Radio - så mycket mer än musik

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Natalie D
Klass 9A
Hålabäcksskolan
HT 2000
Ämne: Teknik
Lärare: Ylva Erixon


Källor
Nationalencyklopedin
Focus 98
Encarta Encyclopedia -98
Internet (altavista, Lycos, Yahoo, msn, Compaq…)


Radions historia
År 1864 kom Engelsmannen JC Maxwell kom på de grundläggande teorierna för elektromagnetiska fält och vågrörelser.
Heinrich Hertz var en tysk som blev mycket intresserad av Maxwells upptäckt och arbetade vidare med hans idéer. 1888 gjorde han en apparat, oscillatorn. I den fanns två klotformiga kopparelektroder som en gnista kunde uppstå mellan. Runt gnistan spred sig elektromagnetiska fält åt alla håll. Lite längre bort ställde Hertz en annan apparat med två kopparelektroder. Samtidigt som gnistan uppstod i oscillatorn uppstod så uppstod det en gnista i den andra apparaten. Hertz räknade då ut att den elektromagnetiska energin transporteras i luften till mottagaren i form av vågrörelser och att det sker med ljusets hastighet. Han hade kommit på grunden för radiosändning.
Den Ryske fysikern Alexander Popov upptäckte att om man anslöt en isolerad tråd till mottagaren, så blev den känsligare. Den uppfinningen heter antenn.

En italiensk fysiker vid namn Guglielmo Marconi lyckades med hjälp av Maxwells teorier och Hertz och Popovs upptäckter konstruera den första radiosändaren och mottagaren. Han experimenterade med att förlänga avståndet mellan sändare och mottagare och använde då antennen. Han lyckas sända ett meddelande trådlöst 1.5 km år 1895.År 1901 hade han förbättrat sin apparatur så pass mycket att han kunde sända ett radiomeddelande över atlanten.

De första radiosändarna kunde bara sända korta och långa tonstötar som motsvarade bokstäver och siffror. De första mottagarna var kristallmottagarna. Kristallmottagare är små apparater i vilka radiovågorna filtreras genom blyglanskristall. Sedan sänds de ut i hörlurarna utan förstärkning.

Ett viktigt år var 1904 när Sir John Ambrose Fleming 1904 uppfann elektronröret.
När Lee De Forest förbättrade elektronröret var det en stor framgång. Med hjälp av radioröret, som han kallade det, kunde man förstärka signalen i sändaren så att den gick längre sträckor. I mottagaren kunde man förstärka den mottagna signalen så att man kunde driva en högtalare.
Elektronröret är en lufttom behållare som bara tillåter strömmen att gå åt ett håll, Det är en slags diod. I elektronröret finns en katod(minuspol) i form av en glödande tråd. Från den skakas elektroner av för att vandra över till anoden(pluspol). Mellan anod och katod placerade Lee De Forest ett galler. Om man ger det gallret en väldigt svag negativ laddning repellerar det elektronerna, som inte kan vandra rakt över till anoden utan måste gå runt gallret.

Radiorör tar upp stor plats och kräver mycket ström, så de första radioapparaterna var riktigt stora och dyra.
Amerikanen George Frost fick en idé om hur man kunde göra radioapparaterna så små att de

rymdes i bilar. I slutet av 40-talet uppfanns transistorn och kom att ersätta radioröret mer och mer. Transistorn och radioröret fungerar på liknande sätt men transistorn är mycket energisnålare och kan göras mycket mindre än radioröret. Med hjälp av transistorn kunde radioapparaterna göras så små att det endast var batterier och högtalare som bestämde storleken.
Den första tekniken man använde för radioöverföring var AM(amplitud modulation). När FM(frekvensmodulering) introducerades på 1930-talet blev signalerna mycket klarare och fria från många störningar från andra apparater.


Hur fungerar systemet?
Bärvågsmodulering
Det är inte ljudet man sänder för då skulle det inte nå långt och alla skulle vara tvungna att höra det. Meningen är också att ljudet skall sändas trådlöst och inte genom kablar som det gör om man pratar i telefon. Hur sänds då ljudet? Jo man lagrar det i radiovågor. Därför kallas de bärvågor. Ljudet lagras på ett sätt som kallas modulering. Det finns många olika sätt att modulera. De vanligaste inom radiosändning är Frekvensmodulering(FM) och Amplitudmodulering(AM).

Bärvågen ser likadan ut för alla sorters ljud. Den har en hög frekvens för att den ska räcka långt. AM når längre än FM men det blir också fler störningar. När man sänder med AM ändrar man amplituden(styrkan) på bärvågen i takt med att ljudet som sänds och på så vis lagras ljudet i radiovågen.
FM når inte lika långt som AM men ger betydligt bättre ljud. Med FM lagras ljudet genom att bärvågens frekvens varieras i takt med ljudet.


Sändning
Innan bärvågorna sänds iväg måste ljudet lagras i dem. Så här går det till.
Ljudet går in i en mikrofon och omvandlas till elektriska impulser. När ett elektriskt fält och ett magnetfält varierar i en viss takt bildas radiovågor. Om de elektriska impulserna får gå igenom en antenn så bildas två såna fält och då också radiovågor. Man skickarljudet med radiovågor som jag tidigare skrivit om.


Enkel sändare för radiotelegrafi
Bilden ovan är en skiss av en enkel sändare för radiotelegrafi. Eftersom det inte finns någon mikrofon kan man inte sända ljud. Det är bara korta tonstötar som sänds när man trycker ner telegrafnyckeln. Ljuden går in i apparaten och omvandlas därinne till elektriska impulser. Genom induktion överförs de till antennen för att sedan lagras i bärvågor och sändas. Det är kondensatorn(C) och spolen (L) som avgör på vilken frekvens ljudet sänds, om man varierar spolens induktans och kondensatorns kapacitans ändras frekvensen. Transistorn fungerar som förstärkare, den förstärker de elektriska impulserna. Batteriet är där för att förse transistorn med ström, annars skulle den inte fungera.

Sändningsmetoder
När vi ser på tv eller lyssnar på radio så sänds radiovågorna med en hög frekvens. Det blir bra kvalité på bild och ljud men det fungerar inte om man sänder över för långa avstånd eller i kuperat landskap. Om man vill sända långt finns det tre alternativ. Man kan sända på låg frekvens, då vågorna kan nå bortom horisonten och ta sig runt berg, men stora antenner måste användas och ljudkvalitén blir ändå inte riktigt bra.
Ett annat sätt, som ger lite bättre kvalitet, är att höja frekvensen till så kallad mellanvåg och rikta vågorna uppåt och låta dem studsa i atmosfären så att de når jordytan igen.

Ett sista sätt som används väldigt mycket är att sända radiovågorna till en satelit utanför atmosfären och låta sateliten sända tillbaka vågorna till önskad plats.


Mottagning
På något sätt måste man ju kunna fånga upp radiovågorna och göra om dem till ljud för att lyssna på dem. Då har man en mottagare. Mottagaren är vad som i folkmun kallas "radio". Mottagaren har en likadan antenn som sändaren och fungerar i stort sett likadant fast tvärtom. Antennen tar upp alla radiovågor som når den. I antennen omvandlas radiovågorna till elektriska impulser. De impulserna överförs till den övriga apparaturen. Där använder man sig av spolar och kondensatorer för att sortera ut ljudet med just den frekvensen man ställt in. Signalen man får blir ganska svag, därför förstärks ljudet och kopplas sen vidare till högtalaren.

Mottagare
Den enklaste mottagaren är kristallmottagaren, som inte används så mycket nuförtiden. En fördel med kristallmottagaren är att man inte behöver tillföra den någon ström eftersom den får all den behöver från antennen. Radioröret (se historia s.2) är en variant av ett elektronrör, fast det har fler funktioner. Radiorör används inte heller mycket idag, de är för stora och klumpiga, dessutom finns det mycket energisnålare varianter. Transistorer är mindre, okänsligare och kräver mindre ström än radiorör. Transistorer är de vanligaste mottagarna nu.


Användningsområden
Exempel på användningsområden för radion idag

 Radion räknas som ett massmedium sedan de reguljära sändningarna kom igång på 1920-talet. På 1930- talet fick radion en stor betydelse för människans behov av nyheter och underhållning. Det har den fortfarande och det kommer nog att fortsätta vara på det viset i framtiden även om teven har tagit över en del.

 Tv - när man sänder tv använder man sig också av radiovågor. Ljudet sänds på FM och bilden på AM. Det sänds på andra frekvenser än vad radion använder och man använder sig också av satelliter.

 Privatradio - ett enkelt och billigt kommunikationsmedel. Privatradiosändare använder sig av en frekvens på ca 27 MHz och sänder på korta avstånd. Några exempel på användare är jaktlag som kommunicerar förbindelse mellan båtar eller bilar…Det finns speciella nödkanaler för att öka säkerheten till sjöss och land. Privatradion har nog ersatts av mobiltelefoner på en hel del områden. Det finns också en mer avancerad variant, amatörradion, då kan man kommunicera med folk över hela världen, men det krävs ett certifikat för att få använda sig av metoden.
I militära sammanhang används radio som liknar privatradion mycket, för att sända meddelanden.

 Radiotelefoni - telefonsamtal som överförs med hjälp av radiovågor. Alltså kan ett samtal föras mellan två platser om båda är utrustade med sändare och mottagare. Används bl a till mobila telefoner till land, till sjöss och i luften.

 Radiostyrning - är en metod som används för att styra flygplan robotar och liknande från andra platser. Från en radiosändare skickas signaler som efter förstärkning påverkar styrorgan i flygplan eller robot.

 Satelliter - används vid radiotelefoni och tv-sändningar bl a.
I framtiden kommer man nog att använda sig ganska mycket av radio, för det är ett bra sätt att kommunicera på. Man kommer säkert att komma på en massa nya metoder och användnings områden för tillämpning av radio i framtiden, för området täcker så mycket.

Miljöaspekter
Radion är ett väldigt miljövänligt kommunikationsmed...