携帯電話の登場でトランシーバーはなくなると思っていた人もいるかもしれない。 しかし、トランシーバーは今日でも重要なコミュニケーションツールであり続けています。 また、テクノロジーの進歩にも追いついています。
トランシーバーはシンプルなデバイスで、通常はボタンを押すだけで通信できます。 しかし、それらはどのように機能するのでしょうか?
この記事では、トランシーバーの重要なコンポーネントについて説明します。 また、デバイスがどのように機能するかを理解するのに役立つように、デバイスの動作方法に関するステップバイステップのガイドも説明します。
トランシーバーは、無線周波数に依存してメッセージを送受信する無線双方向通信システムです。 これらは、ハンドヘルド トランシーバー (送信機-受信機) (HT) または双方向無線とも呼ばれます。 ユーザーが音声信号を送受信できることから、これらの名前が付けられました。
トランシーバーは半二重モードで動作します。つまり、ユーザーが話している (送信している) 間、同じ周波数の受信機は受信モードになります。 同時に XNUMX 人のユーザーが通話することはできず、相手は送信者の通話が終了した後でのみ通話できます。 したがって、双方が同時に通話できるスマートフォンとは動作が異なります。
トランシーバーの起源は、第二次世界大戦中の 20 世紀初頭にまで遡ります。当時、米軍は戦場の兵士のための携帯通信装置を必要としていました。 ドナルド L. ヒングスは、1940 年に「パック セット」と呼ばれる最初のトランシーバーを発明しました。別のバージョンも、同時期にカナダ人エンジニアのアルフレッド J. グロスによって独自に作成されました。
双方向ラジオの初期モデルはかさばり、重さは約 25 ポンド (11.3 kg) ありました。 ユーザーが歩いたり話したりできることから、彼らはそれらを「トランシーバー」と名付けました。 そして、これは今でもこのポータブル双方向デバイスの最も一般的な名前です。
トランシーバーは長年にわたって進歩してきましたが、基本的な機能は同じままです。 それらには次のものが含まれます。
アンテナは無線信号を送受信するトランシーバーの重要な部分です。 トランシーバーには、固定アンテナまたは取り外し可能なアンテナが付いています。 固定アンテナはトランシーバーに組み込まれています。 ただし、取り外し可能なものはラジオに固定されておらず、取り外して別のアンテナに交換できます。
PMR446 無線機や FRS 無線機などのほとんどの基本的な無線機は、固定アンテナを使用するように規制されています。 ただし、GMRS、携帯無線、基地局無線などの他の無線には、取り外し可能なアンテナが付いています。
送信機は音声メッセージを無線信号に変換します。 プッシュ トゥ トーク (PTT) ボタンを押すと、送信機が起動します。 次に、アンテナを介してメッセージを無線信号として送信します。 次のトピックでは、その仕組みについて説明します。
ワットは、送信機の出力の標準測定値です。 また、出力はトランシーバーの到達距離 (送信できる距離) と信号強度を大きく決定する要素の XNUMX つです。
トランシーバーは、PTT ボタンを押すまで、常に受信機モードになります。 もし スケルチ機能 スピーカーをミュートするために有効になっていない場合は、一定の静的な鼻音が聞こえます。 受信機の主な機能は、他のトランシーバーから送信された無線信号を受信することです。
受信機が信号を受信すると、それをデコードして音声メッセージに変更します。 その後、スピーカーからメッセージを聞くことができます。 受信機の感度は、受信音声の明瞭さと品質に大きな影響を与えます。
スピーカーとマイクについてはおそらくよくご存知だと思いますが、トランシーバーのスピーカーとマイクも同様です。 スピーカーは、他のハンドヘルド トランシーバーから受信した音声を再生します。 一方、送信時にはマイクがあなたの声を捉えます。
メーカーによっては、スピーカーとマイクを並べて配置している場合があります。 ただし、スピーカーとマイクが別々になっているものや、ノイズ低減のために環境ノイズを捕捉するために複数のマイクを設置しているものもあります。 多くのトランシーバーには、外部スピーカーまたはヘッドセット用のコネクタもあります。 したがって、トランシーバーをハンズフリーで使用できます。
通常、トランシーバー モデルには、設定を調整したりメニューを操作したりするためのいくつかのコントロール ボタンとノブがあります。 これらには、音量、チャンネル選択、プッシュ トゥ トーク (PTT)、およびメニュー ナビゲーション ボタンが含まれます。 最新の双方向ラジオのほとんどにはバックライト付き LCD も搭載されています。 LCD には、チャンネル番号、バッテリー寿命、信号強度、その他のステータスが表示されます。
トランシーバーの電源は充電式または使い捨てのバッテリーです。 充電式バッテリーはコスト効率が高く、環境にも優しいです。 トランシーバーは、リチウムイオンまたはニッケル水素充電池を使用します。
一部の製品モデルは、使い捨て電池で電力を供給するように設計されています。 使い捨て電池には、単 XNUMX 形または単 XNUMX 形のアルカリ電池が含まれます。 このようなバッテリーは、再充電ができない場合に最も役立ちます。
このセクションでは、これらの双方向デバイスを使用して音声伝送をどのように送受信できるかについて説明します。
無線にはアナログとデジタルの XNUMX 種類があることに注意することが重要です。 このセクションでは、両方のタイプについて説明します。 フォローできます このリンク アナログラジオとデジタルラジオの違いについて詳しく学びます。
双方向無線を使用して他の人と会話する前に、それを設定する必要があります。 そうすることには次のことが含まれます チャンネルを選ぶ。 チャンネルは周波数に割り当てられた番号です。
したがって、チャンネル番号を選択することは、周波数を選択することを意味します。 しかし、常にそうとは限りません。 一部のデジタル ラジオ、特に 周波数分散多元接続 (FDMA)、XNUMX つの周波数上に XNUMX つのチャネルがあります。
トランシーバーは 400 ～ 512 MHz の超短波 (UHF) を使用し、300 ～ 3000 MHz (3 GHz) の範囲の超短波を使用します。 これらの範囲は周波数帯域と呼ばれます。 一部のトランシーバー周波数は自由に使用できますが、その他の周波数は必要です .
話したい相手と同じチャンネルにいることを確認する必要があります。 そうすることで、双方が通信できるようになります。 を使用する場合は、 プライバシーコード プライバシーを高めるために、相手と同じプライバシー コードを忘れずに設定してください。 これで、話す準備ができました。しかし、トランシーバーはどのようにして音声信号を送受信するのでしょうか?
双方向無線の送受信プロセスの手順は次のとおりです。
話すには、PTT ボタンを押してマイクに向かって話します。 そうすることで、あなたの声が音波を生成し、空気中を伝わります。 トランスデューサーであるマイクは音波を捕捉し、電気信号に変換します。 この電気信号が音声信号であり、変換プロセスは変換と呼ばれます。
スピーカーにはさまざまな種類があります。 これらには、ダイナミック、コンデンサー、エレクトレット マイクが含まれます。 しかし、ほとんどのトランシーバーは エレクトレットマイク コンパクトなサイズと耐久性のため。 また、バックグラウンドノイズを最小限に抑えたクリアなオーディオ信号も生成します。
マイクが音波を音声信号に変換すると、トランシーバーはその信号を搬送波と結合します。 このプロセスにより、トランシーバーが電波を介して信号を送信できるようになります。 通常、搬送波は音声よりも高い周波数です。
モジュレーション オーディオ信号に応じて搬送波の特性を変化させるプロセスです。 この変調プロセスは、オーディオ信号内の情報 (つまり、送信された元のメッセージ) をエンコードするのに役立ちます。
アナログ ラジオは、周波数変調 (FM) または振幅変調 (AM) を使用して信号を変化させます。 FM は、送信されるメッセージに応じて搬送波の周波数を変化させます。 しかし、振幅は一定のままです。
一方、AMは周波数は一定のまま、送信するメッセージに応じて搬送波の振幅を変化させます。 ほとんどのアナログ トランシーバーは FM 変調を使用しています。これは、FM 変調の方が音質が良く、干渉を受けにくいためです。
デジタルトランシーバーの動作は異なります。 彼らは使用します 変調技術 オーディオ信号をエンコードするための位相偏移変調 (PSK) や直交振幅変調 (QAM) など。 通常、オーディオ信号をデジタル信号に変換します。 このデジタル信号は、ビットのストリーム (XNUMX と XNUMX) で構成されます。 デジタル変調方式は、アナログに比べて干渉のリスクを大幅に軽減します。
変調によってオーディオ信号がエンコードされた後、トランシーバーのアンテナがそれを受信します。 次に、アンテナは電気（音声）信号を電磁波に変換します。
この変換により、音声信号が電波として空気中を伝わるようになります。 電波は通常、選択された周波数を介して送信されます。
効率を最大化するには、アンテナの長さと設計がトランシーバーの周波数と一致する必要があります。 したがって、次のことを行う必要があります。 最適なアンテナを見つける あなたのラジオのために。 適切に整合されたアンテナは、送信電力を最大限に活用して無線信号を効率的に放射できます。 これにより、信号が強化され、通信範囲が拡大します。
伝播とは、電波が伝わる仕組みです。 したがって、アンテナが電波を発生すると、電波は空気中を伝播（伝わります）します。 このプロセスは通常、光の速度で起こります。 の 波動伝播法 地上波、空波、自由空間波の伝播が含まれます。
トランシーバー信号は通常、自由空間波を通じて伝わります。 自由空間波は見通し内伝播とも呼ばれます。 これは、電波が送信アンテナから受信アンテナに直接伝わるときに発生します。
ただし、見通し内とは、通信するために XNUMX 人のユーザーが見える範囲内にいなければならないという意味ではありません。 それは、波が送信機から受信機まで直線的に伝わることを意味するだけです。 通常、出力に応じて、両方のトランシーバーはわずか数マイル離れています。
理想的な環境では、これらの波は障害物に遭遇しません。 彼らはまっすぐに進み続けます。 しかし実際には、電波は木や建物などの障害物にぶつかり、天候も影響します。 そして、これらの要因は、コミュニケーションの強さと範囲に影響を与えます。
送信機から長い距離を移動した後、電波は受信機に到達します。 通常、あなたの周波数に同調している人は誰でもあなたの音声送信を受信します。 送信されると、受信アンテナが電波を捕捉し、電気信号に変換します。
送信プロセスと同様に、最高の音質を得るには、受信アンテナをトランシーバーの動作周波数に適切に合わせる必要があります。 アンテナは電波を受信すると、それを電気信号に変換し、復調のために送信します。
送信プロセス中に、オーディオ信号に不要なノイズや干渉が混入することがよくあります。 これらの不要な特性はオーディオの明瞭さに影響を与えるため、ラジオはそれらをフィルタリングする必要があります。
受信機は、アナログまたはデジタル信号処理技術を使用して電気信号をフィルタリングできます。
そのような方法としては、 バンドパスフィルター 適応ノイズ低減アルゴリズム。 どちらの技術も、ノイズなどの理解できない周波数を除去します。
フィルタリングプロセスが終了すると、オーディオ信号はアンプに送られます。 アンプの役割は信号の振幅を増大させることです。 そうすることで復調が容易になります
復調 送信無線機がオーディオ信号をエンコードするために使用する変調プロセスを逆にします。 復調技術は通常、変調方式によって異なります。
たとえば、周波数変調 (FM) でエンコードされたメッセージは、F3E などの FM 復調方式で復調されます。 受信機は搬送波の周波数の変化を検出します。 次に、信号を元のオーディオ信号を表す振幅変動に変換し直します。
出力ステージは最終ステップです。 ここで、ラジオは増幅された信号をスピーカーに送信します。 その後、スピーカーはそれを音波に戻し、聞こえるようにします。
マイクと同様に、スピーカーもトランスデューサーです。 電気音響変換と呼ばれるプロセスを通じて、電気信号を音波に変換します。 つまり、マイクの動作とはまったく逆のことを行います。 つまり、マイクの変換プロセスを逆にします。
スピーカーには、ダイナミックスピーカー、静電スピーカー、圧電スピーカーなど、さまざまなタイプがあります。 しかし、ほとんどのトランシーバーは ダイナミックスピーカー 持ち運び可能で耐久性があるからです。 また、クリアで大音量のオーディオも生成します。 したがって、これらは前述のエレクトレット マイクに最適です。
トランシーバーの送信に応答したい場合は、PTT ボタンを押します。 その後、プロセス全体が再び開始されます。 話が終わったら必ず PTT ボタンを放してください。 そうすることで相手も返信できるようになります。
トランシーバーは双方向通信デバイスです。 そして、長年にわたって何度か変化を遂げてきましたが、その本質的な構成要素は変わっていません。 これらは、アンテナ、スピーカー、マイク、バッテリー、送信機、受信機で構成されます。 これらのコンポーネントは、送信および受信プロセスの実現に役立ちます。
送信者が PTT (プッシュ トゥ トーク) ボタンを押すと、音波が発生します。 音波は最終的に受信機に到達するまでにいくつかのプロセスを経ます。 したがって、ユーザーは数マイルにわたって、通常は短距離で通信できます。
