Rádio AM / FM se může cítit jako čistá magie. Zapněte rádio a poslouchejte hudbu, talk show nebo jakoukoli jinou zvukovou zábavu vysílanou ze zdroje vzdáleného stovky, ne-li tisíce kilometrů. Ale rádio není kouzlo. Je to přímočarý, i když fascinující proces. Zde je pohled na to, jak jsou vytvářeny a vysílány rádiové vlny.
Co jsou rádiové vlny?
AM znamená Amplitude Modulation a FM znamená Frequency Modulation. Rádiové programy AM i FM jsou přenášeny vzduchem pomocí rádiových vln, které jsou součástí řady elektromagnetických vln, které zahrnují paprsky gama, rentgenové záření, ultrafialové paprsky, viditelné světlo, infračervené záření a mikrovlnnou troubu. Elektromagnetické vlny jsou všude kolem, všude, na různých frekvencích. Rádiové vlny mají vlastnosti podobné světelným vlnám (jako je odraz, polarizace, difrakce a lom světla), ale rádiové vlny existují na frekvenci, na kterou vaše oči nejsou citlivé. Elektromagnetické vlny jsou generovány střídavým proudem (AC), elektrickou energií používanou k provozování většiny technologií ve vašem domě a životě, od praček přes televizi až po mobilní zařízení. Ve Spojených státech pracuje střídavý proud při 120 V při 60 Hz. To znamená, že proud se ve vodiči střídá (mění směr) 60krát za sekundu. Jiné země používají jako standard 50 Hz. Ačkoli jsou 50 i 60 Hz považovány za relativně nízké frekvence, střídavé proudy generují základní úroveň elektromagnetického záření (EMR). To znamená, že část elektrické energie drátu uniká a je přenášena do vzduchu. Čím vyšší je frekvence elektřiny, tím více energie dokáže uniknout z drátu do otevřeného prostoru. Proto se elektromagnetické záření někdy volně popisuje jako „elektřina ve vzduchu“.
Koncept modulace
Elektřina ve vzduchu je náhodný hluk. Chcete-li se proměnit v užitečné signály, které přenášejí informace (hudbu nebo hlas), je třeba nejprve modulovat elektřinu. Proto je modulace základem pro rádiové signály AM a FM. Další slovo pro modulaci je změna. Elektromagnetické záření musí být modulováno nebo měněno, aby bylo užitečné jako rádiový přenos. Bez modulace nemůže rádiový signál přenášet informace. Pokud jde o rozhlasové vysílání, musí být elektromagnetické záření (elektřina ve vzduchu) modulováno s informacemi, které mají být odeslány. Abyste lépe porozuměli pojmu modulace, zamyslete se nad vizí. Prázdný kus papíru je k ničemu, dokud nebude nějakým způsobem smysluplně modulován nebo změněn. Abyste mohli sdělit užitečné informace, musíte na papír napsat nebo nakreslit.
AM rozhlasové vysílání
AM rádio používá modulaci amplitudy, nejjednodušší formu rozhlasového vysílání. Abyste porozuměli modulaci amplitudy, přemýšlejte o stálém signálu (nebo vlně) vysílajícím na pásmu AM v pásmu 1 000 kHz. Amplituda (nebo výška) konstantního signálu se nemění nebo nemoduluje, takže nepřenáší žádné užitečné informace. Tento stálý signál produkuje pouze šum, dokud není modulován informacemi, jako je hlas nebo hudba. Výsledkem této modulace je změna amplitudy ustáleného signálu, která se zvyšuje a snižuje v přímém poměru k informacím. Změní se pouze amplituda. Frekvence zůstává konstantní. AM rádio v Americe pracuje v rozsahu frekvencí od 520 kHz do 1710 kHz. Jiné země a regiony mají různá frekvenční pásma. Specifická frekvence je známá jako nosná frekvence, což je vozidlo, kterým je skutečný signál přenášen z vysílací antény do přijímacího tuneru. AM rádio vysílá na větší vzdálenosti. Má více stanic v daném kmitočtovém rozsahu a lze jej snadno zachytit přijímači. Signály AM jsou však náchylnější k šumu a statickému rušení, například během bouřky. Elektřina generovaná bleskem produkuje špičky hluku, které tunery AM snímají. AM rádio má také omezený zvukový rozsah od 200 Hz do 5 kHz, takže je lepší pro rozhlasové vysílání než hudbu. U hudby mají signály AM nižší kvalitu zvuku než FM.
FM rozhlasové vysílání
FM rádio používá frekvenční modulaci. Chcete-li porozumět frekvenční modulaci, zvažte signál se stálou frekvencí a amplitudou. Frekvence signálu je nezměněna nebo nemodulovaná, takže nejsou obsaženy žádné užitečné informace. Když do tohoto signálu vložíte informace, dojde ke změně frekvence přímo úměrné informacím. Když je frekvence modulována mezi nízkou a vysokou, nosná frekvence přenáší hudbu nebo hlas. Výsledkem je pouze změna frekvence. Amplituda zůstává po celou dobu konstantní. FM rádio pracuje v rozsahu 87,5 MHz až 108,0 MHz, což je vyšší frekvenční rozsah než rádio AM. Rozsah vzdálenosti pro přenosy FM je omezenější než AM, obvykle méně než 100 mil. FM rádio je však pro hudbu vhodnější. Vyšší rozsah šířky pásma 30 Hz až 15 kHz vytváří kvalitu zvuku, kterou si užíváme a dáváme přednost. Pro větší oblast pokrytí potřebují přenosy FM další stanice, aby mohly přenášet signály dále. Vysílání FM se běžně provádí stereofonně (několik stanic AM může také vysílat stereofonní signály). Přestože signály FM jsou méně náchylné k hluku a rušení, fyzické bariéry, jako jsou budovy a kopce, je mohou omezit a ovlivnit celkový příjem. To je důvod, proč na některých místech můžete některé rozhlasové stanice přijímat snadněji než jinde, nebo když při projíždění různými oblastmi o stanice přijdete.