Jak fungují vysílačky

Někteří lidé si možná mysleli, že s příchodem mobilních telefonů zmizí vysílačky. Vysílačky však dnes zůstaly kritickým komunikačním nástrojem. Drželi také krok s technologickým tempem. 

Vysílačky jsou jednoduchá zařízení, která vám obvykle umožňují komunikovat stisknutím tlačítka. Ale jak fungují? 

V tomto článku probereme základní součásti vysílaček. Provedeme vás také podrobným průvodcem, jak zařízení funguje, abyste pochopili, jak fungují. 

Definice vysílaček 

Vysílačky jsou bezdrátové obousměrné komunikační systémy, které při vysílání a příjmu zpráv závisí na rádiových frekvencích. Říká se jim také ruční transceiver (vysílač-přijímač) (HT) nebo obousměrná rádia. Dostali tato jména, protože umožňují uživatelům vysílat a přijímat hlasové signály. 

Vysílačka pracuje v poloduplexním režimu, což znamená, že zatímco uživatel mluví (vysílá), přijímač na stejné frekvenci bude v režimu příjmu. Dva uživatelé nemohou mluvit současně a druhá strana může mluvit až poté, co odesílatel dokončí hovor. Funguje tedy odlišně od chytrých telefonů, kde mohou obě strany mluvit současně. 

Vysílačky lze vysledovat až do počátku 20. století, během druhé světové války, kdy americká armáda potřebovala přenosné komunikační zařízení pro vojáky na bojišti. Donald L. Hings vynalezl v roce 1940 první vysílačky, nazývané „packsety“. Další verze byla také nezávisle vytvořena kanadským inženýrem Alfredem J. Grossem přibližně ve stejnou dobu.

Rané modely obousměrných rádií byly objemné, vážily přibližně 25 liber (11.3 kg). Pojmenovali je „vysílačky“, protože uživatelům umožňují chodit a mluvit. A toto zůstává nejčastějším názvem tohoto přenosného obousměrného zařízení. 

Základní součásti vysílačky 

Zatímco vysílačky v průběhu let pokročily, zachovávají si stejné základní funkce. Obsahují: 

1. Anténa

Anténa je klíčovou součástí vysílaček, protože vysílá a přijímá rádiové signály. Vysílačky mohou mít pevné nebo odnímatelné antény. Do vysílaček jsou zabudovány pevné antény. Ty však odnímatelné nejsou připevněny k rádiu a můžete je odstranit a nahradit jinými anténami. 

Většina základních rádií, jako jsou rádia PMR446 a FRS, je regulována tak, aby měla pevné antény. Ale jiná rádia, jako GMRS, mobilní rádia a rádia základnových stanic, mají odnímatelné antény. 

2. Vysílač

Vysílač převádí vaši hlasovou zprávu na rádiové signály. Jakmile stisknete tlačítko push-to-talk (PTT), vysílač se aktivuje. Poté odešle vaši zprávu jako rádiový signál přes anténu. Následující téma vysvětlí, jak to funguje.

Watt je standardní měření výstupního výkonu vysílače. A výstupní výkon je jedním z faktorů, který výrazně rozhoduje o dosahu vysílačky (jak daleko dokáže vysílat) a síle signálu. 

3. Přijímač

Vysílačky jsou vždy v režimu přijímače, dokud nestisknete tlačítko PTT. Pokud není aktivována funkce umlčování zvuku pro ztlumení reproduktoru, uslyšíte neustálý statický šum. Primární funkcí přijímače je zachycovat rádiové signály vysílané jinými vysílačkami.

Když přijímač zachytí signál, dekóduje jej a změní na zvukovou zprávu. Poté můžete zprávu slyšet prostřednictvím reproduktoru. Citlivost přijímače výrazně ovlivňuje čistotu a kvalitu přijímaného zvuku. 

4. Reproduktor a mikrofon

Reproduktory a mikrofony pravděpodobně znáte a ty ve vysílačkách nejsou jiné. Reproduktor přehrává přijatý zvuk z jiných ručních transceiverů. Na druhou stranu mikrofon zachytí váš hlas, když vysíláte. 

Někteří výrobci umisťují reproduktor a mikrofon vedle sebe. Některé však mají samostatné reproduktory a mikrofony a mohou použít více mikrofonů pro zachycení okolního hluku pro snížení hluku. Mnoho vysílaček má také konektor pro externí reproduktory nebo sluchátka. Můžete tedy používat vysílačku handsfree. 

5. Ovládací prvky a displej

Modely s vysílačkami mají obvykle několik ovládacích tlačítek a knoflíků pro úpravu nastavení a navigaci v nabídkách. Zahrnují hlasitost, výběr kanálu, Push-to-Talk (PTT) a navigační tlačítka v nabídce. Většina moderních obousměrných rádií má také podsvícený LCD. LCD zobrazuje číslo kanálu, výdrž baterie, sílu signálu a další stavy.

6. Baterie a zdroj napájení

Dobíjecí nebo jednorázové baterie napájejí vysílačky. Nabíjecí baterie jsou cenově výhodnější a šetrnější k životnímu prostředí. Vysílačka používá lithium-iontové nebo nikl-metal hydridové dobíjecí baterie.

Některé modely produktů jsou také navrženy pro napájení jednorázovými bateriemi. Mezi jednorázové baterie patří alkalické baterie AA nebo AAA. Takové baterie jsou nejužitečnější, když dobíjení není možné.

Jak fungují vysílačky 

Tato část se zabývá tím, jak vám tato obousměrná zařízení umožňují odesílat a přijímat hlasové přenosy. 

Je důležité si uvědomit, že existují dva typy rádií: analogová a digitální. A v této části se budeme věnovat oběma typům. Více informací o rozdílech mezi analogovými a digitálními rádii naleznete na tomto odkazu .

Proces nastavení vysílaček 

Než budete moci s ostatními hovořit pomocí obousměrné vysílačky, musíte ji nastavit. To zahrnuje výběr kanálu . Kanály jsou čísla přiřazená frekvencím.

Výběrem čísla kanálu tedy vybíráte frekvenci. Není tomu tak ale vždy. Některé digitální rádia, zejména ta, která používají technologii FDMA (Frequency Distribution Multiple Access) , mají na frekvenci dva kanály.

Vysílačky používají ultra vysoké frekvence (UHF) od 400 do 512 MHz a velmi vysoké frekvence od 300 do 3000 MHz (3 GHz). Tyto rozsahy se nazývají frekvenční pásmo. Zatímco některé frekvence vysílaček můžete používat volně, jiné vyžadují licenci.

Musíte se ujistit, že jste na stejném kanálu jako osoba, se kterou chcete hovořit. To vám oběma umožní komunikovat. Pokud chcete pro lepší soukromí použít privátní kód , nezapomeňte nastavit stejný privátní kód jako druhá strana. Nyní jste připraveni hovořit, ale jak vysílačky odesílají a přijímají hlasové signály?

Proces přenosu a příjmu

Zde jsou kroky k procesu vysílání a příjmu obousměrných rádií: 

Krok 1: Hlasový vstup 

Chcete-li mluvit, stiskněte tlačítko PTT a mluvte do mikrofonu. Když to uděláte, váš hlas vytvoří zvukové vlny, které se šíří vzduchem. Mikrofon, převodník, zachycuje zvukové vlny a převádí je na elektrický signál. Tento elektrický signál je zvukový signál a proces konverze se nazývá transdukce. 

Existují různé typy reproduktorů. Patří mezi ně dynamické, kondenzátorové a elektretové mikrofony. Většina vysílaček však používá elektretové mikrofony kvůli jejich kompaktní velikosti a odolnosti. Produkují také čistý zvukový signál s minimálním šumem na pozadí.

Krok 2: Modulace 

Jakmile mikrofon změní zvukovou vlnu na zvukový signál, vysílačka spojí signál s nosnou vlnou. Tento proces umožňuje vysílačce vysílat signál prostřednictvím rádiových vln. Nosná vlna má obvykle vyšší frekvenci než zvuk. 

Modulace je proces, při kterém se mění vlastnosti nosné vlny v závislosti na zvukovém signálu. Tento modulační proces pomáhá zakódovat informaci (tj. původní odeslanou zprávu) do zvukového signálu.

Analogová rádia používají ke změně signálů buď frekvenční modulaci (FM) nebo amplitudovou modulaci (AM). FM mění frekvenci nosné vlny podle odeslané zprávy. Ale amplituda zůstává konstantní. 

AM však mění amplitudu nosné vlny podle odeslané zprávy, přičemž frekvence zůstává konstantní. Většina analogových vysílaček používá modulaci FM, protože poskytuje lepší kvalitu zvuku a je méně náchylná k rušení. 

Digitální vysílačky fungují odlišně. Pro kódování zvukových signálů používají modulační techniky , jako je fázové klíčování (PSK) nebo kvadraturní amplitudová modulace (QAM). Obvykle převádějí zvukový signál na digitální signál. Tento digitální signál se skládá z proudů bitů (nul a jedniček). Metody digitální modulace výrazně snižují riziko rušení oproti analogovým.

Krok 3: Přenos 

Poté, co modulace zakóduje zvukový signál, přijme jej anténa vysílačky. Dále anténa změní elektrický (audio) signál na elektromagnetické vlnění. 

Tato konverze umožňuje, aby se hlasový signál šířil vzduchem jako rádiová vlna. Rádiové vlny jsou obvykle přenášeny přes zvolenou frekvenci.

Pro maximální účinnost musí délka a konstrukce antény odpovídat frekvenci vysílačky. Proto musíte pro své rádio najít nejvhodnější anténu . Dostatečně sladěná anténa dokáže maximálně využít vysílací výkon k efektivnímu vyzařování rádiových signálů. To vede k silnějšímu signálu a většímu dosahu komunikace.

Krok 4: Propagace 

Šíření je způsob, jakým se rádiové vlny šíří. Jakmile tedy anténa vygeneruje rádiovou vlnu, ta se šíří vzduchem. Tento proces obvykle probíhá rychlostí světla. Mezi metody šíření vln patří pozemní vlny, nebeské vlny a šíření vln ve volném prostoru.

Signály z vysílaček obvykle procházejí vlnami volného prostoru. Vlna ve volném prostoru se také nazývá šíření v přímé viditelnosti. Stává se to, když rádiové vlny putují přímo z vysílací antény do přijímací antény. 

Přímá viditelnost však neznamená, že musí být dva uživatelé na dohled, aby mohli komunikovat. Znamená to pouze, že vlna postupuje v přímé linii od vysílače k ​​přijímači. Obvykle jsou obě vysílačky od sebe vzdáleny jen několik mil, v závislosti na jejich výkonu. 

V ideálním prostředí tyto vlny nenarazí na překážky. Cestují stále v přímém směru. Ale ve skutečnosti se rádiové vlny setkávají s překážkami, jako jsou stromy a budovy, a počasí je také ovlivňuje. A tyto faktory zase ovlivňují sílu a rozsah komunikace. 

Krok 5: Příjem 

Po dlouhé cestě z vysílače jde rádiová vlna k přijímači. Obvykle kdokoli naladěný na vaši frekvenci přijímá váš hlasový přenos. Po odeslání zachytí přijímací anténa rádiové vlny a přemění je zpět na elektrický signál. 

Stejně tak při procesu vysílání musí být přijímací anténa vhodně přizpůsobena pracovní frekvenci vysílačky pro nejlepší kvalitu zvuku. Jakmile anténa přijme rádiové vlny, převede je na elektrické signály a odešle je k demodulaci. 

Krok 6: Filtrace a amplifikace

Během procesu přenosu se zvukové signály často mísí s nežádoucím šumem a rušením. Tyto nežádoucí vlastnosti ovlivňují čistotu zvuku, takže je rádio musí filtrovat. 

Přijímač může k filtrování elektrického signálu použít techniku ​​zpracování analogového nebo digitálního signálu.  

Mezi takové metody patří pásmové filtry a adaptivní algoritmy pro potlačení šumu. Obě techniky odstraňují nesrozumitelné frekvence, včetně šumu.

Jakmile proces filtrování skončí, audio signál jde do zesilovače. Úkolem zesilovače je zvýšit amplitudu signálu. Tím se usnadní demodulace

Krok 7: Demodulace 

Demodulace obrací proces modulace, který vysílací rádio používá ke kódování zvukového signálu. Technika demodulace obvykle závisí na modulační metodě.

Například zpráva zakódovaná frekvenční modulací (FM) bude demodulována metodou FM demodulace, jako je F3E. Přijímač detekuje změny frekvence nosné vlny. Poté převádí signál zpět na variace amplitudy, které představují původní zvukový signál.  

Krok 8: Audio výstup 

Výstupní fáze je posledním krokem. Zde rádio vysílá zesílený signál do reproduktoru. Reproduktor jej poté změní zpět na zvukové vlny, které můžete slyšet. 

Stejně jako mikrofon je i reproduktor měničem. Převádí elektrické signály na zvukové vlny prostřednictvím procesu zvaného elektroakustická transdukce. Dělá to tedy přesný opak toho, co dělají mikrofony. To znamená, že obrátí proces převodu mikrofonu. 

Reproduktory jsou různých typů, například dynamické, elektrostatické a piezoelektrické. Většina vysílaček však používá dynamické reproduktory, protože jsou přenosné a odolné. Také produkují čistý a hlasitý zvuk. Proto se perfektně hodí pro dříve zmíněné elektretové mikrofony.

Pokud chcete odpovědět na vysílačku, stiskněte tlačítko PTT. Poté se celý proces spustí znovu. Po skončení hovoru vždy nezapomeňte uvolnit tlačítko PTT. Pokud tak učiníte, umožníte druhé straně odpovědět. 

Závěr 

Vysílačky jsou zařízení pro obousměrnou komunikaci. A i když v průběhu let prošly několika transformacemi, jejich základní součásti zůstávají stejné. Obsahují anténu, reproduktor, mikrofon, baterie, vysílač a přijímač. Tyto komponenty pomáhají dosáhnout procesu vysílání a příjmu. 

Když odesílatel stiskne tlačítko PTT (Push-to-talk), vytvoří zvukové vlny. Zvukové vlny procházejí několika procesy, než se konečně dostanou k přijímači. Uživatelé tak mohou komunikovat na vzdálenost několika kilometrů, obvykle na krátké vzdálenosti.