ασύρματη επικοινωνία

Τα διάφορα συστήματα με τα οποία είναι δυνατή η χωρίς σύρματα επικοινωνία, καθώς και οι συσκευές που χρησιμοποιούνται. Α.ε. είναι ο ελληνικός όρος που αντιστοιχεί στον ξενικό Radio, ο οποίος χρησιμοποιείται στη σύντομη αυτή μορφή για να υποδηλώσει ένα σύστημα α.ε., καθώς και τις διάφορες συσκευές του συστήματος αυτού. Στην ελληνική ο όρος ράδιο χρησιμοποιείται ως πρώτο συνθετικό πολλών λέξεων που έχουν σχέση με τη διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων: π.χ. ραδιογωνιόμετρο, ραδιοφάρος, ραδιοτηλεσκόπιο, ραδιοηλεκτρική ζεύξη κ.ά. Στην α.ε. η μεταφορά της πληροφορίας μεταξύ δύο η περισσότερων σταθμών γίνεται με ραδιοκύματα, δηλαδή ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Ένα δίκτυο α.ε. αποτελείται από τον σταθμό εκπομπής, που προορίζεται για την παραγωγή ενός ρεύματος ταλάντωσης ορισμένης συχνότητας (φέρον κύμα ή φέρουσα συχνότητα), τη διαμόρφωσή του (δηλαδή τη μεταβολή ενός ή περισσότερων χαρακτηριστικών του –πλάτος, συχνότητα, φάση– με το ρυθμό μεταβολής της προς μετάδοση πληροφορίας) και την ακτινοβολία στον χώρο, μέσω της κεραίας, του διαμορφωμένου ραδιοκύματος. Ένας ή περισσότεροι σταθμοί λήψης προορίζονται για τη λήψη του κύματος, την ενίσχυση και την αποδιαμόρφωσή του, δηλαδή την εξαγωγή της πληροφορίας από το κύμα που διαμορφώθηκε. Ιστορία.Ο Τζέιμς Μάξγουελ, στην Ηλεκτρομαγνητική θεωρία του φωτός που ανέπτυξε μεταξύ 1867 και 1873, προέβλεψε την ύπαρξη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και τη δυνατότητα διάδοσής τους στο χώρο με ταχύτητα μετάδοσης ίση με την ταχύτητα του φωτός (300.000 χλμ. /δευτ.). Ο Χερτς υπήρξε ο πρώτος που κατόρθωσε να παραγάγει στο εργαστήριό του ραδιοκύματα και να φανερώσει την παρουσία τους γύρω στο 1888· γι’ αυτό τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ονομάζονται και ερτζιανά. Τα ενδιαφέροντα του Χερτς περιορίστηκαν όμως στη μελέτη των ιδιοτήτων των κυμάτων αυτών (ανάκλαση, διάθλαση κλπ.). Μετά το Χερτς, πολλοί άλλοι ερευνητές συνέχισαν τις μελέτες και τα πειράματά του εξετάζοντας τη δυνατότητα χρησιμοποίησης των ραδιοκυμάτων στις πρακτικές εφαρμογές. Μεταξύ αυτών o Ρίγκι, o Καλτσέκι-Ονέστι, ο σερ Όλιβερ Λοτζ, ο Μπράνλι, ο Ποπόφ, o Μαρκόνι, ο Ράδερφορντ, ο Φλέμινγ, ο Λι ντε Φορέστ (εφευρέτης της τριόδου λυχνίας), ο Μάισνερ, ο Άρμστρονγκ. Στον τομέα των γεννητριών ραδιοκυμάτων, επινοούνταν συνεχώς όλο και πιο αποδοτικά συστήματα, αλλά μόνο με την εφεύρεση της τριόδου λυχνίας (1907) έγινε δυνατή η εύκολη παραγωγή ραδιοκυμάτων διαρκείας, μεγάλης ισχύος και οποιασδήποτε συχνότητας. Σε ό,τι αφορά τη φώραση των ραδιοκυμάτων, από τον πρώτο φωρατή του Χερτς και μετά επινοήθηκαν φωρατές όλο και πιο σύνθετοι και ευαίσθητοι. Ένας από τους πρώτους υπήρξε και ο coherer (συνοχέας) του Καλτσέκι-Ονέστι (1884), πάνω στον οποίο πειραματίστηκαν στη συνέχεια ο Μπράνλι και ο Λοτζ. Ο coherer ήταν στην ουσία ένα γυάλινο περίβλημα, μέσα στο οποίο υπήρχαν ρινίσματα σιδήρου. Ο φωρατής αυτός έχει την ιδιότητα, υπό κανονικές συνθήκες, να είναι κακός αγωγός του ηλεκτρισμού και καλός αγωγός όταν βυθίζεται σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Οι πρώτες συσκευές που χρησιμοποίησε ο Ποπόφ για την ανίχνευση των ατμοσφαιρικών ηλεκτρικών εκκενώσεων (οι οποίες ακτινοβολούν ηλεκτρομαγνητικά κύματα σημαντικής ισχύος) περιλάμβαναν μια κεραία και ένα κύκλωμα, που το αποτελούσαν coherer, ένας συσσωρευτής και ένα μικρό κορδόνι. Η ίδια συσκευή, με την προσθήκη ενός συντονισμένου κυκλώματος, χρησιμοποιήθηκε για τη φώραση των ραδιοκυμάτων, που παρήγαγαν διάφοροι ραδιοπομποί (το συντονισμένο κύκλωμα αποτελείται συνήθως από έναν πυκνωτή και ένα πηνίο· αυτό έχει την ιδιότητα να επιτρέπει τη δίοδο του ρεύματος, του οποίου η συχνότητα είναι ίση προς τη συχνότητα συντονισμού του κυκλώματος, ενώ αντίθετα προκαλεί την ισχυρή εξασθένιση των ρευμάτων εκείνων των οποίων η συχνότητα είναι διαφορετική). Στη συνέχεια δοκιμάστηκαν φωρατές πιο ευαίσθητοι, όπως οι μαγνητικοί, οι ηλεκτρολυτικοί και οι κρυσταλλικοί. Οι τελευταίοι (κρυσταλλικοί φωρατές γαληνίτη) ήταν οι περισσότερο διαδεδομένοι μέχρις ότου η ανακάλυψη της τριόδου λυχνίας επέτρεψε όχι μόνο μια καλύτερη φώραση, αλλά και την ενίσχυση του ασθενούς κύματος που λαμβάνει η κεραία λήψης, το οποίο μέχρι τότε έπρεπε να παράγει μόνο του την ενέργεια, η οποία μετατρεπόταν στη συνέχεια σε ηχητικά κύματα (σε αυτό οφειλόταν και η χρήση ακουστικών στις πρώτες αυτές συσκευές λήψης). Θεωρία. Όταν σε έναν αγωγό κυκλοφορεί εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα, αυτό παράγει ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, του οποίου οι δυναμικές γραμμές είναι κάθετες στον άξονα του αγωγού, και ένα ηλεκτρικό πεδίο, και αυτό μεταβαλλόμενο με τις δυναμικές γραμμές παράλληλες προς τον αγωγό και επομένως κάθετες στις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου. Τα δύο αυτά πεδία στο σύνολό τους αποτελούν το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, το οποίο υπακούει στους νόμους διάδοσης, που προκύπτουν από τις εξισώσεις του Μάξγουελ. Όταν σ’ ένα ορισμένο σημείο του χώρου το πλάτος του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου μεταβάλλεται σε συνάρτηση με τον χρόνο, η μεταβολή αυτή διαδίδεται προς όλες τις κατευθύνσεις με την ταχύτητα του φωτός. Η ένταση του κύματος που παράγεται κατά τον τρόπο αυτό είναι αντιστρόφως ανάλογη προς την απόσταση της πηγής αυτού του πεδίου (πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η ένταση ενός ηλεκτροστατικού και ενός μαγνητοστατικού πεδίου είναι αντίθετα αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης). Κατά τον τρόπο αυτό η ένταση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου και των αντίστοιχων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων μπορεί να είναι επαρκής και σε μεγάλες αποστάσεις από την πηγή. Η ενέργεια που ένας αγωγός μπορεί να ακτινοβολήσει στον χώρο με μορφή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι ανάλογη προς το τετράγωνο του ρεύματος που κυκλοφορεί στον αγωγό και προς το τετράγωνο του λόγου του μήκους του αγωγού προς το μήκος του κύματος που ακτινοβολείται (γι’ αυτό τον λόγο οι γραμμές διανομής της ηλεκτρικής ενέργειας 50 περιόδων δεν μπορούν να ακτινοβολήσουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα επαρκούς ισχύος, γιατί μολονότι σε αυτές κυκλοφορεί ρεύμα μεγάλης έντασης, ο λόγος του μήκους του αγωγού προς το μήκος κύματος που αντιστοιχεί στη συχνότητα των 50 περιόδων –6.000 χλμ. – είναι τόσο μικρός, ώστε μπορεί να θεωρηθεί μηδενικός). Γι’ αυτό είναι αρκετή η κυκλοφορία ενός εναλλασσόμενου ρεύματος κατάλληλης συχνότητας μέσα σε έναν αγωγό (που ονομάζεται κεραία) για να παραχθεί ένα ραδιοκύμα. Φυσικά, αν το κύμα αυτό θα πρέπει να μεταφέρει μια κάποια πληροφορία, είναι αναγκαίο ένα ή περισσότερα χαρακτηριστικά του να μεταβάλλονται σε συνάρτηση με τον χρόνο, με τον ρυθμό της μεταβολής της ίδιας της πληροφορίας. Αν την πληροφορία αυτή αντιπροσωπεύει μια σειρά από παύλες και στίγματα, που χωρίζονται μεταξύ τους από διαστήματα (κώδικας Μορς ή κώδικας τηλετύπων), η μεταβολή πραγματοποιείται έτσι ώστε το ραδιοκύμα να ακτινοβολείται για έναν μικρό χρόνο όταν πρέπει να μεταδοθεί ένα στίγμα, για ένα μεγαλύτερο χρόνο κατά τη μετάδοση μιας παύλας και δεν ακτινοβολείται καθόλου κατά τις στιγμές που αντιστοιχούν στα διαστήματα. Αυτό το σύστημα μετάδοσης ονομάζεται α. τηλεγραφία και παρουσιάζει το πλεονέκτημα της μεγάλης απλότητας της σχεδίασης και κατασκευής της συσκευής εκπομπής. Το σύστημα όμως αυτό δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετάδοση οποιουδήποτε είδους πληροφορίας (για παράδειγμα δεν μπορεί να μεταδοθεί ο τόνος της φωνής) και επιπλέον απαιτείται σχετικά μεγάλος χρόνος για τη μετάδοση ακόμα και σύντομων μηνυμάτων. Διάφορα συστήματα μελετήθηκαν για την απευθείας μετάδοση του ήχου της φωνής ή μιας άλλης ηχητικής πηγής. Μεταξύ αυτών των δύο βασικά είναι η διαμόρφωση κατά πλάτος (ΑΜ) και η διαμόρφωση κατά συχνότητα (FM). Η πρώτη επιτυγχάνεται μέσω της μεταβολής με τον ρυθμό μεταβολής της προς μετάδοση πληροφορίας του πλάτους του ηλεκτρομαγνητικού κύματος· η δεύτερη διατηρεί σταθερό το πλάτος του ραδιοκύματος, ενώ μεταβάλλει τη συχνότητά του σύμφωνα με τις μεταβολές του διαμορφωτικού σήματος, δηλαδή της πληροφορίας. Η ανάλυση του φάσματος συχνοτήτων των δύο αυτών συστημάτων διαμόρφωσης αποδεικνύει ότι ένα κύμα διαμορφωμένο κατά πλάτος αποτελείται από την υπέρθεση ενός φέροντος κύματος, του οποίου το πλάτος είναι σταθερό ανεξάρτητα ή όχι από το διαμορφωτικό σήμα, και δύο πλευρικών ζωνών, που αποτελούνται από έναν μεγάλο αριθμό κυμάτων και έχουν συχνότητα αντίστοιχα ανώτερη (άνω πλευρική ζώνη) και κατώτερη (κάτω πλευρική ζώνη) της συχνότητας του φέροντος κύματος. Καθεμία από τις δύο ζώνες μεταφέρει την πληροφορία. Η ανάλυση του φάσματος ενός κύματος, διαμορφωμένου κατά συχνότητα, δείχνει ότι αυτό αποτελείται από ένα φέρον κύμα, όπως και στην περίπτωση της διαμόρφωσης κατά πλάτος, και από έναν αριθμό, θεωρητικά άπειρο, άνω και κάτω πλευρικών ζωνών. Ένα σύστημα διαμόρφωσης που μοιάζει αρκετά προς το σύστημα διαμόρφωσης κατά συχνότητα. Είναι η λεγόμενη διαμόρφωση κατά φάση. Με το σύστημα αυτό η φάση του εναλλασσόμενου ρεύματος μεταβάλλεται με τον ρυθμό μεταβολής του διαμορφωτικού σήματος. Η ανάλυση του φάσματος δείχνει ότι ένα κύμα διαμορφωμένο κατά φάση διαφέρει από το διαμορφωμένο κατά συχνότητα, μόνο διότι στην πρώτη περίπτωση η στιγμιαία μεταβολή της συχνότητας εξαρτάται όχι μόνο από το στιγμιαίο πλάτος του διαμορφωτικού σήματος αλλά και από τη συχνότητα του σήματος αυτού. Διάδοση. Τα ραδιοκύματα, όπως όλα τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, διαδίδονται κατά ευθεία γραμμή και παρουσιάζουν τα φαινόμενα ανάκλασης, διάθλασης, περίθλασης και απορρόφησης. Τα φαινόμενα αυτά, που οφείλονται στα ιδιαίτερα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά της γήινης σφαίρας και του χώρου που την περιβάλλει, επιτρέπουν τη ζεύξη με σημεία απέχοντα πολύ περισσότερο από την απόσταση οπτικής επαφής. Γι’ αυτό, εκτός από την απευθείας διάδοση, η οποία γίνεται μεταξύ δύο σταθμών που έχουν οπτική επαφή, υπάρχουν πολλά είδη όδευσης των κυμάτων, τα οποία οφείλονται σε ένα ή περισσότερα από τα παραπάνω φαινόμενα. Η χρήση ορισμένων από αυτά είναι συνηθισμένη στη ραδιοφωνία και στις ραδιοηλεκτρικές ζεύξεις συχνοτήτων 10 Kc/s (χιλιόκυκλοι ανά δευτερόλεπτο) μέχρι 30 Mc/s (μεγάκυκλοι ανά δευτερόλεπτο) (διάδοση με κύματα εδάφους, διάδοση με ιονοσφαιρική ανάκλαση). Άλλα χρησιμοποιούνται για ραδιοηλεκτρικές ζεύξεις, συχνότητας μεγαλύτερης των 30 Mc/s (διάδοση διά ιονοσφαιρικής περίθλασης, διά μετεωριτικής περίθλασης). Άλλα από τα φαινόμενα αυτά είναι εντελώς σποραδικά και επομένως δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για συνεχείς ζεύξεις μεταξύ δύο σταθμών (φαινόμενο ιονοσφαιρικής κυματοδήγησης, τροποσφαιρική διάχυση). Ιδιαίτερη σημασία έχει η διάδοση των κυμάτων διά ιονοσφαιρικής ανάκλασης, η οποία επιτρέπει, κάτω από κατάλληλες συνθήκες, ζεύξεις οποιασδήποτε απόστασης. Το φαινόμενο αυτό οφείλεται στην παρουσία μέσα στην ιονόσφαιρα στρωμάτων αέρα ισχυρά ιονισμένων, τα οποία προκαλούν την ανάκλαση προς τη Γη των ραδιοκυμάτων που προέρχονται από τον σταθμό εκπομπής, όπως ακριβώς πάνω σε ένα κάτοπτρο ανακλώνται οι φωτεινές ακτίνες. Τα στρώματα αυτά παράγονται από τις ισχυρές κοσμικές ακτινοβολίες ή από ακτινοβολίες άλλου είδους, οι οποίες προκαλούν τον ιονισμό των μορίων και των ατόμων, που είναι παρόντα στα στρώματα αυτά της ατμόσφαιρας (ιονόσφαιρα). Τα ιονισμένα στρώματα που περιβάλλουν όλη τη γήινη σφαίρα δεν είναι σταθερά, αλλά μεταβάλλουν τόσο το ύψος τους όσο και το πάχος τους και τον ιονισμό τους, ανάλογα με τις συνθήκες που επικρατούν μια ορισμένη στιγμή και ανάλογα επίσης με την ώρα, την ημέρα ή και την εποχή ακόμα. Τα ιονισμένα όμως στρώματα δεν είναι ικανά να προκαλέσουν την ανάκλαση ραδιοκυμάτων, συχνότητας μεγαλύτερης των 30 Mc/s. Επιπλέον, για ραδιοκύματα μεγαλύτερου μήκους κύματος, απορροφούν μια σημαντική ποσότητα της ενέργειας που τα κύματα αυτά μεταφέρουν. Πολλές φορές, λόγω μη φυσιολογικού ιονισμού, σχηματίζεται ένα στρώμα ισχυρά ιονισμένο (και επομένως ικανό να ανακλά κύματα πολύ υψηλής συχνότητας, μέχρι 150 Mc/s), που ονομάζεται στρώμα Ε σποραδικό και βρίσκεται σε ύψος μεταξύ 90 και 130 χλμ. Ένα κύμα που επιστρέφει στη Γη μετά από ανάκλαση πάνω στην ιονόσφαιρα μπορεί να ανακλαστεί πάλι προς την ιονόσφαιρα από την ίδια την επιφάνεια της Γης, και συνεχίζεται το ίδιο (πολλαπλή αποστάσεων). Η διάδοση με ιονοσφαιρική περίθλαση οφείλεται στο γεγονός ότι ένα κύμα με συχνότητα μεγαλύτερη των 30 Mc/s και με σημαντική ισχύ περιθλάται κατά ένα μικρό ποσοστό στα ιονισμένα στρώματα της ατμόσφαιρας (ιονόσφαιρα). Ένα μικρό μέρος της ενέργειας που μεταφέρει το κύμα οδεύει προς την επιφάνεια της Γης, όπου μπορεί να ληφθεί από σταθμούς λήψης εφοδιασμένους με ιδιαίτερα ευαίσθητους ραδιοδέκτες. Η διάδοση μετεωριτικής περίθλασης πραγματοποιείται χάρη στις περιθλαστικές ιδιότητες ορισμένων μερών της ιονόσφαιρας που παρουσιάζουν ισχυρό ιονισμό, λόγω της παρουσίας μετεωριτών, που προέρχονται αποκλειστικά από τον εξωτερικό χώρο. Φυσιολογικές ζεύξεις μπορούν να γίνουν με τη χρησιμοποίηση της Σελήνης ως ανακλαστικού σώματος των ραδιοκυμάτων. Για το είδος της ζεύξης αυτής είναι αναγκαία η οπτική επαφή μεταξύ της Σελήνης και των σταθμών λήψης και εκπομπής. Κατά τα τελευταία χρόνια έγιναν πολλές δοκιμές για τη δυνατότητα ζεύξης δύο σταθμών μέσω τεχνητών δορυφόρων. Οι τελευταίοι μπορούν να είναι παθητικοί (προορίζονται δηλαδή μόνο για την ανάκλαση των ραδιοκυμάτων που προσπίπτουν πάνω σε αυτούς), όπως οι δορυφόροι τύπου Ηχώ, ή ενεργοί. Στην τελευταία αυτή περίπτωση ο δορυφόρος παίρνει το ραδιοκύμα και φροντίζει να το μεταδώσει πάλι προς τη Γη, αφού προηγουμένως το ενισχύσει κατάλληλα. Ορισμένοι από τους δορυφόρους αυτούς χρησιμοποιούνται για διηπειρωτικές τηλεφωνικές και τηλεοπτικές επικοινωνίες. Ραδιοπομποί. Οι ραδιοπομποί, είτε προορίζονται για την ασύρματη τηλεγραφία είτε για συστήματα μετάδοσης που χρησιμοποιούν διαμόρφωση κατά πλάτος ή κατά συχνότητα, αποτελούνται ουσιαστικά από μια βαθμίδα τροφοδοσίας, μια βαθμίδα χαμηλής συχνότητας και μια βαθμίδα υψηλής συχνότητας. Η πρώτη βαθμίδα, η οποία αποτελείται από έναν ή περισσότερους μετασχηματιστές, ανορθώτριες διόδους λυχνίες και άλλα ηλεκτρικά προσαρτήματα, προορίζεται για την παροχή συνεχούς ρεύματος, αναγκαίου για τη λειτουργία των άλλων βαθμίδων. Η βαθμίδα χαμηλής συχνότητας χρησιμεύει για τη μετατροπή της πληροφορίας σε ηλεκτρικό σήμα και για την ενίσχυσή του. Η βαθμίδα υψηλής συχνότητας αποτελείται συνήθως από έναν ταλαντωτή, που παράγει εναλλασσόμενο ρεύμα σταθερής και αρκετά υψηλής συχνότητας, ώστε να είναι δυνατή η ακτινοβολία του στον χώρο, και από έναν ή περισσότερους ενισχυτές, που απαιτούνται για την ενίσχυση αυτού του ρεύματος. Η τελική βαθμίδα ενίσχυσης ακολουθείται από ένα ή περισσότερα κυκλώματα, συντονισμένα στη συχνότητα του κύματος που είναι για ακτινοβολία, τα οποία χρησιμεύουν για την αποκοπή των ρευμάτων εκείνων που έχουν συχνότητα διαφορετική από την επιθυμητή και τα οποία ενδεχομένως παράγονται σε μία από τις βαθμίδες χαμηλής συχνότητας. Η διαμόρφωση πραγματοποιείται με τη σύνδεση του διαμορφωτή σε μία από τις βαθμίδες χαμηλής συχνότητας. Το διαμορφωμένο ηλεκτρικό ρεύμα αποστέλλεται στην κεραία, η οποία το ακτινοβολεί στον χώρο, με μορφή ραδιοκυμάτων. Ραδιοδέκτες.Οι πρώτοι δέκτες με λυχνίες αποτελούνταν από μια τρίοδο λυχνία, η οποία ενίσχυε το σήμα που λάμβανε η κεραία λήψης από ένα ή περισσότερα κυκλώματα, συντονισμένα στη συχνότητα του σήματος που επρόκειτο να λάβουν, από μία δίοδο λυχνία για την αποδιαμόρφωση του σήματος, η οποία, με μια διαδικασία ακριβώς αντίστροφη από τη διαμόρφωση, φρόντιζε για τον διαχωρισμό της πληροφορίας από το φέρον κύμα, από έναν ενισχυτή αυτού του σήματος (σήμα χαμηλής συχνότητας) και ένα μεγάφωνο που μετέτρεπε το ηλεκτρικό σήμα σε ακουστικό. Τα κυριότερα ελαττώματα αυτού του δέκτη ήταν η μικρή του ευαισθησία (δεν ήταν ικανός να λαμβάνει ραδιοσήματα μικρής έντασης) και η μικρή του επιλογική ικανότητα (δεν ήταν δυνατός ο διαχωρισμός δύο ραδιοσημάτων, των οποίων οι συχνότητες ή τα μήκη κύματος ήταν γειτονικά). Ο τύπος αυτός δέκτη αντικαταστάθηκε αρχικά από τον αυτώδυνο δέκτη (δέκτης ανάδρασης) και στη συνέχεια από τον δέκτη υπερανάδρασης, που χρησιμοποιείται για τη λήψη των υπερβραχέων κυμάτων. Τελικά επιβλήθηκε ο λεγόμενος υπερετερώδυνος δέκτης, που χρησιμοποιείται παγκοσμίως για τη λήψη μακρών, μεσαίων και βραχέων κυμάτων. Αποτελείται, εκτός από τη βαθμίδα τροφοδοσίας, από τη βαθμίδα ενίσχυσης υψηλής συχνότητας, τον τοπικό ταλαντωτή, τη μείκτρια, τη βαθμίδα ενίσχυσης ενδιάμεσης συχνότητας, τη βαθμίδα φώρασης και τη βαθμίδα ενίσχυσης χαμηλής συχνότητας, της οποίας έπεται το μεγάφωνο. Η βαθμίδα ενίσχυσης υψηλής συχνότητας (ΥΣ) ενισχύει το σήμα που έλαβε η κεραία λήψης μέσω μιας ή δύο λυχνιών και κάνει μια πρώτη επιλογή των σημάτων, σε σχέση με τις συχνότητές τους, μέσω ενός ή περισσότερων κυκλωμάτων, συντονισμένων στη συχνότητα του σήματος που πρόκειται να ληφθεί. Ο τοπικός ταλαντωτής παράγει ένα καθαρό ημιτονοειδές σήμα, που έχει συχνότητα ψηλότερη ή χαμηλότερη από τη συχνότητα του σήματος που πρόκειται να ληφθεί. Τα δύο αυτά σήματα, δηλαδή το σήμα που πρόκειται να ληφθεί κατάλληλα ενισχυμένο και αυτό που παράγεται από τον ταλαντωτή, εισέρχονται μαζί στη μείκτρια. Στην έξοδο της λυχνίας αυτής είναι παρόντα, εκτός των δύο σημάτων εισόδου, δύο άλλα σήματα, που έχουν συχνότητες αντίστοιχα ίσες προς το άθροισμα και προς τη διαφορά των συχνοτήτων των σημάτων εισόδου (σήμα άθροισμα και σήμα διαφορά). Το σήμα διαφορά στην έξοδο της μείκτριας έχει σχετικά χαμηλή συχνότητα (περίπου 450 Kc/s συνήθως), που περιέχει χωρίς καμιά παραμόρφωση την πληροφορία που μεταφέρει το ραδιοκύμα. Το σήμα αυτό ονομάζεται σήμα ενδιάμεσης συχνότητας (ΕΣ). Μέσω κατάλληλων διατάξεων είναι δυνατή η επίτευξη μιας σταθερής συχνότητας για τα σήματα ΕΣ, οποιαδήποτε κι αν είναι η συχνότητα του ραδιοσήματος που πρόκειται να ληφθεί. Κατά τον τρόπο αυτό, τα κυκλώματα των επόμενων βαθμίδων μπορούν να είναι συντονισμένα, μια για πάντα στην τιμή της βαθμίδας ΕΣ. Τα πλεονεκτήματα ενός τέτοιου συστήματος λήψης είναι η μεγάλη ευαισθησία του και η υψηλή επιλογική του ικανότητα. Ο δέκτης αυτός είναι πράγματι ικανός να επιλέγει δύο σήματα των οποίων η συχνότητα διαφέρει μόνο κατά 5 ή 6 Kc/s. Μετά τη βαθμίδα ΕΣ, η οποία όχι μόνο φροντίζει για την επιλογή του επιθυμητού σήματος μεταξύ όλων των άλλων σημάτων αλλά και για την ενίσχυσή του, το σήμα περνάει στη βαθμίδα φώρασης, όπου αποδιαμορφώνεται. Η διαδικασία αποδιαμόρφωσης, όπως ήδη είναι ακριβώς η αντίστροφη της διαμόρφωσης, χρησιμεύει για τον διαχωρισμό του σήματος ΕΣ σε δύο σήματα: το σήμα της φέρουσας συχνότητας και το σήμα χαμηλής συχνότητας (ΧΣ), το οποίο δεν είναι άλλο από την πληροφορία που μετέφερε το ραδιοκύμα. Η βαθμίδα φώρασης διαφέρει αναλόγως αν πρόκειται να ληφθεί ένα σήμα διαμορφωμένο κατά πλάτος ή κατά συχνότητα. Στην πρώτη περίπτωση ο φωρατής αποτελείται συνήθως από ένα κύκλωμα, που περιλαμβάνει μια δίοδο λυχνία και από διάφορα άλλα ηλεκτρικά προσαρτήματα· στη δεύτερη περίπτωση ονομάζεται διευκρινιστής και αποτελείται από δύο διόδους λυχνίες, ένα ειδικό πηνίο και άλλα προσαρτήματα, συνδεδεμένα μεταξύ τους κατά διάφορους τρόπους, ανάλογα με τον τύπο του διευκρινιστή (διευκρινιστής Φόστερ Σίλεϊ, διευκρινιστής λόγου). Το ηλεκτρικό σήμα χαμηλής συχνότητας ενισχύεται ύστερα από έναν κατάλληλο ενισχυτή και αποστέλλεται στο μεγάφωνο, όπου μετατρέπεται σε ηχητικό κύμα. Εδώ και αρκετά χρόνια οι ηλεκτρονικές λυχνίες αντικαταστάθηκαν σχεδόν όλες από τα τρανζίστορ, που εκτελούν τις ίδιες εργασίες και παρουσιάζουν σχετικά πλεονεκτήματα ως προς αυτές, όπως είναι το συμπαγές τους σχήμα, οι μικρές τους διαστάσεις, η μικρή ποσότητα παραγόμενης θερμότητας κλπ. Άλλα συστήματα μετάδοσης. Εκτός από τα συστήματα μετάδοσης με διαμόρφωση κατά πλάτος και κατά συχνότητα, που είναι τα πιο συνήθη στη ραδιοφωνία, δεδομένου ότι επιτρέπουν τη χρήση πομπών και δεκτών σχετικά απλών, έχουν μελετηθεί πολλά άλλα συστήματα για μια πληρέστερη εκμετάλλευση της ενέργειας που ακτινοβολεί ο πομπός (με τα συστήματα αυτά μεταφέρεται μεγαλύτερη ποσότητα πληροφορίας για το αυτό ποσό ενέργειας). Μεταξύ αυτών ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα λεγόμενα συστήματα διαμόρφωσης παλμών (PCM). Στα συστήματα αυτά ο πομπός ακτινοβολεί, αντί για ένα συνεχές ραδιοκύμα, μια σειρά βραχύτατους παλμούς με ρυθμούς που κυμαίνονται από 100 έως 500.000 bits ανά δευτερόλεπτο. Φυσικά η σειρά των παλμών αυτών, όπως η φέρουσα στα άλλα συστήματα μετάδοσης, δεν θα μπορούσε να μεταφέρει καμία πληροφορία, αν δεν μεταβάλλονταν στον ρυθμό μεταβολής της πληροφορίας ένα ή περισσότερα χαρακτηριστικά της. Υπάρχουν συστήματα στα οποία η διαμόρφωση πραγματοποιείται με τη μεταβολή αντίστοιχα του πλάτους, της διάρκειας, της συχνότητας των παλμών ή διαφορετικά, με τη χρησιμοποίηση κωδικών. Η πρώτη εφαρμογή του συστήματος μετάδοσης με παλμούς ήταν η τηλεγραφία. ραδιοφωνικές εκπομπές. Ασυρματικές εκπομπές, με πληροφοριακούς και μορφωτικούς σκοπούς, άρχισαν να μεταδίνονται γύρω στο 1920 (η πρώτη ραδιοφωνική εκπομπή στον κόσμο έγινε στις ΗΠΑ από σταθμούς στο Πίτσμπουργκ και στο Ντιτρόιτ). Στη Μ. Βρετανία η πρώτη κανονική ραδιοφωνική εκπομπή μεταδόθηκε στις 14 Νοεμβρίου 1922 από έναν σταθμό του BBC (British Broadcasting Company), εταιρείας η οποία, έχοντας σκοπό τη χρησιμοποίηση του ραδιοφώνου «για να ενημερώνει, να μορφώνει και να διασκεδάζει» το κοινό, καθόρισε τους κανονισμούς εκείνους που ακολούθησαν στη συνέχεια όλα τα ραδιοφωνικά ιδρύματα του κόσμου. Το ραδιόφωνο γνώρισε τη μεγαλύτερή του ανάπτυξη μεταξύ 1930-1940, περίοδο κατά την οποία απέκτησε διεθνή σημασία, φέρνοντας στην επικαιρότητα διάφορες προσωπικότητες, μουσικές συνθέσεις, συγκροτήματα, ηθοποιούς και τραγουδιστές και επηρεάζοντας τη μόδα και τις προτιμήσεις της εποχής. Η εμφάνιση της τηλεόρασης, γύρω στο 1950 στις ΗΠΑ και λίγο αργότερα στις άλλες χώρες, εκτός του ότι ανέκοψε αισθητά την ανάπτυξη του ραδιοφώνου, μετέβαλε και τον τομέα δράσης του· πράγματι, ενώ σε ό,τι αφορά τα θεάματα το αντικατέστησε η τηλεόραση, αναπτύχθηκε ιδιαίτερα στον μορφωτικό και τον πληροφοριακό τομέα. Οι ραδιοφωνικές εκπομπές απέκτησαν πάλι μεγάλη σημασία μετά το 1975, όταν σε πολλές χώρες αξιοποιήθηκε η μπάντα των FM και η ραδιοφωνία λειτούργησε σε περιφερειακό, τοπικό, ακόμα και συνοικιακό επίπεδο, ενώ η σύνδεση τηλεφωνικών γραμμών με το στούντιο εκπομπής μετέτρεψε τη ραδιοφωνία σε αμφίδρομο μέσο επικοινωνίας. Δεν γινόταν μόνο εκπομπή, αλλά ο δέκτης (ακροατής) μπορούσε ο ίδιος να επικοινωνήσει με τον πομπό (το ραδιόφωνο) και να εκφράσει την άποψή του, να υποβάλει ερωτήσεις κλπ. Μέχρι το 1961 οι ραδιοφωνικές εκπομπές είχαν μονοφωνικό χαρακτήρα. Η στερεοφωνική FM εκπομπή είναι ένα σύστημα διαμόρφωσης το οποίο επιτρέπει την αποστολή επαρκούς ποσότητας πληροφορίας στον δέκτη, ο οποίος μπορεί έτσι να αναπαραγάγει το αρχικό στερεοφωνικό υλικό. Κατά τη στερεοφωνική εκπομπή αποστέλλεται το άθροισμα των σημάτων που συλλέγονται από δύο μικρόφωνα, το αριστερό και το δεξί (L + R), όπως επίσης και η διαφορά τους (L - R). Τα δύο αυτά σήματα, άθροισμα και διαφορά, λαμβάνονται από τον στερεοφωνικό δέκτη όπου, ύστερα από κατάλληλη επεξεργασία, εξάγονται στην αρχική τους μορφή. Με τη μέθοδο αυτή επιτυγχάνεται αναπαραγωγή υψηλής πιστότητας, επειδή μπορεί να μεταδοθεί ολόκληρη η ακουστική περιοχή έως τα 15 KHz. Η νομική και οικονομική διάρθρωση των ραδιοφωνικών ιδρυμάτων πήρε διάφορες μορφές. Στις ΗΠΑ επικράτησε από την αρχή η ιδιωτική πρωτοβουλία. Υπό την επίβλεψη ενός οργάνου (FCC) δίνονται οι άδειες λειτουργίας και οι σταθμοί ανταγωνίζονται ελεύθερα μεταξύ τους. Σε άλλες χώρες, κυρίως ευρωπαϊκές, η άδεια αρχικά δινόταν σε δημόσιους οργανισμούς που ιδρύονταν γι’ αυτό τον σκοπό (π.χ. στην Ελλάδα η Ελληνική Ραδιοφωνία). Στη δεύτερη φάση ανάπτυξης του ραδιοφώνου επικράτησε ένα μεικτό σύστημα δημόσιας και ιδιωτικής ραδιοφωνίας σχεδόν σε ολόκληρο τον κόσμο. Η ανάπτυξη της ραδιοφωνίας ήταν αλματώδης στην Ελλάδα. Το 1986 λειτουργούσαν 5 ραδιοφωνικά προγράμματα της ΕΡΑ εθνικής εμβέλειας και περίπου 20 περιφερειακοί σταθμοί. Το 1992 λειτουργούσαν περίπου 1.400 ραδιοφωνικοί σταθμοί εθνικής, περιφερειακής ή τοπικής εμβέλειας. Το 1997 υπήρχαν στη χώρα μας περίπου 5 εκατομμύρια ραδιοφωνικοί δέκτες. Η χρηματοδότηση των ραδιοφωνικών σταθμών γίνεται κυρίως με δύο τρόπους: μέσω των διαφημίσεων που μεταδίδουν ή ενός ειδικού τέλους που πληρώνουν υποχρεωτικά οι πολίτες μιας χώρας ή οι κάτοχοι ραδιοφώνων (ισχύει κυρίως για επιχορήγηση των δημόσιων ραδιοφωνικών σταθμών). Ορισμένοι ραδιοφωνικοί σταθμοί λειτουργούν ερασιτεχνικά και καλύπτουν τα περιορισμένα έξοδά τους με συνδρομές μελών τους. Τα προγράμματα των ραδιοφώνων στην πρώτη περίοδο ανάπτυξής τους ετοιμάζονταν στα στούντιο του σταθμού (εκπομπής και παραγωγής). Πολύ σπάνια γινόταν ηχογράφηση εκτός στούντιο και ακόμα πιο σπάνια άμεση μετάδοση από τον τόπο εξέλιξης ενός γεγονότος. Στη δεύτερη φάση ανάπτυξης η ηχογράφηση γίνεται πολλές φορές εκτός στούντιο, ενώ οι άμεσες μεταδόσεις (ζωντανές εκπομπές, όπως ονομάζονται) είναι τακτικότατες. Σε ότι αφορά τις ασύρματες τηλεφωνικές επικοινωνίες, βλ. λ. τηλεφωνία (και τηλεφωνία, κινητή). Διάφορες συσκευές που χρησιμοποίησε ο Ιταλός φυσικός Μαρκόνι για τα πρώτα του πειράματα επί της ασυρματικής μετάδοσης: δέκτης με μαγνητική φωρατή (πάνω) και πομπός με σπινθήρα, εφοδιασμένος με συντονισμένο κύκλωμα (κάτω). Ένας από τους πρώτους δέκτες με coherer (συνοχέας). Τη διάταξη αυτή, που χρησιμοποιείται για τη φώραση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, εφηύρε ο Καλτσέκι-Ονέστι το 1884. Παλιός πομπός για τη μετάδοση τηλεοπτικών σημάτων στην μπάντα των IV/V UHF. Σχήμα της διάταξης του Ποπόφ για την ανίχνευση των ατμοσφαιρικών ηλεκτρικών εκκενώσεων. Εάν ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα, το οποίο παράγεται από μια ατμοσφαιρική ηλεκτρική εκκένωση, επηρεάσει τον coherer C (συνοχέα), το ρεύμα που παράγει η στήλη Ρ ρέει εντός του κυκλώματος Ε. Το τελευταίο έλκει το άγκιστρο D, που κλείνει την επαφή Τ. Κατά τον τρόπο αυτό κλείνει ένα δεύτερο κύκλωμα, που περιλαμβάνει τον ηλεκτρομαγνήτη Ε’, ο οποίος επιδρώντας επί του αγκίστρου Η προκαλεί την κρούση του σφαιριδίου Β επί του κώδωνα Α, ο οποίος τότε ηχεί. Το σφαιρίδιο πέφτοντας πάλι χτυπά τον coherer και τον θέτει εκ νέου σε κατάσταση ανίχνευσης των επόμενων κυμάτων (αυτή είναι μια σημαντική καινοτομία που οφείλεται στον Ποπόφ). Εξάλλου, γειώνοντας ένα από τα ηλεκτρόδια του coherer και συνδέοντας το άλλο ηλεκτρόδιο στον ιστό ενός αλεξικέραυνου, ο Ποπόφ κατασκεύασε την κεραία λήψης, που αύξησε σημαντικά την ευαισθησία της διάταξης. Τρισδιάστατο διάγραμμα ακτινοβολίας μιας κεραίας κατευθυνόμενης δέσμης. Ο τύπος της κεραίας αυτής ακτινοβολεί την ενέργεια υπό τη μορφή μιας στενής δέσμης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Στο εσωτερικό της δέσμης η ενέργεια δεν ακτινοβολείται ομοιόμορφα, αλλά η ακτινοβολία είναι μεγαλύτερη κατά τη διεύθυνση του άξονα της δέσμης. Η ποσότητα της ακτινοβολούμενης ενέργειας κατά ορισμένη διεύθυνση είναι ανάλογη του μήκους της ευθείας που συνδέει την κορυφή και την εξωτερική επιφάνεια του λοβού, κατά τη διεύθυνση αυτή. Εκτός του μεγάλου λοβού, υπάρχουν και άλλοι μικρότεροι, που αποδεικνύουν ότι ένα μικρό μέρος ενέργειας ακτινοβολείται και προς άλλες διευθύνσεις. Συντονισμένο κύκλωμα, από έναν πυκνωτή και ένα επαγωγικό πηνίο, συνδεδεμένο παράλληλα (a) ή σε σειρά (b). Το διάγραμμα c δείχνει τον λόγο μεταξύ της έντασης του σήματος, στην είσοδο του κυκλώματος και της έντασής του στην έξοδο, σε συνάρτηση της συχνότητας του ίδιου του σήματος. Στο παράδειγμα της εικόνας, ένα σήμα συχνότητας fο (συχνότητα συντονισμού του κυκλώματος) δεν υφίσταται εξασθένηση, ενώ ένα σήμα με συχνότητα διπλάσια ή μισή από την fo εξασθενεί κατά το μισό της αρχικής έντασης. 1. Κύμα χαμηλής συχνότητας. 2. Kύμα ραδιοσυχνότητας μη διαμορφωμένο. 3.Κύμα ραδιοσυχνότητας διαμορφωμένο κατά πλάτος. 4. Κύμα ραδιοσυχνότητας διαμορφωμένο κατά συχνότητα. Ραδιοδέκτης με ηλεκτρονικές λυχνίες: 1. Μετασχηματιστής ανυψωτής τάσης. 2. Ανορθώτρια λυχνία. 3. Λυχνία ενίσχυσης χαμηλής συχνότητας. 4. Συντονισμένα κυκλώματα μέσης συχνότητας. 5. Λυχνία ενίσχυσης σήματος ενδιάμεσης συχνότητας. 6. Μεταβλητός πυκνωτής συντονισμού. 7. Λυχνία «ταλαντώτρια-μείκτρια». 8. Μεγάφωνο. Ραδιοδέκτης με τρανζίστορ.