Hogyan működnek a walkie-talkie-k

Egyesek azt gondolhatták, hogy a mobiltelefonok megjelenésével a walkie-talkie eltűnik. A walkie-talkie azonban ma is kritikus kommunikációs eszköz maradt. Ők is lépést tartottak a technológiai tempóval. 

A walkie-talkie egyszerű eszközök, amelyek általában gombnyomással lehetővé teszik a kommunikációt. De hogyan működnek? 

Ebben a cikkben a walkie-talkie alapvető összetevőit tárgyaljuk. Ezenkívül lépésről lépésre bemutatjuk az eszköz működését, hogy megértse, hogyan működnek. 

A walkie-talkie definíciója 

A walkie-talkie vezeték nélküli, kétirányú kommunikációs rendszerek, amelyek a rádiófrekvenciáktól függenek az üzenetek továbbításához és fogadásához. Kézi adó-vevőnek (transmitter-receiver) (HT) vagy kétirányú rádiónak is nevezik. Azért kapták ezeket a neveket, mert lehetővé teszik a felhasználók számára hangjelek továbbítását és fogadását. 

A walkie-talkie félduplex módban működik, ami azt jelenti, hogy miközben a felhasználó beszél (adás), az azonos frekvenciájú vevő vételi módban lesz. Két felhasználó nem tud egyszerre beszélni, a másik fél pedig csak akkor tud beszélni, ha a feladó befejezte a beszélgetést. Ezért másként működik, mint az okostelefonok, ahol mindkét fél egyszerre beszélhet. 

A walkie-talkie-k a 20. század elejére, a második világháború idejére vezethetők vissza, amikor az amerikai hadseregnek szüksége volt egy hordozható kommunikációs eszközre a csatatéren tartózkodó katonák számára. Donald L. Hings 1940-ben találta fel az első walkie-talkie-kat, az úgynevezett „csomagkészleteket”. Egy másik változatot szintén önállóan készített egy kanadai mérnök, Alfred J. Gross, nagyjából ugyanebben az időben.

A kétirányú rádiók korai modelljei terjedelmesek voltak, körülbelül 25 kg-ot nyomtak. Azért nevezték el őket „walkie-talkie-nek”, mert lehetővé teszik a felhasználók számára, hogy sétáljanak és beszéljenek. És ez továbbra is a leggyakoribb neve ennek a hordozható kétirányú eszköznek. 

A walkie-talkie alapvető összetevői 

Bár a walkie-talkie-k az évek során fejlődtek, ugyanazokat az alapvető funkciókat tartják fenn. Tartalmazzák: 

1. Antenna

Az antenna a rádiójelek küldése és vétele során a rádiótelefonok kulcsfontosságú része. A walkie-talkie-k rendelkezhetnek rögzített vagy levehető antennákkal. Fix antennák vannak beépítve a walkie-talkie-kbe. De a leszerelhetőek nincsenek a rádióra rögzítve, hanem eltávolíthatók és kicserélhetők különböző antennákkal. 

A legtöbb alapvető rádió, mint például a PMR446 és az FRS rádiók, rögzített antennákkal rendelkeznek. De más rádiók, mint például a GMRS, a mobil rádiók és a bázisállomási rádiók, levehető antennákkal rendelkeznek. 

2. Adó

Az adó átalakítja a hangüzenetet rádiójelekké. Ha megnyomja a push-to-talk (PTT) gombot, az adó aktiválódik. Ezután rádiójelként küldi el az üzenetet az antennán keresztül. A következő témakör elmagyarázza, hogyan működik.

A watt az adó kimeneti teljesítményének szabványos mértéke. A kimeneti teljesítmény pedig az egyik olyan tényező, amely jelentősen meghatározza a walkie-talkie hatótávolságát (meddig képes továbbítani) és a jelerősséget. 

3. Receiver

A walkie-talkie-k mindig vevő üzemmódban vannak, amíg meg nem nyomja a PTT gombot. Ha a zajzár funkció nincs aktiválva a hangszóró némításához, folyamatos statikus zajt fog hallani. A vevő elsődleges funkciója más walkie-talkie-k által sugárzott rádiójelek vétele.

Amikor a vevő jelet vesz fel, dekódolja azt, és hangüzenetté változtatja. Ezután hallhatja az üzenetet a hangszórón keresztül. A vevő érzékenysége jelentősen befolyásolja a vett hang tisztaságát és minőségét. 

4. Hangszóró és mikrofon

Valószínűleg ismeri a hangszórókat és a mikrofonokat, és a walkie-talkie-k sem különböznek egymástól. A hangszóró más kézi adó-vevők hangját játssza le. Másrészt a mikrofon rögzíti a hangját adás közben. 

Egyes gyártók egymás mellé helyezik a hangszórót és a mikrofont. Néhányuk azonban külön hangszóróval és mikrofonnal rendelkezik, és több mikrofont is behelyezhet a környezeti zaj rögzítésére a zajcsökkentés érdekében. Sok walkie-talkie-nek van csatlakozója külső hangszórókhoz vagy headsetekhez is. Ezért a walkie-talkie-t kihangosítva is használhatja. 

5. Kezelőszervek és kijelző

A walkie-talkie modellek általában több vezérlőgombbal és gombbal rendelkeznek a beállítások módosításához és a menükben történő navigáláshoz. Ezek közé tartoznak a hangerő, a csatornaválasztás, a Push-to-Talk (PTT) és a menü navigációs gombjai. A legtöbb modern kétirányú rádiónak van háttérvilágítású LCD-je is. Az LCD mutatja a csatorna számát, az akkumulátor élettartamát, a jelerősséget és egyéb állapotokat.

6. Akkumulátor és áramforrás

Az újratölthető vagy eldobható akkumulátorok a walkie-talkie-t táplálják. Az újratölthető akkumulátorok költséghatékonyabbak és környezetbarátabbak. A walkie-talkie lítium-ion vagy nikkel-metál-hidrid újratölthető akkumulátorokat használ.

Egyes termékmodellek eldobható elemekkel is működnek. Az eldobható elemek közé tartoznak az AA vagy AAA alkáli elemek. Az ilyen akkumulátorok akkor hasznosak, ha az újratöltés nem lehetséges.

Hogyan működnek a walkie-talkie-k 

Ez a rész azt vizsgálja, hogy ezek a kétirányú eszközök hogyan teszik lehetővé hangátvitelek küldését és fogadását. 

Fontos megjegyezni, hogy kétféle rádió létezik: analóg és digitális. Ebben a részben mindkét típust ismertetjük. Az analóg és digitális rádiók közötti különbségekről ezen a linken olvashat bővebben.

A walkie-talkie beállításának folyamata 

Mielőtt beszélhetnél másokkal a rádió adó-vevőd segítségével, be kell állítanod. Ehhez ki kell választanod egy csatornát . A csatornák a frekvenciákhoz rendelt számok.

Tehát egy csatornaszám kiválasztása egyben egy frekvencia kiválasztását is jelenti. De ez nem mindig van így. Néhány digitális rádió, különösen az FDMA (Frequency Distribution Multiple Access) technológiát használók , két csatornával rendelkeznek egy frekvencián.

A walkie-talkie-k 400 és 512 MHz közötti ultramagas frekvenciákat (UHF), míg a nagyon magas frekvenciák 300 és 3000 MHz (3 GHz) között mozognak. Ezeket a tartományokat frekvenciasávnak nevezzük. Míg egyes walkie-talkie-frekvenciák szabadon használhatók, mások engedélyhez kötöttek.

Győződjön meg arról, hogy ugyanazon a csatornán van, mint az a személy, akivel beszélni szeretne. Ez lehetővé teszi mindketten a kommunikációt. Ha a jobb adatvédelem érdekében adatvédelmi kódot szeretne használni , ne felejtse el ugyanazt az adatvédelmi kódot beállítani, mint a másik félé. Most már készen áll a beszélgetésre, de hogyan küldenek és fogadnak hangjeleket a walkie-talkie-k?

Átviteli és fogadási folyamat

Íme a kétirányú rádiók adási és vételi folyamatának lépései: 

1. lépés: Hangbevitel 

Beszélgetéshez nyomja meg a PTT gombot, és beszéljen a mikrofonba. Amikor így tesz, hangja hanghullámokat hoz létre, amelyek a levegőben terjednek. A mikrofon, egy jelátalakító, rögzíti a hanghullámokat, és elektromos jellé alakítja át. Ez az elektromos jel az audiojel, és az átalakítási folyamatot transzdukciónak nevezik. 

Különböző típusú hangszórók léteznek. Vannak dinamikus, kondenzátor és elektret mikrofonok. De a legtöbb walkie-talkie elektret mikrofonokat használ kompakt méretük és tartósságuk miatt. Emellett tiszta hangjelet produkálnak minimális háttérzajjal.

2. lépés: Moduláció 

Miután a mikrofon a hanghullámot audiojellé alakítja, a walkie-talkie egyesíti a jelet egy vivőhullámmal. Ez a folyamat lehetővé teszi, hogy a walkie-talkie rádióhullámokon keresztül továbbítsa a jelet. Általában a vivőhullám frekvenciája magasabb, mint a hangé. 

A moduláció az a folyamat, amelynek során a vivőhullám tulajdonságait a hangjellel változtatjuk. Ez a modulációs folyamat segít az információ (azaz az eredetileg elküldött üzenet) hangjellé kódolásában.

Az analóg rádiók frekvenciamodulációt (FM) vagy amplitúdómodulációt (AM) használnak a jelek változtatására. Az FM az elküldött üzenetnek megfelelően változtatja a vivőhullám frekvenciáját. De az amplitúdó állandó marad. 

Az AM azonban változtatja a vivőhullám amplitúdóját a küldött üzenetnek megfelelően, miközben a frekvencia állandó marad. A legtöbb analóg walkie-talkie FM modulációt használ, mert jobb hangminőséget biztosít, és kevésbé hajlamos az interferenciára. 

A digitális walkie-talkie-k másképp működnek. Modulációs technikákat alkalmaznak, mint például a fáziseltolásos modulációt (PSK) vagy a kvadratúra amplitúdó modulációt (QAM) az audiojelek kódolására. Általában digitális jellé alakítják a audiojelet. Ez a digitális jel bitfolyamokból (nullákból és egyesekből) áll. A digitális modulációs módszerek jelentősen csökkentik az interferencia kockázatát az analógokhoz képest.

3. lépés: Átvitel 

Miután a moduláció kódolta az audiojelet, a walkie-talkie antennája veszi azt. Ezután az antenna az elektromos (audio) jelet elektromágneses hullámmá változtatja. 

Ez az átalakítás lehetővé teszi, hogy a hangjel rádióhullámként terjedjen a levegőben. A rádióhullámokat általában a kiválasztott frekvencián továbbítják.

A maximális hatékonyság érdekében az antenna hosszának és kialakításának meg kell egyeznie a walkie-talkie frekvenciájával. Ezért meg kell találnia a rádiójához legmegfelelőbb antennát . Egy megfelelően illeszkedő antenna a lehető legjobban kihasználhatja az adóteljesítményt a rádiójelek hatékony sugárzása érdekében. Ez pedig erősebb jelhez és megnövelt kommunikációs hatótávolsághoz vezet.

4. lépés: Szaporítás 

A terjedés a rádióhullámok terjedésének módja. Tehát, miután az antenna generálja a rádióhullámot, az a levegőben terjed. Ez a folyamat általában fénysebességgel megy végbe. A hullámterjedési módszerek közé tartozik a földhullám, az égi hullám és a szabad űrben terjedő hullám.

A walkie-talkie jelek általában szabad űrhullámokon haladnak keresztül. A szabad térhullámot látóvonal-terjedésnek is nevezik. Ez akkor fordul elő, amikor a rádióhullámok közvetlenül az adóantennától a vevőantennáig terjednek. 

De a rálátás nem jelenti azt, hogy két felhasználónak látótávolságon belül kell lennie a kommunikációhoz. Ez csak azt jelenti, hogy a hullám egyenes vonalban halad az adótól a vevőig. Általában mindkét walkie-talkie csak néhány mérföldre van egymástól, teljesítményüktől függően. 

Ideális környezetben ezek a hullámok nem ütköznek akadályba. Továbbra is egyenes vonalban haladnak. A valóságban azonban a rádióhullámok olyan akadályokkal találkoznak, mint a fák és az épületek, és az időjárás is hatással van rájuk. Ezek a tényezők pedig befolyásolják a kommunikáció erősségét és terjedelmét. 

5. lépés: Fogadás 

Az adó hosszú útja után a rádióhullám a vevőhöz megy. Általában bárki, aki az Ön frekvenciájára van hangolva, megkapja a hangátvitelt. Küldéskor a vevőantenna rögzíti a rádióhullámokat, és újra elektromos jellé alakítja át. 

Az adási folyamathoz hasonlóan a vevőantennát megfelelően hozzá kell illeszteni a walkie-talkie működési frekvenciájához a legjobb hangminőség érdekében. Amint az antenna fogadja a rádióhullámot, elektromos jelekké alakítja, és demodulációra küldi. 

6. lépés: Szűrés és erősítés

Az átviteli folyamat során az audiojelek gyakran összekeverednek nem kívánt zajjal és interferenciával. Ezek a nem kívánt tulajdonságok befolyásolják a hang tisztaságát, ezért a rádiónak szűrnie kell őket. 

A vevő analóg vagy digitális jelfeldolgozási technikát alkalmazhat az elektromos jelek szűrésére.  

Ilyen módszerek például a sáváteresztő szűrők és az adaptív zajcsökkentő algoritmusok. Mindkét technika eltávolítja az érthetetlen frekvenciákat, beleértve a zajt is.

A szűrési folyamat végén az audiojel az erősítőhöz kerül. Az erősítő szerepe a jel amplitúdójának növelése. Ez megkönnyíti a demodulációt

7. lépés: Demoduláció 

A demoduláció megfordítja a modulációs folyamatot, amelyet az adó rádió az audiojel kódolására használ. A demodulációs technika általában a modulációs módszertől függ.

Például egy frekvenciamodulációval (FM) kódolt üzenet egy FM-demodulációs módszerrel, például F3E-vel lesz demodulálva. A vevő érzékeli a vivőhullám frekvenciájának változásait. Ezután a jelet amplitúdó-változatokká alakítja vissza, amelyek az eredeti audiojelet képviselik.  

8. lépés: Hangkimenet 

A kimeneti szakasz az utolsó lépés. Itt a rádió a felerősített jelet továbbítja a hangszórónak. A hangszóró ezután visszaváltoztatja azt hallható hanghullámokká. 

A mikrofonhoz hasonlóan a hangszóró is jelátalakító. Az elektromos jeleket elektroakusztikus transzdukciónak nevezett folyamaton keresztül hanghullámokká alakítja. Tehát pontosan az ellenkezőjét teszi annak, amit a mikrofonok. Vagyis megfordítja a mikrofon átalakítási folyamatát. 

A hangszórók különböző típusúak, például dinamikus, elektrosztatikus és piezoelektromos hangszórók. A legtöbb walkie-talkie azonban dinamikus hangszórókat használ , mivel hordozhatóak és tartósak. Tiszta és hangos hangot is produkálnak. Ezért tökéletesen illeszkednek a korábban említett elektret mikrofonokhoz.

Ha walkie-talkie adásra szeretne válaszolni, nyomja meg a PTT gombot. Ezután az egész folyamat újraindul. Mindig ne felejtse el elengedni a PTT gombot, ha befejezte a beszélgetést. Ha így tesz, akkor a másik fél válaszolhat. 

Összegzés 

A walkie-talkie kétirányú kommunikációs eszközök. És bár az évek során számos átalakuláson mentek keresztül, alapvető összetevőik ugyanazok maradnak. Tartalmaznak egy antennát, hangszórót, mikrofont, elemeket, adót és vevőt. Ezek az összetevők segítenek az átviteli és vételi folyamat elérésében. 

Amikor a feladó megnyomja a PTT (push-to-talk) gombot, az hanghullámokat hoz létre. A hanghullámok több folyamaton mennek keresztül, mielőtt végül elérik a vevőt. Így a felhasználók több mérföldön keresztül kommunikálhatnak, általában rövid hatótávolságon.