تبدیل کرد که اطلاعات را انتقال دهند.

با وجودی که واژه رادیو برای توصیف این پدیده به کار میرود، ارسال داده‌هایی که ما به عنوان تلویزیون ، رادیو ، رادار و تلفن می‌شناسیم، همگی در کلاس انتشار فرکانس رادیویی هستند.

کدینگ MPEGII در DVB کدینگ MPEGII برای فشرده سازی تصویر جهت مقاصد DVBکه تصویر به صورت Stream(دنباله پیوسته از تصاویر) منتقل می شود بسیار مناسب است، چون با هر بار بافر شدن حدود 12 تصویر، قابلیت شروع پخش دارد.

درزیر تکنیک های کدینگ MPEGII مورد بررسی قرار گرفته است .

می دانیم که هر تصویر رنگی از ترکیب سه تصویر RGB (قرمز، سبز، آبی) تشکیل شده است که هر کدام نقش ایجاد یک رنگ از سه رنگ اصلی را در صفحه دارند.

ولی چشم ما نسبت به مولفه‌های فرکانس بالای رنگ‌ها که نقش ایجاد مرزهای تصاویر را دارند، حساسیت کمتری نشان می دهد و به مولفه‌های فرکانس بالای شدت رنگ (Luminance) حساسیت بیشتری نشان می دهد.

به این جهت ابتدا سه لایه RGB تصویر به سه لایه دیگر مثلاLuminance، قرمز‌-سبز(RG) وآبی-زرد (BY) تبدیل می شوند، که luminanceبا دقت بالاتری کد شده و مولفه‌های بیشتری از آن نگه داشته می شوند ولی دو تصویر دیگر با ذقت کمتر کد شده و فقط مولفه‌های قرکانس پایین تر منتقل می شوند.

سپس تصویر به بلوک های 8×8 تقسیم شده 8 Pixel Blocks)×8) و از هر یک از این بلوک ها تبدیل DCTII (Discrete Cosine Transform Type 2) گرفته می‌شود.

تبدیل DCTII یک نوع تبدیل فوریه کسینوسی است که در آن از توابع پایه کسینوسی که به اندازه ½ شبفت یافته‌اند استفاده می شود.

یعنی از توابع متعامد استفاده می کنیم.

به علت خاصیت فشرده سازی انرژی تصویر (Energy Compaction) در DCTII فقط یک سری از مولفه‌های اول این تبدیل برای بازسازی با دقت خوبی کافی است.

این مقادیر کافی و اینکه چه مولفه هایی از تصویر را نگه داریم با مقایسه انژری تبدیل و انژری تصویر به صور ت هوشمند برای هر بلوک توسط کد مشخص می شود.

حال نتیجه یک ماتریس 8×8 از تبدیل است که بسیاری از مقادیر صفر است که با پیمایش به صورت زیکزاگ به یک رشته ی عددی تبدیل می شود و این رشته ابتدا Quantize می شود تا Bit rate پایین بیاید و نتیجه هم به نوبه خود به روش های آماری فشرده می شود (مانند فاکتور گرفتن از یک مقدار تکرار شده و ....)درضمن دراین نوع کدک باید هر بلوک ،هر تصویر و ...

یک Header داشته باشد تا محدوده آن را مشخص کند و توصیف دقیق از پارامترهای آن قسمت ارائه می کند.

بعد از فشرده سازی تصویر به فشرده سازی فیلم می رسیم ،می دانیم که یک فیلم از تعدادی (حدود 24 تا 30 بستگی دارد به نوع سیستم مانند Pal،NTSC و ...) فریم تشکیل شده که پشت سر هم نمایش داده می شوند ولی انتقال این حجم از اطلاعات بسیار پرخرج است و درضمن بسیاری از این اطلاعات اضافی است (مثلا اگر تصویری از یک فیلم یک ثانیه تغییر نکند) بدین منظور سعی می کند فقط بلوک های جدید را و تغییرات مکان بلوک های قبلی را (بجای خود آنها) منتقل کنیم ولی انتقال تغییرات به تنهایی هم خود خطرناک است و به علت آشفتگی خطوط انتقال اگر کوچکترین