Thomas Edison

(1847 – 1931)

Ο Edison έγινε ο πιο γόνιμος εφευρέτης όλων των

εποχών!

Οι καθηγητές του τον θεωρούσαν « διατελώντα εν

συγχύσει ».

Thomas Edison

Το μεγαλύτερο μέρος της παιδείας του προήλθε από διάβασμα

στο σπίτι.

Εργαζόταν 20 ώρες την ημέρα και κατοχύρωσε πάνω από 1.100

εφευρέσεις.

Μεταξύ άλλων ανακάλυψε το συνεχές

ρεύμα και τον ηλεκτρικό λαμπτήρα

Thomas Edison

Κεφάλαιο 16ο

Αρχές Επικοινωνίας με ήχο και

εικόνα

Πώς λειτουργούν οι ηλεκτρονικές

επικοινωνίεςΈνα βασικό υπόδειγμα ηλεκτρονικής επικοινωνίας αποτελείται από

έναν πομπό, το δίαυλο μεταδόσεως και το δέκτη.

Ο πομπός (transmitter) στέλνει το μήνυμα.

Ο δίαυλος (κανάλι) μεταδόσεως (transmission channel) το

μεταφέρει.

Ο δέκτης (receiver) το λαμβάνει.

Πομπός ΔέκτηςΔίαυλος

Επικοινωνίας

Παράδειγμα ηλεκτρονικής

επικοινωνίας

Κατά τη διάρκεια μας τηλεφωνικής επικοινωνίας:

η φωνή σου στέλνεται από το μικρόφωνο του τηλεφώνου σου

(πομπός)…

μέσω ενός σύρματος (δίαυλος μεταδόσεως)…

στο ακουστικό ενός άλλου τηλεφώνου (δέκτης).

Επικοινωνία μέσω τηλεφώνου

Το προηγούμενο υπόδειγμα μας δείχνει

πώς λειτουργούν γενικά οι ηλεκτρονικές

επικοινωνίες.

Για να κατανοήσεις πραγματικά τα διαφορετικά

συστήματα, χρειάζεται να μάθεις ορισμένα βασικά

πράγματα σχετικά με:

τη μετατροπή ενέργειας,

τον ηλεκτρισμό και

τον μαγνητισμό.

Μετατροπή Ενέργειας

Όλες οι ηλεκτρονικές επικοινωνίες

αρχίζουν με ενέργεια της μιας ή της άλλης μορφής.

Σε κάθε όμως περίπτωση να θυμάσαι ότι όλα προέρχονται από

τον…

Επικοινωνίες Ήχου

Οι επικοινωνίες ήχου για παράδειγμα, ξεκινούν ως μηχανική

ενέργεια (τα ηχητικά κύματα σχηματίζονται από

μετακινούμενο αέρα)Αν κτυπήσουμε ελαφρά ένα διαπασών,

θα του προκαλέσουμε ταλάντωση

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη

μεταβολή της πυκνότητας του αέρα

στον γύρω χώρο

Τι ακριβώς όμως συμβαίνει με τα μόρια του

αέρα;

Η πυκνότητά τους

αρχίζει να μεταβάλλεται

Και συνεχίζει να μεταβάλλεται

για όσο χρονικό διάστημα το διαπασών

ταλαντώνεται.

Όσο απομακρυνόμαστε από το διαπασών,

τόσο πιο πολύ ελαττώνεται η ένταση του ήχου.

Δηλαδή, τόσο πιο πολύ ελαττώνεται η πυκνότητα των μορίων

του αέρα.

Αν δεν ξαναχτυπήσουμε το διαπασών, θα αρχίσουν οι

ταλαντώσεις του σταδιακά να αποσβένουν (να

μικραίνουν).

Ώσπου κάποια στιγμή θα πάψει να ταλαντεύεται,

τα μόρια του αέρα θα σταματήσουν να συμπυκνώνονται και να

αραιώνουν και τέλος θα τερματιστεί η παραγωγή του ήχου.

Διαμήκη Κύματα

Διαμήκη κύματα ονομάζονται τα κύματα των οποίων η διεύθυνση

διάδοσης είναι παράλληλη στη διεύθυνση της ταλάντωσης των

σωματιδίων που αποτελούν το μέσο διάδοσης. Παραδείγματα

διαμήκους κύματος είναι ο ήχος και η διαταραχή που διαδίδεται στις

σπείρες ενός ελατηρίου.

Διαμήκες Κύμα

Εγκάρσια Κύματα

Εγκάρσιο Κύμα

Εγκάρσια κύματα ονομάζονται τα κύματα στα οποία η κατεύθυνση

του διαταρασσόμενου μεγέθους είναι κάθετη στην κατεύθυνση

διάδοσης του κύματος. Παραδείγματα εγκάρσιων κυμάτων είναι το

θαλάσσιο κύμα και το φως.

θαλάσσιο κύμα

φως

Επικοινωνίες με εικόνες

Οι επικοινωνίες με εικόνες αρχίζουν ως ενέργεια φωτός.

Οι μορφές αυτές ενέργειας (μηχανική και φωτεινή ενέργεια),

για τον ήχο και την εικόνα αντίστοιχα, πρέπει να μετατραπούν

σε ηλεκτρική ενέργεια προκειμένου να χρησιμοποιηθούν σε ένα

σύστημα επικοινωνίας

Στα συστήματα ήχου, τα ηχητικά κύματα (ή μηχανική ενέργεια)

μετατρέπονται σε ηλεκτρική ενέργεια.

Στα συστήματα εικόνας, συσκευές λήψεως εικόνων

μετατρέπουν το φως σε ηλεκτρική ενέργεια.

Η ηλεκτρική ενέργεια μεταδίδεται κατόπιν με τη μορφή

σήματος

Τα σήματα αυτά στέλνονται:

είτε μέσω της ατμόσφαιρας,

υποβοηθούμενα και από

δορυφόρους

είτε μέσω ενός σύρματος

(χαλκού),

είτε μέσω οπτικών ινών.

Τέλος, προσλαμβάνονται με μία κεραία ή με άλλη συσκευή.

Ηλεκτρισμός και

Μαγνητισμός

Τα ηλεκτρόνια είναι πολύ μικροσκοπικά

σωματίδια που περιστρέφονται γύρω από

τον πυρήνα του ατόμου. Ο πυρήνας του

ατόμου είναι θετικά φορτισμένος. Θετικά και

αρνητικά φορτία έλκονται το ένα με το

άλλο. Η έλξη αυτή βοηθά στο να

συγκρατούνται τα άτομα μεταξύ τους.

Ηλεκτρισμός

Νάτριο

Η δομή των μετάλλων είναι

κρυσταλλική.

Τα άτομα του μετάλλου

συγκρατούνται σε συγκεκριμένες

θέσεις εκτελώντας μόνο πολύ

μικρές ταλαντώσεις.

Δομή Μετάλλων

Η ενσύρματη μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων

γίνεται μέσω μεταλλικών (χάλκινων) καλωδίων

Τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται σε απομακρυσμένες στιβάδες

αυτών των ατόμων μπορούν εύκολα να αποσπαστούν από το

συγκεκριμένο άτομο στο οποίο ανήκουν. Με αυτόν τον τρόπο το

άτομο του μετάλλου που έχει χάσει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια,

μετατρέπεται έτσι σε θετικό ιόν.

Στην περίπτωση αυτή, τα συγκεκριμένα ηλεκτρόνια κινούνται πλέον

ελεύθερα μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα του μετάλλου. Γι’ αυτό και

ονομάζονται ελεύθερα ηλεκτρόνια.

Ελεύθερα Ηλεκτρόνια

Υπό κανονικές συνθήκες τα ελεύθερα ηλεκτρόνια κινούνται σε

τυχαίες τροχιές, συγκρουόμενα συνεχώς με τα σχεδόν ακίνητα

μεταλλικά ιόντα.

Αφετέρου γνωρίζουμε ότι κίνηση ηλεκτρικών φορτίων, όπως τα

ελεύθερα ηλεκτρόνια, σημαίνει δημιουργία ηλεκτρικού ρεύματος.

Επειδή όμως τα ελεύθερα αυτά ηλεκτρόνια κινούνται σε τυχαίες

τροχιές, τα αντίστοιχα ρεύματα που δημιουργούν,

αλληλοαναιρούνται, με αποτέλεσμα το συνολικό ρεύμα να είναι

μηδέν.

Αν εφαρμόσουμε στα άκρα ενός μεταλλικού σύρματος ηλεκτρική

τάση (π.χ. συνδέσουμε μια μπαταρία), τότε το ηλεκτρικό πεδίο που

δημιουργείται ωθεί τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να κινηθούν προς μια

κατεύθυνση (από τον αρνητικό, προς τον θετικό πόλο της πηγής

τάσης.

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα επιμέρους ηλεκτρικά ρεύματα που

δημιουργούνται από τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, να

προσανατολίζονται και να κινούνται προς την ίδια φορά.

Δηλαδή όλα τα επιμέρους αυτά ηλεκτρικά ρεύματα

προστίθενται και δίνουν ένα σχετικά μεγάλο ηλεκτρικό

ρεύμα.

Αυτό το ηλεκτρικό ρεύμα μπορούμε να το

παρατηρήσουμε,

αλλά και να το αξιοποιήσουμε.

Το ηλεκτρικό ρεύμα διαρρέει συνήθως υλικά που επιτρέπουν

στα ελεύθερα ηλεκτρόνια να κινούνται εύκολα, χωρίς εμπόδια.

Αυτά τα υλικά ονομάζονται αγωγοί.

Ο χαλκός είναι ένα καλό παράδειγμα αγωγού, ενώ είναι

ταυτόχρονα και σχετικά φθηνό υλικό. Ο άργυρος είναι λίγο

καλύτερος αγωγός, αλλά έχει μεγαλύτερο κόστος. Για το λόγο

αυτό τα σύρματα χαλκού χρησιμοποιούνται ευρύτατα στα

συστήματα επικοινωνίας.

Η ηλεκτρική πίεση ή η δύναμη που ωθεί τα ηλεκτρόνια διαμέσου

ενός αγωγού ονομάζεται ηλεκτρική τάση.

Ένα ηλεκτρικό κύκλωμα (electrical circuit) είναι το κλειστό

μονοπάτι που ακολουθούν τα ηλεκτρόνια, από την πηγή, διά μέσου

ενός αγωγού και μίας συσκευής καταναλώσεως ή λήψεως.

Για παράδειγμα, ένα κύκλωμα ηλεκτρικού φακού περιλαμβάνει τη

μπαταρία (πηγή), το χάλκινο σύρμα (αγωγό), το λαμπάκι και τον

διακόπτη.

Ηλεκτρομαγνητισμός

Ορισμένες συσκευές επικοινωνίας,

όπως το τηλέφωνο, στέλνουν μηνύματα

μέσω πολύ χαμηλού ρεύματος που

διαρρέει έναν αγωγό.

Άλλες, όπως το ραδιόφωνο, εξαρτώνται

από ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Τα κύματα

αυτά καθιστούν δυνατή την επικοινωνία

χωρίς ένα συνδετικό σύρμα.

Ενσύρματη επικοινωνία

Ασύρματη επικοινωνία

Χωρίς αμφιβολία, έχεις δει τα αποτελέσματα ενός μαγνήτη.

Στην πραγματικότητα όμως δεν μπορείς να δεις τον ίδιο το

μαγνητισμό.

Τι είναι τα ηλεκτρομαγνητικά

κύματα;

Από το μαγνητικό αυτό πεδίο προέρχεται η δύναμη που

επιτρέπει σε έναν μαγνήτη να σηκώσει ένα συνδετήρα

χαρτιών.

Ο μαγνητισμός εκδηλώνεται με τη δύναμη που ασκεί το μαγνητικό του πεδίο:

1) σε μαγνητικά υλικά

2) σε κινούμενα φορτία που βρίσκονται μέσα σε

αυτό.

Και η γη, αλλά και ο ήλιος δημιουργούν γύρω τους μαγνητικό πεδίο

Γη

Κάθε φορά που διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός

αγωγού, δημιουργείται ένα αόρατο ηλεκτρομαγνητικό

πεδίο.

Η κίνηση ηλεκτρικών φορτίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί

επίσης

για να δημιουργηθεί ένα μαγνητικό πεδίο.Η μορφή αυτή μαγνητισμού ονομάζεται ηλεκτρομαγνητισμός

(electromagnetism)

Για παράδειγμα, όταν ηλεκτρόνια ρέουν

μέσω ενός χάλκινου αγωγού,

αναπτύσσεται μαγνητικό πεδίο γύρω από

το σύρμα. Μπορείς αυτό να το δεις

μετακινώντας μία μαγνητική πυξίδα σε

ένα επίπεδο κάθετο προς ένα χάλκινο

σύρμα που διαρρέεται από ρεύμα προς μία

κατεύθυνση.

Η βελόνα της πυξίδας θα έχει

πάντοτε φορά κυκλική γύρω από το

σύρμα, ποτέ όμως φορά προς αυτό ή

μακριά από αυτό. Η πυξίδα ακολουθεί

τις γραμμές μαγνητικής δυνάμεως.

Αν τυλίξεις το χάλκινο σύρμα

γύρω από μία σιδερένια ράβδο, το

ηλεκτρομαγνητικό πεδίο γίνεται

πολύ ισχυρότερο. Όσο το ηλεκτρικό

ρεύμα ρέει μέσω του σύρματος, το

μαγνητικό πεδίο συνεχίζει να

υπάρχει. Όταν το ρεύμα διακοπεί, το

μαγνητικό πεδίο παύει να υφίσταται.Αυτό μπορείς να το δεις στην

πράξη, αν κινήσεις έναν

ηλεκτρομαγνήτη κοντά σε ένα

συνδετήρα χαρτιών. Όταν το ρεύμα

ρέει, ο μαγνήτης έλκει το συνδετήρα.

Όταν διακόψεις το κύκλωμα, ο

συνδετήρας πέφτει.

Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή

Ένα μαγνητικό πεδίο μπορεί να δημιουργήσει ηλεκτρισμό.

Ενώ ο ηλεκτρισμός μπορεί να δημιουργήσει ένα

μαγνητικό πεδίο, μπορεί επίσης να συμβεί και το

αντίστροφο.

Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή

Αν κινήσεις ένα χάλκινο σύρμα στην περιοχή ενός μαγνήτη,

μπορείς να δημιουργήσεις στο σύρμα ένα ηλεκτρικό ρεύμα (εφόσον

το κύκλωμα είναι κλειστό). Αυτό ονομάζεται επαγωγή (induction).

Λέμε τότε ότι ένα ρεύμα έχει

δημιουργηθεί εξ επαγωγής στο

σύρμα από το μαγνήτη. Αυτό

συμβαίνει επίσης αν ο μαγνήτης

κινηθεί κοντά στο σύρμα.

Συνεχές Ρεύμα

Όταν χάλκινο σύρμα διέρχεται μέσω ενός μαγνητικού πεδίου, τα

ηλεκτρόνια (το ρεύμα) ρέουν προς μία κατεύθυνση. Αυτό ονομάζεται

συνεχές ρεύμα.

Εναλλασσόμενο Ρεύμα

Αν το σύρμα κουλουριασθεί και κατόπιν περιστραφεί στο

μαγνητικό πεδίο, τα ηλεκτρόνια ρέουν πρώτα προς τη μία

κατεύθυνση και κατόπιν προς την αντίθετη. Το παραγόμενο ρεύμα

ονομάζεται εναλλασσόμενο ρεύμα (alternating current).

Κάθε αλλαγή στην κατεύθυνση ονομάζεται κύκλος. Είναι δυνατόν

να δημιουργηθεί εναλλασσόμενο ρεύμα που αντιστρέφει την

κατεύθυνσή του χιλιάδες, ακόμη και δισεκατομμύρια φορές το

δευτερόλεπτο.

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που προκύπτουν από

τόσο γρήγορες εναλλαγές ταξιδεύουν σε μεγάλη

απόσταση και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για

μετάδοση σημάτων ραδιοφώνου και τηλεοράσεως. Τα

ηλεκτρομαγνητικά κύματα κινούνται στο κενό ή στον

αέρα με την ταχύτητα του φωτός.

Ραδιοκύματα

Μία κεραία λήψεως τα προσλαμβάνει. Στη συνέχεια παράγεται εξ επαγωγής στην κεραία λήψεως ένα ασθενέστερο ηλεκτρικό ρεύμα, όπως αυτό που δημιούργησε τα κύματα.

Για σήματα ραδιοφώνου και τηλεοράσεως χρησιμοποιείται μία κεραία μεταδόσεως της οποίας το κύκλωμα φέρει εναλλασσόμενο ρεύμα. Αυτή απελευθερώνει ηλεκτρομαγνητικά κύματα στην ατμόσφαιρα. Παρά το γεγονός ότι τα

ηλεκτρομαγνητικά αυτά κύματα χρησιμοποιούνται για πολλά είδη εκπομπών, συνηθίζεται να ονομάζονται ραδιοκύματα (radio waves). Αυτά τα κύματα ταξιδεύουν εκατοντάδες χιλιόμετρα.

Όλες οι μορφές των κυμάτων (ηχητικά κύματα, ραδιοκύματα,

κύματα του νερού) έχουν πλάτος, ταχύτητα (u), μήκος κύματος

(λ) και συχνότητα (f).

Πλάτος και συχνότητα

u = λ · f

Ο αριθμός των κυμάτων που εκκινούν από μία πηγή κάθε

δευτερόλεπτο είναι η συχνότητα (f).

Ένα μήκος κύματος (λ) μετρείται από ένα σημείο στο πρώτο

κύμα, μέχρι το ίδιο σημείο στο επόμενο.

Η δύναμη ενός κύματος είναι το πλάτος. Μετρείται από το μέσο

σημείο μέχρι την κορυφή της ταλαντώσεως.

Η βασική μονάδα μετρήσεως για τη συχνότητα των

κυμάτων είναι ένας κύκλος ανά δευτερόλεπτο ή ένα Hertz

(Hz).

Μονάδα μέτρησης της συχνότητας

Πολλαπλάσια Συχνότητα (Hz)

1 KHz 1.000 Hz = 103 Hz

1 MHz 1.000.000 Hz = 106 Hz

1 GHz 1.000.000.000 Hz = 109 Hz

Η ατμόσφαιρα είναι γεμάτη από ραδιοκύματα όλων των

διαφορετικών συχνοτήτων. Για να αποφευχθεί σύγχυση, το

Υπουργείο Μεταφορών και Επικοινωνιών καθορίζει σε κάθε

σταθμό τη δική του συχνότητα.

Η συχνότητα των ραδιοκυμάτων κυμαίνεται από 30 ως 300

δισεκατομμύρια Hertz (30 Hz ως 300 GHz). Όλες αυτές οι συχνότητες

μπορούν να μεταφέρουν πληροφορίες.

Ζώνες Συχνοτήτων

Για να μπορούμε να ελέγχουμε τις συχνότητες αυτές, τις

υποδιαιρούμε σε δέκα ζώνες συχνότητας (frequency bands). Πιθανόν να

έχεις ακούσει VHF (πολύ υψηλές συχνότητες) και UHF (παρά πολύ

υψηλές συχνότητες). Αυτές είναι οι ζώνες συχνοτήτων που

χρησιμοποιούνται για τα κανάλια στην τηλεόρασή σου.

Πίνακας - Ζώνες Συχνοτήτων

Ζώνες Συχνοτήτων

30 - 300 Hz Εξαιρετικά χαμηλές συχνότητες ELF

300 Ηz - 3 kHz Συχνότητα φωνής VF

3 - 30 kHz Πολύ χαμηλές συχνότητες VLF

30 - 300 kHz Χαμηλές συχνότητες LF

300 - 3000 kHz Μεσαίες συχνότητες MF

3-30 MHz Υψηλές Συχνότητες HF

30 - 300 MHz Πολύ υψηλές συχνότητες VHF

300 - 3000 MHz Υπερ-υψηλές συχνότητες UHF

3-30 GHz Super υψηλές συχνότητες SHF

30 - 300 GHz Εξαιρετικά υψηλές συχνότητες EHF

Υπάρχουν συχνότητες που χρησιμοποιούνται για

συγκεκριμένους τύπους επικοινωνίας ήχου ή εικόνας. Υπάρχουν

δύο λόγοι για αυτό.Πρώτον, ορισμένες συχνότητες επηρεάζονται περισσότερο από

παράγοντες, όπως ο καιρός και οι αλλαγές στην ιονόσφαιρα. Η

ιονόσφαιρα είναι ένα στρώμα από ηλεκτρικά φορτισμένα

σωματίδια σε απόσταση 90 έως 300 χιλιόμετρα επάνω από την

επιφάνεια της γης.

Όμως το βράδυ, η ιονόσφαιρα χάνει

μέρος του ηλεκτρικού της φορτίου.

Κατόπιν, οι επικοινωνίες στο πεδίο των

μεσαίων συχνοτήτων (MF) έχουν

εμβέλεια τη μισή περίμετρο της

υδρογείου.

Κατά τη διάρκεια της ημέρας,

ζώνες μεσαίας συχνότητας (MF) είναι

καλές μόνο για πολύ μικρές

αποστάσεις, μερικών εκατοντάδων

χιλιομέτρων και λιγότερο.

Μετάδοση σημάτων μέσω της ατμόσφαιρας

Δεύτερον, η κυβέρνηση καθορίζει κανόνες για τις επικοινωνίες.

Το Υπουργείο Μεταφορών και Επικοινωνιών καθορίζει τις

συχνότητες.

Όταν για παράδειγμα ακούς ραδιόφωνο στις συχνότητες AM,

συντονίζεις το δείκτη κάπου ανάμεσα στα 526 και στα 1606 kHz

Οι σταθμοί FM εντοπίζονται μεταξύ 87,5 και 108 MHz

Τα κανάλια 5-12 στην τηλεόρασή σου μεταδίδουν στους 174 έως

230 MHz

Τα κανάλια 21-66 περιορίζονται μεταξύ 470-838 MHz

Συχνότητα Περιγραφή Τηλεπικοινωνιών

30Hz – 18kHz Συχνότητες που μπορεί να ακούσει το ανθρώπινο αυτί

2,275 - 475 kHz Ραδιοεντοπισμός θυμάτων χιονοστιβάδων

285 - 325 kHzΥπηρεσία ναυτικής ραδιοπλοηγήσεως και σταθμοί ραδιοφάρων

526,5 - 1606,5 kHz ΑΜ Ραδιοφώνου

23.350 - 24.000 kHz Ραδιοτηλεγραφία από πλοίο σε πλοίο

2,182 MHzΔιεθνής συχνότητα κινδύνου και κλήσεως για τη ραδιοτηλεφωνία

26,965 - 27,405MHz Ζώνη ραδιοφώνων πολιτών (CBs)

87,5 - 108 MHz Ραδιοφωνικές εκπομπές FM

146 - 147 MHz Αστυνομία, Πυροσβεστική, ΕΚΑΒ, ΔΕΗ, Τελωνεία

174 - 230 MHz VHF τηλεοράσεως (κανάλια 5 — 12)

243 MHz Υπηρεσία Ναυαγοσωστικών

400 - 406 MHzΥπηρεσίες Μετεωρολογίας μέσω δορυφόρου & Έρευνας διαστήματος

470 - 838 MHz UHF τηλεοράσεως (κανάλια 21 — 66)

890 - 915 & 935 - 960 MHz Κινητή τηλεφωνία (PANAFON, TELESTET)

1855 - 1880 MHz Cosmote

1 GHz και υψηλότερη Ραντάρ, μικροκύματα

Ραδιοκύματα

Όταν δεν επεμβαίνουμε στα ραδιοκύματα, αυτά έχουν σταθερό πλάτος και

συχνότητα.

Για να στείλουν οι άνθρωποι μηνύματα με τα ραδιοκύματα, επεμβαίνουν

σε αυτά.

Αν τα ακούσεις στο ραδιόφωνο θα ηχούν

ως θόρυβοι.

Αν τα δεις στην τηλεόραση θα φαίνονται ως

παράσιτα.

Η αλλαγή των ραδιοκυμάτων κατά τρόπο ώστε να μεταφέρουν

μηνύματα, είναι γνωστή ως διαμόρφωση (modulation).

Για παράδειγμα, σε εκπομπή ραδιοφώνου, οι ταλαντώσεις του

ήχου που πρέπει να μεταδοθεί συμπτύσσονται σε ραδιοκύματα

ή φέροντα κύματα.

Για να μεταδοθεί λοιπόν ένα σήμα μέσω της ατμόσφαιρας σε μεγάλες

αποστάσεις πρέπει να συνδυαστεί με ένα άλλο ισχυρότερο σήμα που θα

το μεταφέρει.

Διαμόρφωση

Στις τηλεπικοινωνίες, διαμόρφωση ονομάζεται η διαδικασία

μεταβολής ενός περιοδικού σήματος, συνήθως υψίσυχνου, με στόχο

την κωδικοποίηση σε αυτό ενός σήματος χαμηλής συχνότητας το

οποίο μεταφέρει κωδικοποιημένη πληροφορία.

Τότε, το υψίσυχνο σήμα καλείται φέρον και συνήθως είναι σήμα

απλής συχνότητας (π.χ. μία ημιτονοειδής κυματομορφή).

Η διαμόρφωση απαιτείται για να μπορέσει να διέλθει ένα σήμα

από κάποιο τηλεπικοινωνιακό κανάλι (ένα καλώδιο, στις

ενσύρματες επικοινωνίες, ή ο ελεύθερος χώρος, στις ασύρματες

επικοινωνίες).

Θα αναφερθούμε σε 2 από τους πιο σημαντικούς τρόπους

διαμόρφωσης.

Διαμόρφωση κατά πλάτος (ΑΜ)

(Amplitude Modulation = διαμόρφωση πλάτους)

Διαμόρφωση κατά συχνότητα (FM)

(Frequency Modulation = διαμόρφωση

συχνότητας)

Στα παρακάτω σχήματα, το πλάτος του φέροντος κύματος έχει

αλλάξει.

Το κύμα έχει δεχθεί διαμόρφωση πλάτους.

Το σήμα αυτό μπορεί να το συλλάβει ένα ραδιόφωνο στις

συχνότητες AM

Διαμόρφωση ΑΜΑναλογικού σήματος πληροφορίας

Διαμόρφωση ΑΜΨηφιακού σήματος πληροφορίας

Διαμόρφωση AM

Επίσης, η συχνότητα μπορεί να διαμορφωθεί όπως στο παρακάτω

σχήμα. Κατά τη διάρκεια της διαμορφώσεως της συχνότητας τα

κύματα συνωστίζονται ή σκορπίζουν μακρύτερα το ένα από το άλλο.

Τα σήματα αυτά προσλαμβάνονται από ραδιόφωνα FM.

Στην τηλεόραση, η διαμόρφωση πλάτους (AM) εφαρμόζεται για τα

σήματα εικόνας, ενώ η διαμόρφωση συχνότητας (FM) για τα σήματα

του ήχου.

Διαμόρφωση FM

Διαμόρφωση ΑΜ και FM

1. να μετατραπούν τα κύματα του ήχου σε ηλεκτρικά σήματα (μέσω του

μικροφώνου)

Μετάδοση ραδιοφωνικού

σήματοςΓια να μεταδοθεί ένα ραδιοφωνικό σήμα θα πρέπει:

1 2 3 4

4. να οδηγηθεί προς την κεραία εκπομπής.

3. να ενισχυθεί το διαμορφωμένο πλέον σήμα

και

2. να συνδυαστεί το ηλεκτρικό αυτό σήμα χαμηλής συχνότητας, με το

σήμα του φέροντος κύματος υψηλής συχνότητας.

Στο άκρο της λήψεως

η διαδικασία

αντιστρέφεται

Το σήμα αποκωδικοποιείται και

αλλάζει, επιστρέφοντας σε μια

μορφή ενέργειας που μπορεί να

χρησιμοποιηθεί.

Εκπομπή και Λήψη RF σήματος

Δίαυλοι Μεταδόσεως

Οι δίαυλοι φυσικής μεταδόσεως

(physical transmission channels) –

Ενσύρματη επικοινωνία

Υπάρχουν 2 ειδών δίαυλοι

μεταδόσεως:

Οι ατμοσφαιρικοί δίαυλοι

μεταδόσεως (atmospheric

transmission channels) –

Ασύρματη επικοινωνία

Οι δίαυλοι φυσικής μεταδόσεως διαθέτουν ένα καλώδιο ή

κάποιο

άλλο μέσο συνδέσεως (π.χ. οπτική ίνα) μεταξύ του αποστολέα και

του δέκτη.

Δίαυλοι Φυσικής

Μεταδόσεως

Τα κανονικά τηλέφωνα και η

καλωδιακή τηλεόραση

διαθέτουν αυτό το είδος

διαύλου μεταδόσεως.

Δίαυλοι Φυσικής

Μεταδόσεως

Όταν τηλεφωνείς ή στέλνεις ένα e-mail σε έναν φίλο που κατοικεί

κοντά σου, η φωνή σου ή το μήνυμα αντίστοιχα, μεταδίδεται ως

ηλεκτρικό σήμα κατά μήκος ενός καλωδίου προς την πρίζα του

τηλεφώνου του φίλου σου.

Το τηλεφωνικό καλώδιο είναι ο δίαυλος που

χρησιμοποιήθηκε για να μεταδοθεί η φωνή σου ή το e-

mail.

Οι ατμοσφαιρικοί δίαυλοι μεταδόσεως χρησιμοποιούν

ηλεκτρομαγνητικά κύματα για να μεταφέρουν πληροφορίες μέσω

της ατμόσφαιρας.

Τα κύματα εκπέμπονται από μία κεραία και μπορούν να

αναμεταδοθούν με έναν δορυφόρο. Τα ραδιόφωνα, η τηλεόραση

και τα κυψελοειδή τηλέφωνα (κινητά), όλα εξαρτώνται από δίαυλο

αυτής της μορφής.

Ατμοσφαιρικοί Δίαυλοι

Μεταδόσεως

Αν ο φίλος σου βρεθεί στο Hong-Kong, μπορείς πάλι να του

τηλεφωνήσεις ή να του στείλεις e-mail, αλλά αυτή τη φορά η

φωνή σου ή το μήνυμα θα σταλεί μέσω του αέρα και θα

αναμεταδοθεί από έναν δορυφόρο.

Ατμοσφαιρικοί Δίαυλοι

Μεταδόσεως

Ο ήχος ή η εικόνα μπορεί να μεταδοθούν με έναν από τους παραπάνω

δύο τρόπους.

Τοποθετώντας τα όλα μαζί

Ας επιστρέψομε τώρα στο υπόδειγμα συστημάτων επικοινωνίας

που αναφέρθηκε στην αρχή του κεφαλαίου.

Πομπός ΔέκτηςΔίαυλος

Επικοινωνίας

Καθώς γνωρίζεις, όλα τα οπτικά και ηχητικά συστήματα μπορούν

να περιγραφούν χρησιμοποιώντας το υπόδειγμα των συστημάτων.

Πώς εντάσσονται στο εν λόγω υπόδειγμα αυτά που μόλις

έμαθες;

Ένας υπεύθυνος μουσικών προγραμμάτων ομιλεί, άρα

παράγει ήχο.

Ο ήχος μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια και μεταδίδεται

μέσω του αέρα, με τη μορφή ραδιοκυμάτων.

Τα κύματα αυτά φθάνουν στην κεραία ενός ραδιοφώνου.

Η συχνότητα των κυμάτων επάγεται στην κεραία.

Μέσα στη συσκευή του ραδιοφώνου, τα κύματα αυτά

μετατρέπονται και γίνονται ξανά ήχος.

Ας χρησιμοποιήσομε ως παράδειγμα το

ραδιόφωνο.

Ασύρματη μετάδοση ήχου

Σας

ευχαριστώ!!!

Τέλος 16ου Κεφαλαίου

Διδάσκων Καθηγητής

Λάππας Βασίλειος