AM/FM-radio kan kännas som ren magi. Slå på radion och lyssna på musik, pratshower eller annan ljudunderhållning som sänds från en källa som ligger hundratals, om inte tusentals, mil bort. Men radio är inte magi. Det är en enkel om än fascinerande process. Här är en titt på hur radiovågor skapas och sänds.
Vad är radiovågor?
AM står för Amplitude Modulation och FM står för Frequency Modulation. Både AM- och FM-radioprogram sänds i luften via radiovågor, som är en del av en rad elektromagnetiska vågor som inkluderar gammastrålar, röntgenstrålar, ultravioletta strålar, synligt ljus, infrarött och mikrovågor.
Elektromagnetiska vågor finns runt omkring, överallt, vid olika frekvenser. Radiovågor har egenskaper som liknar ljusvågor (som reflektion, polarisation, diffraktion och refraktion), men radiovågor finns vid en frekvens som dina ögon inte är känsliga för.
Elektromagnetiska vågor genereras av växelström (AC), den elektriska kraften som används för att driva det mesta av tekniken i ditt hem och i ditt liv, från tvättmaskiner till tv-apparater till mobila enheter.
I USA fungerar växelström vid 120 volt vid 60 Hz. Det betyder att strömmen växlar (byter riktning) i tråden 60 gånger per sekund. Andra länder använder 50 Hz som standard.
Även om både 50 och 60 Hz anses vara relativt låga frekvenser, genererar växelströmmarna en grundläggande nivå av elektromagnetisk strålning (EMR). Det betyder att en del av den elektriska energin kommer ut från tråden och överförs till luften.
Ju högre elektricitetens frekvens, desto mer energi lyckas strömma ut ledningen ut i öppna utrymmen. Det är därför elektromagnetisk strålning ibland löst beskrivs som "elektricitet i luften."
Modulationsbegreppet
El i luften är slumpmässigt brus. För att omvandlas till användbara signaler som överför information (musik eller röst) måste elektriciteten först moduleras. Därför är modulering grunden för AM- och FM-radiosignaler.
Ett annat ord för modulering är förändring. Elektromagnetisk strålning måste moduleras eller ändras för att vara användbar som radiosändning. Utan modulering kan en radiosignal inte bära information.
När det gäller radiosändningar måste den elektromagnetiska strålningen (elektricitet i luften) moduleras med informationen som ska skickas.
För att bättre förstå begreppet modulering, tänk på vision. Ett tomt papper är värdelöst tills det blir modulerat eller förändrat på något meningsfullt sätt. Du måste skriva eller rita på papperet för att kommunicera användbar information.
AM-radiosändningar
AM-radio använder amplitudmodulering, den enklaste formen för radiosändning. För att förstå amplitudmodulering, tänk på en stabil signal (eller våg) som sänder vid 1 000 kHz på AM-bandet. Den konstanta signalens amplitud (eller höjd) är oförändrad eller omodulerad, så den innehåller ingen användbar information.
Denna stabila signal producerar bara brus tills den moduleras med information, såsom röst eller musik. Denna modulering resulterar i en förändring av den stabila signalens amplitudstyrka, som ökar och minskar i direkt proportion till informationen. Endast amplituden ändras. Frekvensen förblir konstant.
AM-radio i Amerika fungerar i ett frekvensområde från 520 kHz till 1 710 kHz. Andra länder och regioner har olika frekvensområden. Den specifika frekvensen är känd som bärvågsfrekvensen, vilket är det fordon med vilket den faktiska signalen transporteras från en sändningsantenn till en mottagande tuner.
AM-radio sänder över längre avstånd. Den har fler stationer i ett givet frekvensområde och kan enkelt plockas upp av mottagare. Men AM-signaler är mer mottagliga för brus och statiska störningar, till exempel under ett åskväder. Elektriciteten som genereras av blixtnedslag producerar brustoppar som AM-tuners fångar upp.
AM-radio har också ett begränsat ljudområde, från 200 Hz till 5 kHz, vilket gör den bättre för samtalsradio än musik. För musik är AM-signaler av lägre ljudkvalitet än FM.
FM-radiosändningar
FM-radio använder frekvensmodulering. För att förstå frekvensmodulering, överväg en signal med en konstant frekvens och amplitud. Signalens frekvens är oförändrad eller omodulerad, så det finns ingen användbar information.
När du introducerar information till denna signal, sker en förändring av frekvensen direkt proportionell mot informationen. När frekvensen är modulerad mellan låg och hög, sänder bärvågsfrekvensen musik eller röst. Endast frekvensen ändras som ett resultat. Amplituden förblir konstant hela tiden.
FM-radio fungerar i intervallet 87,5 MHz till 108,0 MHz, ett högre frekvensområde än AM-radio. Avståndsräckvidden för FM-sändningar är mer begränsad än AM, vanligtvis mindre än 100 miles.
Fm-radio är dock bättre lämpad för musik. Det högre bandbreddsintervallet på 30 Hz till 15 kHz producerar den ljudkvalitet vi tycker om och föredrar. För att få ett större täckningsområde behöver FM-sändningar ytterligare stationer för att överföra signaler vidare.
FM-sändningar görs vanligtvis i stereo (några AM-stationer kan också sända stereosignaler). Även om FM-signaler är mindre känsliga för brus och störningar, kan fysiska barriärer, såsom byggnader och kullar, begränsa dem och påverka den totala mottagningen.
Det är därför du kan plocka upp vissa radiostationer lättare på vissa ställen än andra, eller varför du tappar stationer när du kör genom olika områden.
