Как работают рации

Некоторые люди, возможно, думали, что рации исчезнут с появлением мобильных телефонов. Но рации и сегодня остаются важнейшим средством связи. Они также не отставали от технологического темпа. 

Рации — это простые устройства, обычно позволяющие общаться нажатием кнопки. Но как они работают? 

В этой статье мы обсудим основные компоненты раций. Мы также проведем вас через пошаговое руководство о том, как работает устройство, чтобы помочь вам понять, как они работают. 

Определение рации 

Рации — это беспроводные системы двусторонней связи, которые используют радиочастоты для передачи и приема сообщений. Их также называют портативными трансиверами (передатчиком-приемником) (HT) или рациями двусторонней связи. Они получили эти названия, потому что позволяют пользователям передавать и получать голосовые сигналы. 

Рация работает в полудуплексном режиме, что означает, что пока пользователь говорит (передает), приемник на той же частоте будет находиться в режиме приема. Два пользователя не могут говорить одновременно, а другая сторона может говорить только после того, как отправитель закончит говорить. Следовательно, он работает иначе, чем смартфоны, где обе стороны могут говорить одновременно. 

Рации можно проследить до начала 20-го века, во время Второй мировой войны, когда американским военным понадобилось портативное устройство связи для солдат на поле боя. Дональд Л. Хингс изобрел первые рации, получившие название «пакетные наборы», в 1940 году. Другая версия была также независимо создана канадским инженером Альфредом Дж. Гроссом примерно в то же время.

Ранние модели раций были громоздкими и весили около 25 фунтов (11.3 кг). Они назвали их «рациями», потому что они позволяют пользователям ходить и говорить. И это остается самым распространенным названием этого портативного двустороннего устройства. 

Основные компоненты рации 

Хотя рации с годами совершенствуются, они сохраняют те же основные функции. Они включают: 

1. Антенна

Антенна является важной частью рации, поскольку она посылает и принимает радиосигналы. Рации могут иметь стационарные или съемные антенны. В рации встроены фиксированные антенны. А вот съемные не крепятся к магнитоле, и их можно снять и заменить на другие антенны. 

Большинство базовых радиостанций, таких как радиостанции PMR446 и FRS, имеют фиксированные антенны. Но другие радиостанции, такие как GMRS, мобильные радиостанции и радиостанции базовых станций, имеют съемные антенны. 

2. передатчик

Передатчик преобразует ваше голосовое сообщение в радиосигналы. Как только вы нажмете кнопку PTT, передатчик активируется. Затем он отправляет ваше сообщение в виде радиосигнала через антенну. В следующей теме будет рассказано, как это работает.

Ватт – стандартное измерение выходной мощности передатчика. А выходная мощность является одним из факторов, в значительной степени определяющих дальность действия рации (насколько далеко она может передавать) и силу сигнала. 

3. Получатель

Рации всегда находятся в режиме приёмника, пока вы не нажмёте кнопку PTT. Если функция шумоподавления не активирована для отключения звука говорящего, вы будете слышать постоянный статический шум. Основная функция приёмника — улавливать радиосигналы, передаваемые другими рациями.

Когда приемник улавливает сигнал, он декодирует его и преобразует в звуковое сообщение. Затем вы можете прослушать сообщение через динамик. Чувствительность приемника существенно влияет на четкость и качество принимаемого звука. 

4. Динамик и микрофон

Вы, вероятно, знакомы с динамиками и микрофонами, и те, что используются в рациях, ничем не отличаются. Динамик воспроизводит звук, полученный от других портативных трансиверов. С другой стороны, микрофон улавливает ваш голос во время передачи. 

Некоторые производители размещают динамик и микрофон рядом. Но некоторые из них имеют отдельные динамики и микрофоны и могут установить несколько микрофонов для захвата окружающего шума для снижения шума. Многие рации также имеют разъем для внешних динамиков или наушников. Следовательно, вы можете использовать рацию без помощи рук. 

5. Элементы управления и дисплей

Обычно модели раций имеют несколько кнопок управления и ручек для настройки параметров и навигации по меню. К ним относятся кнопки громкости, выбора канала, кнопки «Нажми и говори» (PTT) и навигации по меню. Большинство современных радиостанций также имеют ЖК-дисплей с подсветкой. На ЖК-дисплее отображается номер канала, время работы от батареи, уровень сигнала и другие состояния.

6. Аккумулятор и источник питания

Перезаряжаемые или одноразовые батареи питают рации. Аккумуляторы более экономичны и экологичны. В рациях используются литий-ионные или никель-металлгидридные аккумуляторы.

Некоторые модели продуктов также рассчитаны на питание от одноразовых батареек. Одноразовые батареи включают щелочные батареи AA или AAA. Такие батареи наиболее полезны, когда перезарядка невозможна.

Как работают рации 

В этом разделе рассматривается, как эти двусторонние устройства позволяют отправлять и получать голосовые сообщения. 

Важно отметить, что существует два типа радиоприемников: аналоговые и цифровые. В этом разделе мы рассмотрим оба типа. Вы можете перейти по этой ссылке , чтобы узнать больше о различиях между аналоговыми и цифровыми радиоприемниками.

Процесс настройки рации 

Прежде чем начать общаться с другими людьми с помощью рации, необходимо её настроить. Для этого нужно выбрать канал . Каналы — это номера, присвоенные частотам.

Таким образом, выбор номера канала означает выбор частоты. Но это не всегда так. Некоторые цифровые радиостанции, особенно те, которые используют технологию множественного доступа с распределением частот (FDMA) , имеют два канала на одной частоте.

Рации используют сверхвысокие частоты (УВЧ) от 400 до 512 МГц, а также очень высокие частоты в диапазоне от 300 до 3000 МГц (3 ГГц). Эти диапазоны называются частотными полосами. Хотя некоторые частоты для раций можно использовать свободно, для других требуется лицензирование.

Вы должны убедиться, что находитесь на том же канале, что и человек, с которым хотите поговорить. Это позволит вам обоим общаться. Если вы планируете использовать код конфиденциальности для большей защиты личных данных, не забудьте установить тот же код конфиденциальности, что и у другой стороны. Теперь вы готовы к разговору, но как рации передают и принимают голосовые сигналы?

Процесс передачи и приема

Вот шаги по процессу передачи и приема двусторонней радиосвязи: 

Шаг 1: Голосовой ввод 

Чтобы говорить, вы нажимаете кнопку PTT и говорите в микрофон. Когда вы это делаете, ваш голос создает звуковые волны, которые распространяются по воздуху. Микрофон, преобразователь, улавливает звуковые волны и преобразует их в электрический сигнал. Этот электрический сигнал является звуковым сигналом, а процесс преобразования называется трансдукцией. 

Существуют разные типы микрофонов. К ним относятся динамические, конденсаторные и электретные. Но в большинстве раций используются электретные микрофоны из-за их компактных размеров и долговечности. Они также обеспечивают чистый аудиосигнал с минимальным фоновым шумом.

Шаг 2: Модуляция 

Как только микрофон преобразует звуковую волну в звуковой сигнал, рация объединяет сигнал с несущей. Этот процесс позволяет рации передавать сигнал с помощью радиоволн. Обычно несущая волна имеет более высокую частоту, чем звук. 

Модуляция — это процесс изменения свойств несущей волны в звуковом сигнале. Этот процесс модуляции помогает закодировать информацию (то есть исходное сообщение) в звуковом сигнале.

Аналоговые радиоприемники используют либо частотную модуляцию (FM), либо амплитудную модуляцию (AM) для изменения сигналов. FM изменяет частоту несущей волны в соответствии с отправленным сообщением. Но амплитуда остается постоянной. 

Однако AM изменяет амплитуду несущей волны в соответствии с отправленным сообщением, в то время как частота остается постоянной. В большинстве аналоговых раций используется FM-модуляция, поскольку она обеспечивает лучшее качество звука и менее подвержена помехам. 

Цифровые рации работают иначе. Они используют методы модуляции, такие как фазовая манипуляция (PSK) или квадратурная амплитудная модуляция (QAM), для кодирования аудиосигналов. Как правило, они преобразуют аудиосигнал в цифровой сигнал. Этот цифровой сигнал состоит из потоков битов (нулей и единиц). Цифровые методы модуляции значительно снижают риск помех по сравнению с аналоговыми.

Шаг 3: Передача 

После того, как модуляция кодирует звуковой сигнал, антенна рации принимает его. Затем антенна преобразует электрический (аудио) сигнал в электромагнитную волну. 

Это преобразование позволяет голосовому сигналу проходить по воздуху в виде радиоволны. Радиоволны обычно передаются на выбранной частоте.

Для максимальной эффективности длина и конструкция антенны должны соответствовать частоте рации. Следовательно, необходимо подобрать наиболее подходящую антенну для вашей рации. Правильно подобранная антенна позволяет максимально эффективно использовать мощность передатчика для излучения радиосигналов. Это приводит к усилению сигнала и увеличению дальности связи.

Шаг 4: Распространение 

Распространение — это способ распространения радиоволн. Таким образом, после того как антенна генерирует радиоволну, она распространяется (движется) по воздуху. Этот процесс обычно происходит со скоростью света. Методы распространения волн включают наземные волны, небесные волны и волны в свободном пространстве.

Сигналы рации обычно распространяются через волны свободного пространства. Волну в свободном пространстве также называют распространением по прямой видимости. Это происходит, когда радиоволны распространяются прямо от передающей антенны к приемной антенне. 

Но прямая видимость не означает, что два пользователя должны находиться в пределах видимости для общения. Это означает только то, что волна распространяется по прямой линии от передатчика к приемнику. Обычно обе рации находятся всего в нескольких милях друг от друга, в зависимости от их выходной мощности. 

В идеальной среде эти волны не встречают препятствий. Они продолжают двигаться по прямой. Но на самом деле радиоволны встречают препятствия, такие как деревья и здания, и погода также влияет на них. А эти факторы, в свою очередь, влияют на силу и дальность связи. 

Шаг 5: Прием 

После долгого пути от передатчика радиоволна идет к приемнику. Как правило, любой, кто настроен на вашу частоту, принимает вашу голосовую передачу. При отправке приемная антенна улавливает радиоволны и преобразует их обратно в электрический сигнал. 

Аналогично процессу передачи приемная антенна должна быть соответствующим образом согласована с рабочей частотой рации для наилучшего качества звука. Как только антенна принимает радиоволну, она преобразует ее в электрические сигналы и отправляет на демодуляцию. 

Шаг 6: Фильтрация и усиление

В процессе передачи аудиосигналы часто смешиваются с нежелательными шумами и помехами. Эти нежелательные свойства влияют на чистоту звука, поэтому радио должно их фильтровать. 

Приемник может использовать аналоговый или цифровой метод обработки сигнала для фильтрации электрического сигнала.  

К таким методам относятся полосовые фильтры и адаптивные алгоритмы шумоподавления. Оба метода удаляют неразборчивые частоты, включая шум.

После завершения процесса фильтрации аудиосигнал поступает на усилитель. Роль усилителя заключается в увеличении амплитуды сигнала. Это упрощает демодуляцию

Шаг 7: Демодуляция 

Демодуляция обращает вспять процесс модуляции, используемый передающим радиоприемником для кодирования аудиосигнала. Метод демодуляции обычно зависит от метода модуляции.

Например, сообщение, закодированное с помощью частотной модуляции (ЧМ), будет демодулировано методом ЧМ-демодуляции, таким как F3E. Приемник обнаруживает изменения частоты несущей волны. Затем он преобразует сигнал обратно в вариации амплитуды, которые представляют исходный звуковой сигнал.  

Шаг 8: Аудиовыход 

Выходной этап является завершающим этапом. Здесь радио отправляет усиленный сигнал на динамик. Затем динамик превращает его обратно в звуковые волны, которые вы можете слышать. 

Как и микрофон, динамик также является преобразователем. Он преобразует электрические сигналы в звуковые волны посредством процесса, называемого электроакустической трансдукцией. Таким образом, он делает прямо противоположное тому, что делают микрофоны. То есть он обращает процесс преобразования микрофона. 

Существуют разные типы динамиков: динамические, электростатические и пьезоэлектрические. Однако в большинстве раций используются динамические динамики, поскольку они портативны и долговечны. Кроме того, они обеспечивают чистое и громкое звучание. Поэтому они идеально подходят для упомянутых ранее электретных микрофонов.

Если вы хотите ответить на передачу по рации, нажмите кнопку PTT. Затем весь процесс начнется снова. Не забывайте отпускать кнопку PTT, как только закончите говорить. Это позволит другой стороне ответить. 

Заключение 

Рации — это устройства двусторонней связи. И хотя за эти годы они претерпели несколько преобразований, их основные компоненты остались прежними. Они состоят из антенны, динамика, микрофона, батарей, передатчика и приемника. Эти компоненты помогают в достижении процесса передачи и приема. 

Когда отправитель нажимает кнопку PTT (нажми и говори), он создает звуковые волны. Звуковые волны проходят через несколько процессов, прежде чем, наконец, достигают приемника. Таким образом, пользователи могут общаться на расстоянии нескольких миль, обычно на короткие расстояния.