כיצד פועלים מכשירי הקשר

ייתכן שחלק מהאנשים חשבו שמכשירי הקשר ייעלמו עם הופעת הטלפונים הניידים. אבל מכשירי הקשר נשארו כלי תקשורת קריטי כיום. הם גם עמדו בקצב הטכנולוגי. 

מכשירי קשר הם מכשירים פשוטים, המאפשרים בדרך כלל לתקשר בלחיצת כפתור. אבל איך הם עובדים? 

במאמר זה נדון במרכיבים החיוניים של מכשירי קשר. אנו גם ניקח אותך דרך מדריך שלב אחר שלב על אופן פעולת המכשיר כדי לעזור לך להבין כיצד הם פועלים. 

הגדרה של ווקי טוקי 

מכשירי קשר הם מערכות תקשורת דו-כיווניות אלחוטיות התלויות בתדרי רדיו כדי לשדר ולקבל הודעות. הם נקראים גם משדרים כף יד (משדר-מקלט) (HT) או מכשירי רדיו דו-כיווניים. הם קיבלו את השמות האלה כי הם מאפשרים למשתמשים לשדר ולקבל אותות קוליים. 

מכשיר הקשר עובד במצב חצי דופלקס, כלומר בזמן שמשתמש מדבר (משדר), המקלט באותו תדר יהיה במצב קליטה. שני משתמשים לא יכולים לדבר בו זמנית, והצד השני יכול לדבר רק לאחר שהשולח סיים לדבר. לפיכך, זה עובד אחרת מסמארטפונים, שבהם שני הצדדים יכולים לדבר בו זמנית. 

ניתן לאתר מכשירי קשר למכשירי קשר לתחילת המאה ה-20, במהלך מלחמת העולם השנייה, כאשר הצבא האמריקני נזקק למכשיר תקשורת נייד לחיילים בשדה הקרב. דונלד ל. הינגס המציא את מכשירי הקשר הראשונים, שנקראו "ערכות חבילה", בשנת 1940. גרסה אחרת נוצרה גם היא באופן עצמאי על ידי מהנדס קנדי, אלפרד ג'יי גרוס, בערך באותו זמן.

הדגמים המוקדמים של מכשירי קשר דו-כיווניים היו מגושמים, ושקלו כ-25 פאונד (11.3 ק"ג). הם כינו אותם "מכשירי קשר" כי הם מאפשרים למשתמשים ללכת ולדבר. וזה נשאר השם הנפוץ ביותר למכשיר הדו-כיווני הנייד הזה. 

רכיבים בסיסיים של מכשיר קשר 

בעוד שמכשירי הקשר התקדמו עם השנים, הם שומרים על אותן תכונות בסיסיות. הם כוללים: 

1. אנטנה

האנטנה היא חלק מכריע במכשירי הקשר כאשר היא שולחת ומקבלת אותות רדיו. למכשירי מכשיר קשר יכולים להיות אנטנות קבועות או ניתנות להסרה. אנטנות קבועות מובנות במכשירי הקשר. אבל הניתנים להסרה אינם מקובעים לרדיו, וניתן להסיר ולהחליף אותם באנטנות שונות. 

רוב מכשירי הרדיו הבסיסיים, כמו מכשירי הרדיו PMR446 ו-FRS, מווסתים עם אנטנות קבועות. אבל למכשירי רדיו אחרים, כמו GMRS, רדיו נייד ומכשירי רדיו של תחנות בסיס, יש אנטנות ניתנות להסרה. 

2. משדר

המשדר ממיר את ההודעה הקולית שלך לאותות רדיו. ברגע שאתה לוחץ על כפתור הדחיפה (PTT), המשדר מופעל. לאחר מכן הוא שולח את ההודעה שלך כאות רדיו דרך האנטנה. הנושא הבא יסביר איך זה עובד.

וואט היא המדידה הסטנדרטית לתפוקת ההספק של המשדר. ותפוקת הכוח היא אחד הגורמים שקובעים באופן משמעותי את טווח הרדיו (עד כמה הוא יכול לשדר) ואת עוצמת האות. 

3. מקלט

מכשירי קשר נמצאים תמיד במצב מקלט עד שתלחצו על כפתור ה-PTT. אם פונקציית ההשתקה לא מופעלת כדי להשתיק את הרמקול, תשמעו רעש סטטי קבוע. התפקיד העיקרי של המקלט הוא לקלוט אותות רדיו המשודרים על ידי מכשירי קשר אחרים.

כאשר המקלט קולט אות, הוא מפענח אותו ומשנה אותו להודעת שמע. לאחר מכן, תוכל לשמוע את ההודעה דרך הרמקול. רגישות המקלט משפיעה באופן משמעותי על הבהירות והאיכות של השמע המתקבל. 

4. רמקול ומיקרופון

אתה בוודאי מכיר את הרמקולים והמיקרופונים, ואלה שבמכשירי הקשר אינם שונים. הרמקול משמיע שמע שהתקבל ממקלטי משדר כף יד אחרים. מצד שני, המיקרופון לוכד את הקול שלך כשאתה משדר. 

חלק מהיצרנים מציבים את הרמקול והמיקרופון זה לצד זה. אבל לחלקם יש רמקולים ומיקרופונים נפרדים ועשויים לשים מיקרופונים מרובים כדי ללכוד את הרעש הסביבתי להפחתת רעש. מכשירי קשר רבים כוללים גם מחבר לרמקולים חיצוניים או אוזניות. לפיכך, אתה יכול להשתמש במכשיר הדיבורית. 

5. בקרות ותצוגה

בדרך כלל, לדגמי מכשיר קשר יש כמה לחצני שליטה וכפתורי שליטה להתאמת הגדרות וניווט בתפריטים. הם כוללים עוצמת קול, בחירת ערוצים, Push-to-Talk (PTT) וכפתורי ניווט בתפריט. לרוב מכשירי הרדיו המודרניים הדו-כיוונים יש גם LCD עם תאורה אחורית. ה-LCD מציג את מספר הערוץ, חיי הסוללה, עוצמת האות ומצבים אחרים.

6. סוללה ומקור חשמל

סוללות נטענות או חד פעמיות כוח מכשירי קשר. סוללות נטענות חסכוניות יותר וידידותיות יותר לסביבה. מכשיר הקשר משתמש בסוללות ליתיום-יון או ניקל-מתכת הידריד.

חלק מדגמי המוצרים מתוכננים גם להפעלת סוללות חד פעמיות. סוללות חד פעמיות כוללות סוללות אלקליין AA או AAA. סוללות כאלה מועילות ביותר כאשר טעינה אינה אופציה.

איך מכשירי הקשר עובדים 

חלק זה בוחן כיצד מכשירים דו-כיוונים אלו מאפשרים לך לשלוח ולקבל שידורים קוליים. 

חשוב לציין שישנם שני סוגים של מכשירי רדיו: אנלוגי ודיגיטלי. ובסעיף זה, ההסבר שלנו יכסה את שני הסוגים. ניתן לעקוב אחר קישור זה כדי ללמוד עוד על ההבדלים בין מכשירי רדיו אנלוגיים ודיגיטליים.

תהליך התקנת ווקי טוקי 

לפני שתוכל אפילו לדבר עם אחרים באמצעות מכשיר הקשר הדו-כיווני שלך, עליך להגדיר אותו. פעולה זו כרוכה בבחירת ערוץ . ערוצים הם המספרים המוקצים לתדרים.

לכן, בחירת מספר ערוץ פירושה בחירת תדר. אבל זה לא תמיד המקרה. לחלק מתקני הרדיו הדיגיטליים, במיוחד אלו המשתמשים בגישה מרובה תדרים (FDMA) , יש שני ערוצים בתדר.

מכשירי קשר משתמשים בתדרים גבוהים במיוחד (UHF) של 400 עד 512 מגה-הרץ, ותדרים גבוהים מאוד נעים בין 300 ל-3000 מגה-הרץ (3 גיגה-הרץ). טווחים אלה נקראים פס התדרים. בעוד שניתן להשתמש בחלק מתדרי מכשירי הקשר באופן חופשי, אחרים דורשים רישוי.

עליכם לוודא שאתם באותו ערוץ כמו האדם שאיתו אתם רוצים לדבר. פעולה זו מאפשרת לשניכם לתקשר. אם אתם מתכוונים להשתמש בקוד פרטיות לשמירה על פרטיות טובה יותר, זכרו להגדיר את אותו קוד פרטיות כמו גם של הצד השני. כעת, אתם מוכנים לדבר, אך כיצד מכשירי קשר שולחים ומקבלים אותות קוליים?

תהליך שידור וקבלה

להלן שלבים על תהליך השידור והקליטה של ​​מכשירי רדיו דו-כיווניים: 

שלב 1: קלט קולי 

כדי לדבר, אתה לוחץ על כפתור ה-PTT ומדבר אל המיקרופון. כאשר אתה עושה זאת, הקול שלך יוצר גלי קול שעוברים באוויר. המיקרופון, מתמר, לוכד את גלי הקול וממיר אותם לאות חשמלי. האות החשמלי הזה הוא אות השמע, ותהליך ההמרה נקרא התמרה. 

ישנם סוגים שונים של רמקולים. הם כוללים מיקרופונים דינמיים, קונדנסר ומיקרופונים אלקטרט. אבל רוב מכשירי הקשר משתמשים במיקרופונים אלקטרט בגלל גודלם הקומפקטי ועמידותם. הם גם מפיקים אות שמע צלול עם רעשי רקע מינימליים.

שלב 2: אפנון 

ברגע שהמיקרופון משנה את גל הקול לאות שמע, מכשיר הקשר משלב את האות עם גל נושא. תהליך זה מאפשר למכשיר הקשר לשדר את האות באמצעות גלי רדיו. בדרך כלל, גל הנושא הוא בתדר גבוה יותר מהשמע. 

אפנון הוא תהליך של שינוי תכונות גל הנושא עם אות השמע. תהליך אפנון זה מסייע בקידוד המידע (כלומר, ההודעה המקורית שנשלחה) באות שמע.

מכשירי רדיו אנלוגיים משתמשים באפנון תדר (FM) או אפנון משרעת (AM) כדי לשנות אותות. FM משנה את התדר של גל הספק בהתאם להודעה שנשלחה. אבל המשרעת נשארת קבועה. 

עם זאת, AM משנה את משרעת גל הנשא בהתאם להודעה שנשלחה בעוד התדר נשאר קבוע. רוב מכשירי הקשר האנלוגיים משתמשים באפנון FM מכיוון שהוא מספק איכות שמע טובה יותר ונוטה פחות להפרעות. 

מכשירי קשר דיגיטליים פועלים בצורה שונה. הם משתמשים בטכניקות אפנון כמו Phase Shift Keying (PSK) או Quadrature Amplitude Modulation (QAM) כדי לקודד אותות שמע. בדרך כלל, הם ממירים את אות השמע לאות דיגיטלי. אות דיגיטלי זה מורכב מזרמים של ביטים (אפסים ואחדות). שיטות אפנון דיגיטליות מפחיתות משמעותית את הסיכון להפרעות בהשוואה לשיטות אנלוגיות.

שלב 3: שידור 

לאחר שהאפנון מקודד את אות האודיו, האנטנה של מכשיר הקשר קולטת אותו. לאחר מכן, האנטנה משנה את האות החשמלי (השמע) לגל אלקטרומגנטי. 

המרה זו מאפשרת לאות הקול לנוע באוויר כגל רדיו. גלי רדיו משודרים בדרך כלל על פני התדר הנבחר.

ליעילות מרבית, אורך האנטנה ועיצובה חייבים להתאים לתדר מכשיר הקשר. לכן, עליך למצוא את האנטנה המתאימה ביותר למכשיר הקשר שלך. אנטנה מותאמת כראוי יכולה להפיק את המרב מעוצמת השידור כדי להקרין אותות רדיו ביעילות. וזה מוביל לאות חזק יותר ולטווח תקשורת מוגבר.

שלב 4: ריבוי 

התפשטות היא האופן שבו גלי רדיו נעים. לכן, ברגע שהאנטנה מייצרת את גל הרדיו, הוא מתפשט (נע) באוויר. תהליך זה מתרחש בדרך כלל במהירות האור. שיטות התפשטות הגלים כוללות התפשטות גלי קרקע, גלי שמיים וגלי חלל חופשי.

אותות מכשיר הקשר עוברים בדרך כלל דרך גלי חלל פנוי. גל החלל הפנוי נקרא גם התפשטות קו הראייה. זה קורה כאשר גלי רדיו עוברים ישירות מהאנטנה המשדרת לאנטנה המקבלת. 

אבל קו ראייה לא אומר ששני משתמשים חייבים להיות בטווח ראייה כדי לתקשר. זה רק אומר שהגל עובר בקו ישר מהמשדר למקלט. בדרך כלל, שני מכשירי הקשר נמצאים במרחק של מספר קילומטרים זה מזה, בהתאם לתפוקת הכוח שלהם. 

בסביבה אידיאלית, גלים אלו אינם נתקלים במכשולים. הם ממשיכים לנסוע בקו ישר. אבל במציאות, גלי רדיו פוגשים מכשולים כמו עצים ומבנים, ומזג האוויר משפיע גם עליהם. וגורמים אלה, בתורם, משפיעים על חוזק וטווח התקשורת. 

שלב 5: קבלת פנים 

לאחר הנסיעה הארוכה מהמשדר, גל הרדיו עובר למקלט. בדרך כלל, כל מי שמכוון לתדר שלך מקבל את השידור הקולי שלך. בעת שליחה, האנטנה המקבלת לוכדת את גלי הרדיו וממירה אותם בחזרה לאות חשמלי. 

כמו כן, תהליך השידור, אנטנת הקבלה חייבת להיות מותאמת כראוי לתדר הפעולה של מכשיר הקשר לאיכות השמע הטובה ביותר. ברגע שהאנטנה קולטת את גל הרדיו, היא ממירה אותו לאותות חשמליים ושולחת אותו לדמודולציה. 

שלב 6: סינון והגברה

במהלך תהליך השידור, אותות אודיו מתערבבים לעתים קרובות עם רעש והפרעות לא רצויות. מאפיינים לא רצויים אלה משפיעים על בהירות השמע, ולכן הרדיו חייב לסנן אותם. 

המקלט יכול להשתמש בטכניקת עיבוד אותות אנלוגית או דיגיטלית כדי לסנן את האות החשמלי.  

שיטות כאלה כוללות מסנני פס-מעבר ואלגוריתמים להפחתת רעש אדפטיבית. שתי הטכניקות מסירות תדרים שאינם מובנים, כולל רעש.

ברגע שתהליך הסינון מסתיים, אות האודיו עובר למגבר. תפקידו של המגבר הוא להגדיל את משרעת האות. פעולה זו מקלה על הדמודולציה

שלב 7: דמודולציה 

דמודולציה הופכת את תהליך המודולציה בו משתמש הרדיו המשדר כדי לקודד את אות השמע. טכניקת הדמודולציה תלויה בדרך כלל בשיטת המודולציה.

לדוגמה, הודעה מקודדת עם אפנון תדר (FM) יפוצל בשיטת דמודולציה FM, כמו F3E. המקלט מזהה את הווריאציות בתדר הגל המוביל. לאחר מכן הוא ממיר את האות בחזרה לווריאציות משרעת המייצגות את אות האודיו המקורי.  

שלב 8: פלט אודיו 

שלב הפלט הוא השלב האחרון. כאן, הרדיו שולח את האות המוגבר לרמקול. לאחר מכן, הרמקול משנה אותו בחזרה לגלי קול שאתה יכול לשמוע. 

כמו המיקרופון, גם הרמקול הוא מתמר. הוא ממיר אותות חשמליים לגלי קול באמצעות תהליך הנקרא התמרה אלקטרואקוסטית. אז זה עושה בדיוק את ההיפך ממה שעושים מיקרופונים. כלומר, הוא הופך את תהליך ההמרה של המיקרופון. 

רמקולים מגיעים מסוגים שונים, כמו רמקולים דינמיים, רמקולים אלקטרוסטטיים ורמקולים פיזואלקטריים. אבל, רוב מכשירי הקשר משתמשים ברמקולים דינמיים מכיוון שהם ניידים ועמידים. הם גם מפיקים שמע צלול וחזק. לכן, הם מתאימים באופן מושלם למיקרופונים האלקטרטיים שהוזכרו קודם לכן.

אם ברצונך להשיב לשידור של מכשיר קשר, לחץ על כפתור ה-PTT. לאחר מכן, כל התהליך יתחיל שוב. זכור תמיד לשחרר את כפתור ה-PTT לאחר שתסיים לדבר. פעולה זו תאפשר לצד השני להשיב. 

סיכום 

מכשירי קשר הם מכשירי תקשורת דו-כיווניים. ולמרות שהם עברו כמה טרנספורמציות במהלך השנים, המרכיבים החיוניים שלהם נשארים זהים. הם כוללים אנטנה, רמקול, מיקרופון, סוללות, משדר ומקלט. רכיבים אלו מסייעים בהשגת תהליך השידור והקליטה. 

כאשר שולח לוחץ על כפתור ה-PTT (Push-to-Talk), הוא יוצר גלי קול. גלי הקול עוברים מספר תהליכים לפני שהם מגיעים לבסוף למקלט. כך, משתמשים יכולים לתקשר על פני מספר מיילים, בדרך כלל על פני טווחים קצרים.