Як працюють рації

Деякі люди, можливо, думали, що з появою мобільних телефонів рації зникнуть. Але сьогодні рації залишаються важливим інструментом спілкування. Вони також не відстають від технологічних темпів. 

Рації — це прості пристрої, які зазвичай дозволяють спілкуватися за допомогою натискання кнопки. Але як вони працюють? 

У цій статті ми обговоримо основні компоненти рації. Ми також ознайомимо вас із покроковими інструкціями щодо роботи пристрою, щоб допомогти вам зрозуміти, як вони працюють. 

Визначення рації 

Рації — це системи бездротового двостороннього зв’язку, які залежать від радіочастот для передачі та отримання повідомлень. Їх також називають портативними трансиверами (передавач-приймач) (HT) або двосторонніми радіостанціями. Вони отримали такі назви, тому що дозволяють користувачам передавати і приймати голосові сигнали. 

Рація працює в напівдуплексному режимі, тобто поки користувач розмовляє (передає), приймач на тій же частоті буде в режимі прийому. Два користувачі не можуть розмовляти одночасно, а інша сторона може розмовляти лише після того, як відправник закінчить розмову. Таким чином, він працює інакше, ніж смартфони, де обидві сторони можуть розмовляти одночасно. 

Рації можна простежити на початку 20 століття, під час Другої світової війни, коли американській армії знадобився портативний пристрій зв’язку для солдатів на полі бою. У 1940 році Дональд Л. Хінгс винайшов перші рації, які називалися «пакети». Іншу версію також незалежно створив канадський інженер Альфред Дж. Гросс приблизно в той же час.

Перші моделі радіостанцій були громіздкими, важили приблизно 25 фунтів (11.3 кг). Вони назвали їх «раціями», оскільки вони дозволяють користувачам ходити та розмовляти. І це залишається найпоширенішою назвою цього портативного двостороннього пристрою. 

Основні компоненти рації 

Хоча рації вдосконалювалися з роками, вони зберігають ті самі основні функції. Вони включають: 

1. Антена

Антена є важливою частиною рації, оскільки вона надсилає та приймає радіосигнали. Рації можуть мати фіксовані або знімні антени. Стаціонарні антени вбудовані в рації. Але знімні на магнітолу не кріпляться, їх можна зняти і замінити на інші антени. 

Більшість стандартних радіостанцій, як-от PMR446 і FRS, мають фіксовані антени. Але інші радіостанції, такі як GMRS, мобільне радіо та радіостанції базових станцій, мають знімні антени. 

2. Передавач

Передавач перетворює ваше голосове повідомлення в радіосигнали. Після натискання кнопки «Натисни і говори» (PTT) активується передавач. Потім він надсилає ваше повідомлення як радіосигнал через антену. У наступній темі буде пояснено, як це працює.

Вати є стандартним вимірюванням вихідної потужності передавача. Вихідна потужність є одним із факторів, який суттєво визначає радіус дії рації (наскільки далеко вона може передавати) і силу сигналу. 

3. Приймач

Рації завжди перебувають у режимі приймача, доки ви не натиснете кнопку PTT. Якщо функція шумозаглушення не активована для вимкнення звуку динаміка, ви чутимете постійний статичний шум. Основна функція приймача — вловлювати радіосигнали, що передаються іншими раціями.

Коли приймач вловлює сигнал, він декодує його та перетворює на звукове повідомлення. Потім ви можете почути повідомлення через динамік. Чутливість приймача значно впливає на чіткість і якість отриманого звуку. 

4. Динамік і мікрофон

Ви, мабуть, знайомі з динаміками та мікрофонами, і мікрофони в раціях нічим не відрізняються. Динамік відтворює звук, отриманий від інших портативних трансиверів. З іншого боку, мікрофон фіксує ваш голос під час передачі. 

Деякі виробники розміщують динамік і мікрофон поруч. Але деякі мають окремі динаміки та мікрофони та можуть використовувати кілька мікрофонів, щоб вловлювати шум навколишнього середовища для зменшення шуму. Багато рації також мають роз'єм для підключення зовнішніх динаміків або гарнітури. Таким чином, ви можете використовувати рацію без рук. 

5. Елементи керування та дисплей

Як правило, моделі рації мають кілька кнопок управління і ручок для налаштування параметрів і навігації по меню. До них входять кнопки гучності, вибору каналу, «Натискай і говори» (PTT) і кнопки навігації по меню. Більшість сучасних радіостанцій також мають РК-дисплей з підсвічуванням. РК-дисплей показує номер каналу, заряд батареї, потужність сигналу та інші стани.

6. Акумулятор і джерело живлення

Акумуляторні або одноразові батареї живлять рації. Акумуляторні батареї більш економічні та екологічні. У рації використовуються літій-іонні або нікель-метал-гідридні акумулятори.

Деякі моделі продуктів також призначені для живлення від одноразових батарейок. Одноразові батарейки включають лужні батарейки типу АА або ААА. Такі батареї найбільш корисні, коли підзарядка неможлива.

Як працюють рації 

У цьому розділі розглядається, як ці двосторонні пристрої дозволяють надсилати та отримувати голосові передачі. 

Важливо зазначити, що існує два типи радіоприймачів: аналогові та цифрові. І в цьому розділі ми розглянемо обидва типи. Ви можете перейти за цим посиланням , щоб дізнатися більше про відмінності між аналоговими та цифровими радіоприймачами.

Процес налаштування рації 

Перш ніж ви зможете розмовляти з іншими за допомогою двосторонньої радіостанції, її потрібно налаштувати. Для цього потрібно вибрати канал . Канали – це номери, призначені частотам.

Отже, вибір номера каналу означає вибір частоти. Але це не завжди так. Деякі цифрові радіостанції, особливо ті, що використовують множинний доступ з розподілом частот (FDMA) , мають два канали на частоті.

Рації використовують надвисокі частоти (УВЧ) від 400 до 512 МГц, а дуже високі частоти — від 300 до 3000 МГц (3 ГГц). Ці діапазони називаються смугою частот. Хоча деякі частоти рацій можна використовувати вільно, інші потребують ліцензування.

Ви повинні переконатися, що ви на тому ж каналі, що й людина, з якою хочете поговорити. Це дозволить вам обом спілкуватися. Якщо ви маєте намір використовувати код конфіденційності для кращої конфіденційності, не забудьте встановити той самий код конфіденційності, що й у іншої сторони. Тепер ви готові до розмови, але як рації надсилають і приймають голосові сигнали?

Процес передачі та прийому

Ось етапи процесу передачі та прийому двосторонніх радіостанцій: 

Крок 1: Голосове введення 

Щоб розмовляти, потрібно натиснути кнопку PTT і говорити в мікрофон. Коли ви це робите, ваш голос створює звукові хвилі, які поширюються по повітрю. Мікрофон, перетворювач, вловлює звукові хвилі та перетворює їх на електричний сигнал. Цей електричний сигнал є звуковим сигналом, а процес перетворення називається трансдукцією. 

Існують різні типи динаміків. До них належать динамічні, конденсаторні та електретні мікрофони. Але більшість рацій використовують електретні мікрофони через їх компактний розмір та довговічність. Вони також відтворюють чіткий аудіосигнал з мінімальним фоновим шумом.

Крок 2: Модуляція 

Коли мікрофон перетворює звукову хвилю на аудіосигнал, рація поєднує сигнал із несучою хвилею. Цей процес дозволяє рації передавати сигнал через радіохвилі. Зазвичай несуча хвиля має вищу частоту, ніж звук. 

Модуляція — це процес зміни властивостей несучої хвилі залежно від аудіосигналу. Цей процес модуляції допомагає кодувати інформацію (тобто вихідне повідомлення, що надсилається) в аудіосигналі.

Аналогові радіостанції використовують або частотну (FM), або амплітудну (AM) модуляцію для зміни сигналів. FM змінює частоту несучої хвилі відповідно до надісланого повідомлення. Але амплітуда залишається постійною. 

AM, однак, змінює амплітуду несучої хвилі відповідно до надісланого повідомлення, тоді як частота залишається постійною. Більшість аналогових рацій використовують FM-модуляцію, оскільки вона забезпечує кращу якість звуку та менш схильна до перешкод. 

Цифрові рації працюють по-іншому. Вони використовують методи модуляції, такі як фазова маніпуляція (PSK) або квадратурна амплітудна модуляція (QAM), для кодування аудіосигналів. Як правило, вони перетворюють аудіосигнал на цифровий сигнал. Цей цифровий сигнал складається з потоків бітів (нулів та одиниць). Методи цифрової модуляції значно зменшують ризик перешкод порівняно з аналоговими.

Крок 3: Передача 

Після того, як модуляція кодує звуковий сигнал, антена рації приймає його. Далі антена перетворює електричний (аудіосигнал) на електромагнітну хвилю. 

Це перетворення дозволяє голосовому сигналу поширюватися по повітрю як радіохвиля. Радіохвилі зазвичай передаються на вибраній частоті.

Для максимальної ефективності довжина та конструкція антени повинні відповідати частоті рації. Отже, вам потрібно знайти найбільш підходящу антену для вашого радіо. Правильно підібрана антена може максимально використати потужність передачі для ефективного випромінювання радіосигналів. А це призводить до сильнішого сигналу та збільшення дальності зв'язку.

Крок 4: Розмноження 

Поширення – це спосіб поширення радіохвиль. Отже, як тільки антена генерує радіохвилю, вона поширюється (мандрує) по повітрю. Цей процес зазвичай відбувається зі швидкістю світла. Методи поширення хвиль включають наземні хвилі, небесні хвилі та хвилі у вільному просторі.

Сигнали рації зазвичай поширюються через хвилі вільного простору. Хвилю у вільному просторі також називають поширенням прямої видимості. Це відбувається, коли радіохвилі проходять безпосередньо від передавальної антени до приймальної антени. 

Але пряма видимість не означає, що два користувачі повинні бути в межах видимості для спілкування. Це лише означає, що хвиля поширюється по прямій лінії від передавача до приймача. Зазвичай обидві рації знаходяться на відстані лише кількох миль одна від одної, залежно від їх вихідної потужності. 

В ідеальному середовищі ці хвилі не стикаються з перешкодами. Вони продовжують подорожувати прямолінійно. Але насправді радіохвилі стикаються з такими перешкодами, як дерева та будівлі, і погода також впливає на них. А ці фактори, в свою чергу, впливають на міцність і дальність спілкування. 

Крок 5: Прийом 

Після тривалого шляху від передавача радіохвиля йде до приймача. Як правило, будь-хто, налаштований на вашу частоту, приймає вашу голосову передачу. При надсиланні приймальна антена вловлює радіохвилі та перетворює їх назад в електричний сигнал. 

Подібно до процесу передачі, приймальна антена повинна бути відповідним чином узгоджена з робочою частотою рації для найкращої якості звуку. Коли антена приймає радіохвилю, вона перетворює її в електричні сигнали та надсилає на демодуляцію. 

Крок 6: Фільтрація та посилення

Під час процесу передачі аудіосигнали часто змішуються з небажаними шумами та перешкодами. Ці небажані властивості впливають на чіткість звуку, тому радіо має їх фільтрувати. 

Приймач може використовувати аналогову або цифрову технологію обробки сигналу для фільтрації електричного сигналу.  

Такі методи включають смугові фільтри та адаптивні алгоритми шумозаглушення. Обидва методи видаляють нерозбірливі частоти, включаючи шум.

Після завершення процесу фільтрації звуковий сигнал надходить на підсилювач. Роль підсилювача полягає в збільшенні амплітуди сигналу. Це полегшує демодуляцію

Крок 7: Демодуляція 

Демодуляція здійснює зворотний процес модуляції, який передавальний радіоприймач використовує для кодування аудіосигналу. Метод демодуляції зазвичай залежить від методу модуляції.

Наприклад, повідомлення, закодоване за допомогою частотної модуляції (FM), буде демодульовано за допомогою методу демодуляції FM, наприклад F3E. Приймач виявляє коливання частоти несучої хвилі. Потім він перетворює сигнал назад у варіації амплітуди, які представляють вихідний аудіосигнал.  

Крок 8: Аудіовихід 

Вихідний етап є завершальним кроком. Тут радіо посилається на динамік. Потім динамік повертає його на звукові хвилі, які ви можете почути. 

Як і мікрофон, динамік також є перетворювачем. Він перетворює електричні сигнали на звукові хвилі за допомогою процесу, який називається електроакустичної трансдукцією. Таким чином, це прямо протилежне тому, що роблять мікрофони. Тобто він повертає процес перетворення мікрофона на зворотний. 

Гучномовці бувають різних типів, таких як динамічні, електростатичні та п'єзоелектричні. Але більшість рацій використовують динамічні динаміки, оскільки вони портативні та довговічні. Вони також відтворюють чіткий та гучний звук. Отже, вони ідеально підходять для електретних мікрофонів, згаданих раніше.

Якщо ви хочете відповісти на передачу по рації, натисніть кнопку PTT. Потім весь процес почнеться знову. Завжди не забувайте відпускати кнопку PTT, коли закінчите розмову. Це дозволить іншій стороні відповісти. 

Висновок 

Рації - це пристрої двостороннього зв'язку. І хоча вони зазнали кількох трансформацій протягом багатьох років, їхні основні компоненти залишаються незмінними. Вони складаються з антени, динаміка, мікрофона, акумуляторів, передавача та приймача. Ці компоненти допомагають досягти процесу передачі та прийому. 

Коли відправник натискає кнопку PTT (Push-to-talk), він створює звукові хвилі. Звукові хвилі проходять кілька процесів, перш ніж досягти приймача. Таким чином, користувачі можуть спілкуватися на відстані кількох миль, зазвичай на невеликих відстанях.