دسته: مقاله - مخابرات
بازدید: 717
پرینت

تعريف :

مُخابـِرات، انتقال سیگنال‌ها از فواصل به منظور ارتباط است. در زمان‌های گذشته، از سیگنال‌های دود، طبل، سمافوریا (مخابره به وسیله پرچم)، هلیوگراف (مخابره به وسیله نور خورشید) استفاده می‌شد. در دوران مدرن، مخابرات شامل استفاده از انتقال دهنده‌های الکترونیکی مانند تلفن، تلویزیون، رادیو یا کامپیوتر است. اولین مخترعان در زمینه مخابرات آنتونی میوسی، الکساندر گراهام بل، گوگلیلمو مارکونی و جان لوگی برد هستند. مخابرات بخش مهمی از اقتصاد جهانی است و سود صنعت مخابرات ۳ درصد محصولات عمده دنیا است.

 

کپی دستگاه تلفن اولویه الکساندر گراهام بل که در موزه Musée des Arts et Métiers فرانسه نگه‌داری می‌شود

 
اجزاء اصلی

سیستم‌های مخابراتی شامل سه جزء اصلی است: یک فرستنده که اطلاعات را گرفته و آن را به سیگنال تبدیل می‌کند. یک کانل مخابراتی که سیگنال را حمل می‌کند، و یک گیرنده که سیگنال را می‌گیرد و آن را به اطلاعات قابل استفاده تبدیل می‌کند.به طور مثال دکل‌های رادیویی در ارسالهای رادیویی یک فرستنده، فضای آزاد یک کانل مخابراتی و رادیو گیرنده‌است. معمولاً سیستم‌های مخابراتی دو طرفه هستند، و یک دستگاه واحد,نقش فرستنده وگیرنده را ایفا می‌کند(ترانسسیور). مثلا، تلفن همراه یک دستگاه ترانسسیور است. مخابرات از طریق خطوط تلفن را ارتباط نقطه به نقطه می‌گویند, زیرا بین یک فرستنده و یک گیرنده‌است. مخابرات از طریق ارسال رادیویی را ارتباط پخشی می‌نامند زیرا بین یک فرستنده قوی وگیرنده‌های زیادی است.


آنالوگ یا دیجیتال

سیگنال‌ها به صورت آنالوگ و یا دیجیتال هستند. در سیگنال آنالوگ، سیگنال به طور پیوسته میباشد که در هر سیگنال تعداد زیادی اطلاعات قرار گرفته است . اطلاعات در سیگنال دیجیتال به صورت دسته‌ای از ارزشهای گسسته (مثلاً یک و صفر) کد گذاری می‌شود و هر سیگنال دیجیتال حاوی اطلاعات خاص است.

اطلاعات موجود در سیگنال‌های آنالوگ ممکن است هنگام انتقال با نویز مخلوط شوندو در این صورت نویز وارد شده به هر سیگنال باعث میشود تا اطلاعات زیادی که در آن سیگنال است از بین رود در حالی که، در سیگنالهای دیجیتالی نویز های وارد شده به سیگنال اگر پایین باشد تأثیری بر رو سیگنال ندارد و اگر نویز از حد آستانه بالاتر رود، اطلاعات موجود در سیگنال‌های دیجیتال از بین میرود و در سیگنالهای دیجیتال یا سیگنال کامل فرستاده میشود و یا اصلاً ارسال نمیگردد. این نویزهای مقاومتی نشان دهنده مزیت کلیدی سیگنالهای دیجیتال نسبت به آنالوگ می‌باشد.


شبکه‌ها

مجموعه‌ای از فرستنده‌ها، گیرنده‌ها یا ترانسسیورها که با هم ارتباط دارند را شبکه می‌نامند. شبکه‌های دیجیتالی حاوی یک یا دو مسیریاب هستند که اطلاعات را به کاربر هدایت می‌کنند. یک شبکه آنالوگ ممکن است شامل یک یا دو سوئیچ باشد که ارتباط بین یک یا دو کاربر را برقرار می‌کنند. در هر دو نوع شبکه، ممکن است تکرار کننده‌ها لازم باشند تا سیگنال را در زمانی که در فواصل دور منتقل می‌شود، تقویت کنند. این برای مقابله با تضعیفی است که مانع از تشخیص سیگنال از نویز می‌شوند.


کانالها

کانال یک بخش در زمینه انتقال است که می‌توان برای فرستادن جریانهای چندگانه اطلاعات از آن استفاده کرد. مثلاً یک ایستگاه رادیویی ممکن است در MHz ۹۶ پخش شود در حالیکه ایستگاه رادیویی دیگر ممکن است در MHz ۹۴۵ پخش شود. در این حالت محیط را بر حسب فرکانس قسمت بندی می‌کنیم و هر کانال فرکانس جداگانه‌ای را برای پخش دارد. به صورت متناوب، هر سیگنالی می‌توانند به هر کانالی برای پخش دسترسی پیدا کنند - این را تقسیم زمانی چندگانه می‌نامند و گاهی در ارتباط دیجیتالی استفاده می‌شود.


مدولاسیون

شکل گیری سیگنال برای انتقال اطلاعات را مدولاسیون می‌نامند. می‌توان از مدولاسیون برای نمایش یک پیغام دیجیتالی از طریق موج آنالوگ استفاده کرد. این عمل را کلید زنی گویند و تکنیک‌های کلید زنی فراوانی وجود دارند. (شامل کلید زنی تغییر فازی، کلید زنی تغییر فرکانس، و کلید زنی تغییر دامنه).  مثلاً بلوتوث از کلید زنی تغییر فازی برای انتقال اطلاعات بین دستگاه‌ها استفاده می‌کند.

از مدولاسیون می‌توان برای انتقال اطلاعات سیگنال‌های آنالوگ با فرکانس‌های بالا نیز استفاده کرد. این کمک بزرگی است زیرا سیگنال‌های آنالوگ با فرکانس پایین نمی‌توانند در فضای آزاد، به خوبی منتقل شوند. از این رو اطلاعات یک سیگنال آنالوگ با فرکانس پایین باید قبل از انتقال بر یک سیگنال، با فرکانس بالاتر (که موجب حامل نامیده می‌شود) سوار شود. روش‌های مدولاسیون متفاوتی برای انجام این کار وجود دارند (دو مورد از مهم‌ترین آنها مدولاسیون دامنه و مدولاسیون فرکانس هستند). مثال این روش صدای یک دی جی است که با استفاده از مدولاسیون فرکانس به فرکانس مرکزی ۹۶MHZ منتقل می‌شود (سپس این صدا در کانال «FM ۹۶»دریافت می‌شود).


جامعه و مخابرات

مخابرات بخش مهمی از جامعه مدرن است. در سال ۲۰۰۶ تخمین زده‌اند که سود سالانه صنعت مخابرات ۲/۱ تریلیون دلار است که جزو ۳٪ سود خالص جهان (نرخ تبادل اداری) قرار دارد

شرکت‌ها در سطح اقتصاد خرد از مخابرات، برای ایجاد امپراتوری‌های جهانی استفاده کرده‌اند. این در مورد خرده فروشی شبکه‌ای Amazon.com  واضح است. اما طبق نظر ادوارد لنرت، حتی یک خرده فروش معمولی مثل وال-مارت نیز با استفاده از مخابرات بهتر در زیر ساخت‌هایش به سود بیشتری در مقایسه با رقبایش دست پیدا کرده‌است صاحب خانه‌ها در شهرها در سراسر جهان از تلفن هایشان برای انجام سرویس‌های خانه از تحویل پیتزا گرفته تا سیم کش استفاده می‌کنند. حتی جوامع فقیر نیز برای استفاده از تلفن به خاطر مزیتهای آن تشویق شده‌اند. در ناحیه نارشینگدی بنگلادش، روستایی‌های جدا از هم از تلفن‌های همراه برای ارتباط مستقیم با عمده فروشان و معامله بهتر کالاهایشان استفاده می‌کنند. در ساحل عاج، تولید کنندگان قهوه از تلفن همراه برای دنبال کردن ساعتی تغییرات قیمت قهوه استفاده می‌کنند و محصولاتشان را با بهترین قیمت می‌فروشند. لارنس هندریک رولر و لئونارد ویورمان در سطح اقتصاد کلان ارتباط علّی را بین زیر ساخت‌های مناسب مخابراتی و رشد اقتصادی پیدا کرده‌اند. بعضی‌ها ارتباطی را بین آنها بیان می‌کنند اما برخی عقیده دارند این ارتباط علّی نیست. با توجه به مزایای اقتصادی زیر ساخت‌های مناسب مخابراتی، این نگرانی فزاینده در باره جدایی دیجیتالی وجود دارد. زیرا همه جمعیت جهان دسترسی برابری به سیستم‌های مخابراتی ندارند. یک تحقیق در سال ۲۰۰۳ توسط اتحادیه بین المللی مخابراتITU مشخص کرد که حدود یک سوم کشورها کمتر از ۱ اشتراک تلفن همراه برای هر ۲۰ نفر و یک سوم کشورها ۱ اشتراک خط ثابت برای هر ۲۰ نفر دارند. در مورد دسترسی به اینترنت، تقریباً نیمی از کشورها ۱ از ۲۰ نفر امکانات اینترنت دارند.از این اطلاعات و اطلاعات آموزشی، سازمان ITU توانست شاخصی را ایجاد کند که توانایی کلی شهروندان به دستیابی و استفاده از اطلاعات و تکنولوژی ارتباطات را مشخص کرد کشورهایی مانند سوئد، دانمارک و ایسلند با استفاده از این اطلاعات بالاترین رتبه را داشتند در حالیکه کشورهای آفریقایی مانند نیجر، بورکینا فاسو و مالی پایین تین رتبه را کسب کردند.


تاریخچه


مخابرات اولیه

اشکال اولیه مخابرات شامل سیگنال‌های دود و طبل بودند. طبل را بومی‌های آفریقا، گینه نو و آمریکای جنوبی استفاده می‌کردند در حالیکه سیگنال‌های دود را بومی‌های آمریکای شمالی و چین استفاده می‌کردند. بر خلاف تصور این سیستم‌ها معمولاً هدفشان بیش از تنها آگاهی از مکان اقامت بود. در قرون وسطی حلقه‌هایی از آتش را بر سر تپه‌ها ایجاد می‌کردند. تا پیغامی را مخابره کنند. در قرون وسطی، حلقه‌های آتش این نکته منفی را داشتند که تنها می‌توانستند قطعه کوچکی از اطلاعات را منتقل کنند، بنابراین معنای پیغامی مانند «دشمن دیده شد» باید از قبل مورد توافق قرار می‌گرفت. یکی از موارد قابل توجه استفاده از آنها در طول جنگ اسپانیا بود که یک حلقه آتش پیغامی را از بندر پلای موت به لندن فرستاد در طول تاریخ در بعضی از فرهنگ‌ها کبوترهای خانگی برای ارسال خبر مورد استفاه قرار می‌گرفتند.ایستگاه‌های کبوتری فکری است که ریشه ایرانی دارد، و همچنین رومی‌ها نیز برای کمک به ارتش خود از آن استفاده می‌کردند.فرانتینوس می‌گوید که ژولییوس سزار از کبوتر به عنوان پیک در فتح گل(کشور باستانی فرانسه) استفاده می‌کرد. یونانیان اسامی برنده‌های بازی‌های المپیک را به این طریق به شهرهای مختلف می‌فرستادند. تا قبل از آمدن تلگراف، این روش از ارتباطات بین تجار و سرمایه دارها رایج بود.دولت هلند در اوایل قرن ۱۹ با کمک پرنده‌هایی که از بغداد می‌آورد، از این سیستم در جاوه و سوماترا استفاده می‌کرد. رویتر در سال ۱۸۴۹ از پیک‌های کبوتری برای اطلاع از قیمت سهام کالاها بین آخن(شهری در آلمان) و بروکسل استفاده می‌کرد، شیوه‌ای که تا آمدن تلگراف رایج بود. کلاد چاپ، مهندس فرانسوی، در سال ۱۷۹۲ اولین سیستم تلگرافی بصری ثابت (خط مخابره به وسیله علایم(سمافور)) را بین لیل و پاریس ساخت. البته سمافور نیازمند کاربران متخصص و برج‌های گران در فواصل ده تا سی کیلومتری (شش تا نوزده مایل) بود. در رقابت با تلگراف الکتریکی، آخرین خط تجاری آن در سال ۱۸۸۰ از رده خارج شد. در ايران قديم از نور براي مخابره اطلاعات استفاده مي شده به اين صورت که در برج هايي آجري با فواصل معين از يکديگر ميساختند و در اين برج ها دو آتش با دو رنگ متفاوت روشن ميکردند که اين کار با متفاوت بودن سوخت هريک از مشعل ها امکان پذير بوده است. پيام را با پوشاندن نور يکي از مشعل هل توسط سيستمي شبيه به سيستم مرس ميفرستادند.


تلگراف و تلفن

اولین تلگراف الکتریکی تجاری را سر چارلز ویت ستون و سرویلیام فوترگیل کوک ساختند و در ۹ آوریل ۱۸۳۹ آن را افتتاح کردند. ویت ستون و کوک هر دو، وسیله خود را «پیشرفتی در تلگراف الکترو مغناطیسی (موجود)» و نه یک ابزار جدید می‌دانستند. ساموئل مورس جداگانه نوعی از تلگراف الکتریکی را ساخت و آن را به طور ناموفقی در ۲ سپتامبر ۱۸۳۷ به ثبت رساند. کدهای مورس پیشرفت بزرگی نسبت به روش سیگنالی ویت استون بود. اولین کابل تلگراف بین اقیانوسی در ۲۷ جولای ۱۸۶۶ کامل شد که مخابرات با آنسوی اقیانوس اطلس را برای اولین بار امکان پذیر کرد. تلفن متداول به طور جداگانه توسط الکساندر بل و الیستا گری در سال ۱۸۷۶ ساخته شد. آنتوینو میوسی اولین دستگاهی را که انتقال الکتریکی صدا را در طول یک خط امکان پذیر می‌ساخت، در سال ۱۸۴۹ ساخت. اما وسیله میوسی ارزش کاربردی کمی داشت زیرا به اثر الکتروفونیک وابسته بود و بنابر این کاربران باید گوشی را در دهانشان می‌گذاشتند تا صدا را بشنوند. اولین سرویس تجاری تلفن در سالهای ۱۸۷۸ و ۱۸۷۹ در دو طرف اقیانوس اطلس در شهرهای نیوهاون و لندن ارائه شد.


رادیو و تلویزیون 

جیمز لیندسی در سال ۱۸۳۲ یک نمایش کلاسی از تلگراف بدون سیم برای دانشجویانش برگزار کرد. در سال ۱۸۵۴ او قادر به مخابره از طریق مصب رود تِی از شهر داندی در اسکاتلند به وودهون بود که مسافتی حدود دو مایل (۳ کیلومتر) است. او از آب به عنوان دالان مخابراتی استفاده کرد. گوگلیلمو مارکونی در دسامبر ۱۹۰۱ مخابرات بی سیمی بین سنت جانز در نیوفندلاند (کانادا) و پولدهو در کورنوال (انگلیس) ایجاد کرد که جایزه نوبل سال ۱۹۰۹ در رشته فیزیک را از آن خود کرد (که او این جایزه را با کارل براون سهیم شد.البته مخابرات رادیویی در سطح محدود را نیکولا تسلا در سال ۱۸۹۳ در انجمن ملی نور الکتریکی معرفی کرده بود. جان لوگی برد در ۲۵ مارس ۱۹۲۵ توانست انتقال تصاویر متحرک را در یک فروشگاه زنجیره‌ای در لندن نشان دهد. وسیله بِرد بر دسیک نیپکو استوار بود و بنابر این به عنوان تلویزیون مکانیکی معروف شد. اینها اساس پخش برنامه‌های آزمایشی بنگاه سخن‌پراکنی بریتانیا (BBC) شد که در ۳۰ سپتامبر سال ۱۹۲۹ آغاز شد. اما در سراسر قرن بیستم تلویزیون به اشعه لامپ کاتدی که کارل براون اختراع کرده بود، وابسته بودند. اولین نوع از چنین تلویزیونی که قول داده شده بود به نمایش درآید توسط فیلو فارنزورس ساخته شد و در ۷ سپتامبر ۱۹۲۷ به خانواده او نمایش داده شد.


شبکه‌های کامپیوتری و اینترنت

در ۱۱ سپتامبر ۱۹۴۰ جرج استیبیتس (پدر کامپیوترهای دیجیتال) موفق شد با استفاده از ماشین تحریر معادلات پیچیده‌ای را در نیویورک بفرستد و جواب آن رادر کالجی در نیو هامپشیر دریافت کند. این شیوه کامپیوترهای مرکزی تا دهه ۱۹۵۰ نیز محبوب بود.تا این که در دهه ۶۰ تحقیقات در مورد گزینش بسته‌ای (ارسال داده‌ها به صورت بسته‌های مجزا) آغاز شد، این تکنولوژی به داده‌ها اجازه رفتن به کامپیوترهای دیگر را می‌داد بدون اینکه از یک کامپیوتر مرکزی عبور داده شود.در ۵ دسامبر ۱۹۶۹ ۴ گره(نقاط اتصال در شبکه‌ها) به وجود آمد، این شبکه که مبنای به وجود آمدن ارپانت(آژانس پژوهش‌های پیشرفته تحقیقاتی) شد، در سال ۱۹۸۱ شامل ۲۱۳ گره شبکه‌ای شد.

توسعه ارپانت بر روی RFC Request for Comments )RFC متنی که حاوی اطلاعاتی در باره استانداردهای مطرح شده‌است, و هر RFC مثل سریال نامبر برنامه unicمیباشد و قابل تغیر یا از بین بردن نیست.) متمرکز بود.( چون در حین تشکیل از همگان می‌خواستند که نظرات خود را در مورد آن‌ها بدهند، به مدارک درخواست برای اعلام‌نظر یا (RFCs) معروف شدند.). در ۷ آوریل ۱۹۶۹ RFC۱ ساخته شد.این عمل مهم بود زیراکه آرپانت سرانجام در دیگر شبکه‌ها ادغام شد و اینترنت را به وجود آورد و بسیاری از قراردادها که اکنون اینترنت بر آن استوار است توسط RFCها مشخص شده‌است.

در سپتامبر ۱۹۸۱, RFC۷۹۱، پروتکل اینترنت(IPv۴)را و RFC۷۹۳ قرارداد کنترل انتقال را معرفی کرد و بدین گونه مجموعه قراردادهای اینترنت(غالبا شامل این دو) که اینترنت امروزی بر آن اساس است به وجود آمد. اما تنها پیشرفت‌های مهم حول RFC نبود.۲ قرارداد مهم برای شبکه‌های محلی در دهه ۷۰ به وجود آمد.اولاف سودربرم در ۲۹ اکتبر ۱۹۷۴ قرارداد حلقه رمزی را به ثبت رساند و قرارداد اترنت را رابرت متکالف و قرارداد ارتباطات انجمن ماشین آلات کامپیوتر را دیوید باگز نوشتند.

کاربرد مدرن :

تلفن

در شبکه‌های تلفن آنالوگ، تماس گیرنده به کمک گزینش تلفن خانه‌های مختلف به کسی که می‌خواهد با او صحبت کند وصل می‌شود.سوئیچ‌ها یک ارتباط الکتریکی را بین کاربرها برقرار می‌کنند و این تنظیمات سوئیچ‌ها وقتی که تماس گیرنده شماره می‌گیرد به صورت الکتریکی انجام می‌شود.وقتی که تماس برقرار شد، به کمک میکروفن جاگذاری شده در گوشی تلفن، صدای گیرنده تماس به امواج الکتریکی تبدیل می‌شود. سپس این موج(سیگنال) از طریق شبکه به مقصد فرستاده می‌شود و در آنجا به کمک یک بلندگو به صوت تبدیل می‌شود.مشابه این عملیات در آن طرف هم انجام می‌شود و به این صورت یک مکالمه انجام می‌شود. خطوط تلفن ثابت در بیشتر مناطق مسکونی به صورت انالوگ می‌باشد، که در آن صدا در گیرنده مستقیما به ولتاژ سیگنال بستگی دارد.

با اینکه در تماس‌های مسافت کوتاه صدا در تمام مدت به صورت آنالوگ است، با افزایش مسافت، مراکز خدمات تلفن، سیگنال‌ها را قبل از رسیدن به مقصد به دیجیتال تبدیل می‌کنند.مزیت این کار این است که اطلاعات صوتی دیجیتال شده رامی توان در کنار اطلاعات اینترنتی فرستاد و می‌تواند در انتقال‌های راه دور جایگزین مناسبی شود.علاوه بر این از نویز کمتری هم برخوردار می‌باشد.

تلفن همراه تاثیر زیادی بر شبکه‌های تلفن گذاشت.در حال حاضر پذیره نویسی تلفن‌های همراه از تلفن‌های ثابت در بیشتر مناطق فزونی یافته‌است. فروش تلفن‌های همراه در سال ۲۰۰۵، ۸۱۶ میلیون خط بود که تقریبا به صورت برابری در مناطق مختلف جهان صورت گرفته بود.از سال ۱۹۹۹ بیشترین رشد خرید خط تلفن همراه مربوط به آفریقا با رقم ۵۸ درصد رشد بود. به طور افزاینده‌ای این تلفن‌ها از سیستم‌هایی استفاده می‌کنند که صدا را به صورت دیجیتال مخابره می‌کند، مثل GSM )سامانه جهانی ارتباطات سیار)  یا  W_CDMA ، و سیستم‌های آنالوگ مانند AMPS  رو به اضمحلال می‌روند.

همچنین تغییرات جالبی درپشت پرده ماجرای ارتباطات تلفن روی داد.که با عملکردTAT-۸  در سال ۱۹۸۸ شروع شد و در دهه ۹۰ ما شاهد استفاده گسترده از سیستم‌هایی هستیم که بر پایه فیبر نوری می‌باشد.فایده استفاده از فیبر نوری این است که حجم بالایی از اطلاعات را می‌تواند ارسال کند.

TAT-۸  می ‌تواند تا ۱۰ برابر تلفن‌های زمان خود که از سیم‌های مسی استفاده مس کردند، انتقال اطلاعات داشته باشد. فیبرهای نوری در حال حاضر ۲۵ برابر TAT-۸  انتقال اطلاعات دارنداین افزایش حجم انتقال تابع عوامل متعددیست. اولاً، فیبر نوری در مقایسه با تکنولوژی‌های هم تراز از اندازه کوچکتری برخوردار است، دوماً فیبر نوری از تداخل ایمن می‌باشد، یعنی می‌توان چندین رشته فیبر نوری را در کنار هم قرار داد بدون اینکه بروی هم تاثیر بگذارند.و نهایتا پیشرفت در تسهیم(چند خبر راهمزمان بر روی یک سیم ‌فرستادن) سبب رشد زیادی در حجم اطلاعات در فیبرهای منفرد شد.

همکاری ارتباطات در کنار شبکه‌های متعدد و پیشرفته فیبر نوری پروتکلی را که به انتقال حالت آسنکرون مشهور است به وجود آورد (ATM). پروتکل  ATM به انتقال اطلاعات پیوسته که در چند خط بالا به آن اشاره شد، اجازه می‌دهد. ATM برای شبکه‌های عمومی تلفن مناسب است، زیرا گذرگاهی را برای اطلاعات در شبکه به وجود می‌آورد و پیمان ترافیک را با این گذرگاه مرتبط می‌سازد. پیمان ترافیک توافقی است بین کاربر و شبکه، که مشخص می‌کند شبکه اطلاعات را چگونه در دست بگیرد. اگر شبکه نتواند وضعیت پیمان ترافیک را ببیند، اتصال را قبول نمی‌کند.این مهم است زیرا تلفن می‌تواند توافقی را برای تضمین به دست آوردن نرخ بیت ثابت به دست آورد.یعنی اطمینان دهند که صداها نه با تاخیر ارسال شود و نه قطع شود  ATM رقبایی از جمله MPLS دارد که پیش بینی می‌شود که در آینده جایگزین آن شود.

رادیو و تلویزیون 

در سیستم‌های رسانه‌ای، دکل‌های مخابراتی پر قدرت مرکزی امواج الکترومغناطیسی فرکانس بالا را، به گیرنده‌های متعدد ارسال می‌کنند.امواج فرکانس بالا با سیگنال‌هایی که حاوی اطلاعات صوتی تصویری هستند تلفیق (مدوله) می‌شوند و توسط این دکل‌ها فرستاده می‌شوند.آنتن‌های گیرنده سپس خود را تنظیم می‌کنند تا امواج فرکانس بالا دریافت کنند و با استفاده از تفکیک کننده(دمدولاتور) اطلاعات را بازیابی می‌کند.سیگنال‌ها می‌توانند آنالوگ (سیگنال‌های متنوع پیوسته مرتبط با اطلاعات) یا دیجیتال (اطلاعات رمزی شده با مقادیر گسسته)باشد. صنعت پخش رسانه‌ای در زمینه گسترش خود با حرکت بسیاری از کشورها به سمت پخش دیجیتال در مرحله حساسی قرار دارد.این حرکت با تولید مدارهای مجتمع(IC) ارزان تر، سریع تر و قابل تر ممکن می‌شود. مزیت مهم پخش دیجیتال این است که از بسیاری از شکایت‌های پخش آنالوگ جلوگیری می‌کند. در تلویزیون، این شامل رفع مشکلاتی همچون تصاویر برفک و دیگر اعوجاج‌ها می‌باشد، این‌ها به دلیل خصوصیات ذاتی انتقال آنالوگ می‌باشد.به این معنی که این اختلال‌ها ناشی از نویزی است که در خروجی آشکار مس شود.انتقال دیجیتال بر این مشکل فایق آمد، زیرا سیگنال‌های دیجیتال در هنگام دریافت به صورت گسسته می‌باشند و در نتیجه اختلالات ناچیز تاثیری در خروجی نهایی ندارد.

در شبکه‌های دیجیتالی تلویزیون، سه استاندارد  ATSC,DVB,ISDB در حال رقابت برای به دست آوردن مقبولیت جهانی هستند. مقبولیت این استانداردها در زیر نویس شکل دیده می‌شود. هر سه این استانداردها از MPEG-۲ برای فشرده سازی فایل‌های تصویری استفاده مس کنند.ATSC از Dolby Digital AC-۳  برای فشرده سازی فایل‌های صوتی استفاده می‌کند.ISDB از Advanced Audio Coding و  DVB از استاندارد خاصی استفاده نمی‌کند ولی بیشتر از MPEG-۱ Part ۳ Layer ۲ استفاده می‌کند.در شبکه‌های دیجیتالی رادیویی، هماهنگی بیشتری در انتخاب استاندارد وجود دارد و آن پخش رادیویی دیجیتال می‌باشد. (البته به استاندارد Eureka ۱۴۷ نیز شهرت دارد.)  استثنای آن آمریکا می‌باشد که از HD Radioاستفاده می‌کند. HD Radio بر خلاف پخش رادیویی دیجیتال بر پایه روشی است که به IBOC مشهور است. در این روش اطلاعات دیجیتال بروی امواج FM AM سوار می‌شوند. به هر حال در حالی که در حال گذار به دیجیتال هستیم،گیرنده‌های آنالوگ هنوز در همه جا رایج می‌باشد.تلویزیون‌های آنالوگ همچنان در تمام کشورها برای مخابره تصویر استفاده می‌شود.آمریکا امیدوار بود که پخش آنالوگ خود را تا پایان 2006 پایان دهد.که این امر به اوایل 2009 موکول شد برای تلویزیون آنالوگ ،سه استاندارد در حال حاضر موجود می‌باشد  NTSC,PAL,SECAM  برای رادیو آنالوگ ،تبدیل به دیجیتال سخت است زیرا که گیرنده‌های آنالوگ قسمتی از کل قیمت یک رادیو دیجیتال می‌باشد. حالت‌های مدولاسیون برای رادیو آنالوگ ، مدولاسیون دامنه (AM) و مدولاسیون فرکانس می‌باشد (FM). برای داشتن پخش استریو،زیر حامل مدوله شده AM در FM استفاده می‌شود.

اینترنت 

اینترنت شبکه جهانی کامپیوترها و کامپیوترهای شبکه‌ای است که از طریق پروتکل اینترنت(IP) با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. هر کامپیوتر دارای یک نشانی پروتکل اینترنت واحد است که از این طریق ،کامپیوترهای دیگر می‌تواند اطلاعات را به آن ارسال نمایند. از اینرو هر کامپیوتری در اینترنت می‌تواند با استفاده از این نشانی پروتکل اینترنت هر پیامی را مخابره کند.از این منظر می‌توان اینترنت را یک رابط بین کامپیوترها نامید. در 2008 ،برآورد شده‌است که 21.9 % مردم دنیا به اینترنت با سرعت بالا دسترسی دارند.در آمریکای شمالی 73.6%، در اقیانوسیه و استرالیا 59.5% و در اروپا 48.1%.در دسترسی به اینترنت‌های پر سرعت کشورهای ایسلند(26.7%)،کره جنوبی(25.4%)، هلند(25.3%) در جهان پیشرو می‌باشند. بخشی از عملکرد اینترنت به خاطر پروتکل هاییست که ارتباط بین کامپیوترها و مسیریابهارا تعیین می‌کنند.ماهیت شبکه‌های کامپیوتری دارای ساختار لایه به لایه‌است به طوری است که پروتکل‌های مجزا در میان انبوهی از پروتکل‌ها تقریبا به صورت مجزا اجرا می‌شوند. این مسئله به پروتکل‌های سطح پایین تر اجازه می‌دهد ،برای موقعیت شبکه مناسب باشند،هنگامی که پروتکل‌های سطح بالا تر مسیر را تغییر نمی‌دهند.


بي سيم


تاريخچه

فناوری بیسیم از سالها پیش مورد توجه و حتی استفاده بوده است . بطور مثال ارسال اطلاعات لازم به رزم ناوهای جنگی درخلال جنگهای جهانی دوم بخصوص توسط ارتش آمریکا ، نقش استفاده از فن آوری بیسیم را از همان ابتدا نقشی اساسی و تعیین کننده تعریف نمود.
اولین شبکه بیسیم که واقعا بصورت شبکه عمل مینمود در سال 1971 توسط دانشگاه هاوایی بکار گرفته شد.در آن سال متخصصان دانشگاه مزبور موفق شدند کامپیوتر های پراکنده در جزایر مختلف هاوایی را به سرور مرکزی مستقر در دانشکده اصلی مستقر در جزیره مرکزی از طریق فن آوری بیسیم متصل نمایند.
با این حال آنچه نسل امروزی شبکه های بیسیم میدانیم از سال 1997 حیات خود را آغاز نموده است. در ماه ژوین سال 1997 انجمن مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) استاندارد IEEE 802.11-1997 را به عنوان اولین استانداردِ شبکه‌های محلی بی‌سیم منتشر ساخت. این استاندارد در سال 1999 مجدداً بازنگری شد و نگارش روز آمد شده آن تحت عنوان IEEE 802.11-1999 منتشر شد. استاندارد جاری شبکه‌های محلی بی‌سیم یا همانIEEE     802.11  تحت عنوان  ISO/IEC 8802-11:1999، توسط سازمان استاندارد سازی بین‌المللی (ISO) و مؤسسه استانداردهای ملی آمریکا  (ANSI) پذیرفته شده است. تکمیل این استاندارد در سال 1997، شکل گیری و پیدایش شبکه سازی محلی بی‌سیم و مبتنی بر استاندارد 802.11 یا همان استاندارد شبکه های بیسیم را به دنبال داشت.


تعریف شبکه بیسیم 

شبکه ای که با استفاده از فرکانسهای رادیویی (که به آن RF نیز میگویند) و روشهای مدولاسیوناستاندارد اطلاعات را بین سیستمهای موجود جابجا میکند.
استانداردهای تعریف شده :

استاندارد 1997، پهنای باند 2 Mbps را تعریف می‌کند با این ویژگی که در شرایط نامساعد و محیط‌های دارای اغتشاش (نویز) این پهنای باند می‌تواند به مقدار 1Mbps  کاهش یابد. روش تلفیق یا مدولاسیون در این پهنای باند روش DSSS است.(اولین روش مدولاسیون) بر اساس این استاندارد پهنای باند 1  Mbps با استفاده از روش مدولاسیون (  FHSSروش دیگر مدولاسیون ) نیز قابل دستیابی است و در محیط‌های عاری از اغتشاش ( نویز ) پهنای باند 2  Mbpsنیز قابل استفاده است. هر دو روش مدولاسیون در محدوده باند رادیویی 2.4 GHz عمل می‌کنند. یکی از نکات جالب توجه در خصوص این استاندارد استفاده از رسانه مادون قرمز(روش سوم مدولاسیون) علاوه بر مدولاسیون‌های رادیویی DSSS و FHSS به عنوان رسانه انتقال است. ولی کاربرد این رسانه با توجه به محدودیت حوزه عملیاتی آن نسبتاً محدود و نادر است. گروه کاری 802.11 به زیر گروه‌های متعددی تقسیم می‌شود.
هر زیر گروه سعی دارد تا بخش مربوط به خود را رشد داده و موجبات تسهیل و اطمینان بیشتر برای استفاده کنندگان از این تکنولوژی را فراهم نماید.

آشنایی با زیر گروههاوکمیته های کاری 802.11 :

کمیته 802.11 e کمیته‌ای است که سعی دارد قابلیت  QoS اِتـِرنت را در محیط شبکه‌های بی‌سیم ارایه کند. توجه داشته باشید که فعالیت‌های این گروه تمام گونه‌های 802.11 شامل a، b، و g را در بر دارد. این کمیته در نظر دارد که ارتباط کیفیت سرویس سیمی یا Ethernet QoS  را به دنیای بی‌سیم بیاورد.
کمیته 802.11 g کمیته‌ای است که با عنوان 802.11 توسعه یافته نیز شناخته می‌شود. این کمیته در نظر دارد نرخ ارسال داده‌ها در باند فرکانسی ISM را افزایش دهد. باند فرکانسی  ISM یا باند فرکانسی صنعتی، پژوهشی، و پزشکی، یک باند فرکانسی بدون مجوز است. استفاده از این باند فرکانسی که در محدوده 2400 مگاهرتز تا 2483.5 مگاهرتز قرار دارد، بر اساس مقررات  FCC در کاربردهای تشعشع رادیویی نیازی به مجوز ندارد. استاندارد 802.11 g تا کنون نهایی نشده است و مهم‌ترین علت آن رقابت شدید میان تکنیک‌های مدولاسیون است. اعضاء این کمیته و سازندگان تراشه توافق کرده‌اند که از تکنیک تسهیم OFDM استفاده نمایند ولی با این وجود روش PBCC نیز می‌تواند به عنوان یک روش جایگزین و رقیب مطرح باشد.


کمیته  802.11h مسیول تهیه استانداردهای یکنواخت و یکپارچه برای توان مصرفی و نیز توان امواج ارسالی توسط فرستنده‌های مبتنی بر 802.11 است.
فعالیت دو کمیته 802.11i  و 802.11  x در ابتدا برروی سیستم‌های مبتنی بر 802.11 b تمرکز داشت. این دو کمیته مسیول تهیه پروتکل‌های جدید امنیت هستند. استاندارد اولیه از الگوریتمی موسوم به WEP استفاده می‌کند که در آن دو ساختار کلید رمز نگاری به طول 40 و 128 بیت وجود دارد. WEP مشخصاً یک روش رمزنگاری است که از الگوریتم RC4 برای رمزنگاری فریم‌ها استفاده می‌کند. فعالیت این کمیته در راستای بهبود مسایل امنیتی شبکه‌های محلی بی‌سیم است.
این استاندارد لایه‌های کنترل دسترسی به رسانه (MAC) و لایه فیزیکی (PHY) در یک شبکه محلی با اتصال بی‌سیم را دربردارد


فيزيك راديو


موجهای رادیو

 

موجهای رادیویی یک فرمی از اشعه الکترومغناطیس هستند و بوجود می آیند. وقتی یک شارژ الکتریکی موضوع شتاب با یک فرکانس که در فرکانس رادیو قرار دارد و قسمتی از طیف الکترومغناطیسی است. این یک تیررس از مقداری هرتز در برابر مقداری گیگا هرتز. اشعه الکترومغناطیس (تکثیر) حرکت می‌کنند توسط نوسان الکتریکی و زمینه‌های مغناطیسی که از هوا و خلاء فضا بخوبی عبور می‌کند و نیاز به وسیله برای حرکت و جابجایی ندارد.

توسط تفاضل ، دیگر اشعه‌های الکترومغناطیسی با فرکانسهای بیشتر از RF اشعه گاما ، اشعه ایکس و مادون قرمز ، ماورای بنفش و روشنایی قابل دیدن هستند. وقتی موجهای رادیو از یک سیم عبور می‌کنند، نوسان الکتریکی آنها یا زمینه مغناطیسی (بستگی به جنس سیم دارد) که ولتاژ را زیاد می‌کند، که این می‌تواند به صدا یا علامتهای دیگر که حاوی اطلاعات هستند تغییر فرم دهد. با وجود اینکه کلمه رادیو برای توضیح این پدیده بکار می‌رود، وسایل ارتباطی که ما می‌شناسیم تلویزیون ، رادیو ، رادار و موبایل ، همه در زیر مجموعه فرکانسهای رادیو قرار دارند.

 

رادیو - طیف مغناطیسی

پایه تئوریک تکثیر موجهای الکترومغناطیس ابتدا در سال 1873م توسط جیمز کلرک ماکسول شرح داده شد، در مقاله‌اش به جامعه اشرافی تئوری حرکتی زمینه الکترومغناطیس که موضوع کار او در بین سالهای 1861م و 1865م بود. هیزیچ رادولف هرتز بین سالهای 1886م و 1888م بود که تئوری ماکسول را نقض کرد و نشان داد که اشعه رادیو تمام جزئیات موجها را دارا می‌باشد(امروزه هرتزین نامیده می‌شود) و کشف کرد که معادله الکترومغناطیس می‌تواند با معادله متفاوتی دوباره فرمول نویسی شود.


کاربردها

استفاده‌های اولیه آن بیشتر در نیروی دریایی بود، برای فرستادن پیامهای که مورس بین کشتی و خشکی بکار می‌رفت. امروزه ، رادیو شکلهای متعددی دارد، شامل سیستم بی‌سیم ، ارتباط همراه در انواع گوناگون ، به خوبی رادیو صدا. قبل از اختراع تلویزیون ، رادیو فقط شامل اخبار و موسیقی نبود، بلکه قصه‌ها ، طنزها ، شوهای مختلف ، و فرم بسیاری از نمایش را دارا بود. رادیو در بین نمایشهای دراماتیک بی‌نظیر بود زیرا فقط از صدا استفاده می‌شد. استفاده‌های متعددی از رادیو وجود دارد:


صوتی

موج رادیو که صحبتها و موزیک را در یک فرکانس متوسط می‌فرستد، رادیوی از دامنه متغیر استفاده می‌کند. در حالی صداهای بلند در میکروفن سبب نوسان بیشتری در قدرت نمایش می‌شود در حالی که فرکانس نمایش بدون تغییر باقی می‌ماند. نمایشها توسط آمار مورد تأثیر قرار می‌گیرند، زیرا روشنایی و منابع دیگر رادیو موجهای رادیویی خود را به یکی از نمایش دهنده‌ها اضافه می‌کند. موج رادیو که صحبت و موزیک می‌فرستد، با توانایی بیشتر نسبت به در تغییر فرکانس ، صداهای بلند در میکروفن باعث می‌شود تا فرکانس نمایشگر نوسان بیشتری داشته باشد و قدرت نمایشگر بی‌تغییر باقی می‌ماند.


در فرکانس بسیار بالا نمایش داده می شود. به فضای فرکانس رادیویی بیشتری نیاز دارد و در فرکانس بالا فرکانسهای بیشتری قابل دسترس می‌باشند، بنابراین جایگاههای زیادی وجود دارد که هر کدام حاوی اطلاعاتی می‌باشند. موضوع دیگر این است که موجهای کوتاه رادیو خیلی بهتر عمل می‌کنند، که در یک خط مستقیم سیر می‌کنند که بازتابی نسبت به زمین ندارند توسط (یونسفر) که در یک تیر رس دریافت کوتاهتری نتیجه می‌شود. دریافت کننده‌های به صورت افکت متمرکز قرار می‌گیرند، که سبب می‌شوند که رادیو فقط سیگنالهای قوی را وقتی سیگنالهای زیادی روی یک فرکانس قرار می‌گیرد، دریافت کنند.


سرویسهای سیگنالهای دوگانه هستند که «روی شانه» را نشان می‌دادند که در مدت طولانی با یک برنامه مهم طول کشید. سرویس دهنده‌های مخصوص نیاز به بکارگیری و بهره برداری از این سرویسها دارند. کانالهای مشابه ممکن است بصورت برنامه‌های متصل باقی بمانند، مثل خواندن سرویسها برای نابینایان ، موزیک پشت صحنه یا سیگنالهای صدای استدیو. در بعضی مناطق شهری بسیار شلوغ ، برنامه‌های این کانال ممکن است بصورت برنامه رادیویی زبان خارجی متناوب باشد برای گروهها و اقشار مختلف.


رادیوی صدای هوانوردی از رادیو استفاده می‌کند، بنابراین ایستگاههای مختلف روی یک کانال را می‌توان دریافت کرد. (این امر باعث می‌شود تا ایستگاههای قویتر مانع از دریافت ایستگاههای ضعیفتر شوند، با توجه به افکت متمرکز بشقاب پرنده اغلب بسیار بالا است که رادیوی آن می‌تواند صدها مایل را بخوبی ببیند، با اینکه آنها از استفاده می کنند. رادیوی نیروی دریایی یا دریانوردها می‌توانند از موج کوتاه و فرکانس بالا استفاده کنند. اسپکتروم رادیو برای هر تیررس رادیو یا رادیو برای تیررسهای خیلی کمتر استفاده می‌شود.
دولتمردان ، پلیس ، سرویسهای صدای آتش یا تجاری از نوار در یک فرکانس مخصوص استفاده می‌کنند. کیفیت عالی برای استفاده از تیررس کمتر از فرکانسهای رادیو قربانی شده است، معمولا پنج کیلو هرتز (پنج هزار دور در هر ثانیه) برای فشار بالا ، بیشتر از 75 که توسط موج تا 25 که تلویزیون از آن استفاده می‌کند. نظامی و غیر نظامی (فرکانس بالا) برای سرویس صدا از موج کوتاه رادیو برای ارتباط کشتیها استفاده می‌کنند. بیشترین از کانال تنها از صدای استفاده می‌کنند. صداهای مثل اردکها در رادیو صدا می‌آورد. سیگنال نشان می‌دهد قدرت را هر جایی را که فرکانسهای صدا به فرکانس اصلی رادیو اضافه می‌شود، این نمایشگر را سه برابر قویتر می‌سازد، زیرا این نیازی به نمایش کانال بی‌استفاده ندارد.
رادیوی بین شهری خشکی یک سیستم تلفن همراه دیجیتالی برای نظام می‌باشد، پلیس و آمبولانسها. سرویسهای تجاری مثل رادیو ماهواره سیریوس رادیو ماهواره دیجیتالی را ساماندهی می‌دهد.

تلفنی 

تلفن همراه به رادیوی همراه محلی نمایش می‌دهد، که به برنامه تلفنی سرویس عمومی متصل می‌شود. وقتی تلفن منطقه رادیوی همراه را ترک می‌کند، کامپیوتر مرکزی تلفن را به حالت جدیدی درمی‌آورد. تلفنهای همراه عموما امروزه از کدهای دیجیتال مختلف استفاده می‌کنند. تلفنهای ماهواره‌ای به دو دسته تقسیم می‌شوند: اینمار تست و ایریدیوم تست. هر دو نوع کل جهان را پوشش می‌دهند. اینمارتست از ماهواره‌های هماهنگ زمینی استفاده می‌کند، با هدف آنتنهایی یا قدرت دریافت بالا در وسایل نقلیه. ایریدیوم تلفنهای همراه را فراهم می‌کند، غیر از ماهواره‌هایی که روی مدار قرار دارند.


ویدئو

تلویزیون مثل تصویر می‌فرستد و مثل صدا می‌فرستد، بر روی یک سیگنال رادیویی. تلویزیون دیجیتال سر بیت را کد گذاری می‌کند که برابر هشت قدرت سیگنال می‌باشد. بیتها پیغامها و دستورات را می‌فرستند، برای کمتر کردن صداهای ناهنجار رادیویی. یک تصحیح کننده اشتباه رید - سولومون می‌گذارند تا دریافت کننده اشتباهات را در اطلاعات پیدا و رفع کند. با وجود اینکه بیشتر اطلاعات باید فرستاده شوند، ولی استانداردش استفاده از برای ویدئو می‌باشد و پنج کیفیت سی دی (6601) کانالهای دیجیتالی (مرکز ، چپ ، راست ، چپ عقب ، راست عقب) می‌باشد.


هدایت کشتی

تمام ماهواره‌های هدایت کشتی با این سیستم از ماهواره با زمان دقیق استفاده می‌کنند. ماهواره موقعیت خود را نشان می‌دهد و حتی زمان و ساعت نمایش را اعلام می‌کند. دریافت کننده به چهار ماهواره گوش می‌دهد و می‌تواند موقعیتهای آنان را اعلام کند که بر روی یک خط که باید مماس بر صدف کروی شکل که دور هر ماهواره است باشد و باید از ساعت پرواز سیگنالهای رادیو از ماهواره مطمئن باشد. یک کامپیوتر در دریافت کننده محاسبات ریاضی انجام می‌دهد.

لوران سیستم ساعت پرواز سیگنالهای رادیو را اعلام می‌کند، ولی از ایستگاه رادیوی روی زمین. سیستم (برای سفینه بکار می‌رود) دو نمایشگر دارد. نمایشگر مستقیم جستجو می‌کند یا سیگنالهای این را می‌چرخاند مثل یک خانه روشن بر روی یک اندازه ثابت. وقتی که نمایشگر مستقیم رو به شمال باشد، نمایشگر چند وجهی پالس می‌کند، سفینه می‌تواند از این دو بخواند و موقعیتش را بگوید و بر روی بخشی از این دو پرتو معلوم کند. پیدایشگر مستقیم رادیو قدیمیترین فرم رادیوی هدایت کشتی می‌باشد. قبل از سال1960 هدایت کننده‌ها از دورهای آنتن متحرک برای معلوم کردن محل نزدیک شهر استفاده می‌کردند. در بعضی موارد آنها از هدایتگرهای دریایی استفاده می‌کردند، که یک اندازه از فرکانسهای فقط بالای رادیویی با کارفرماهای آماتور رادیو نشان می‌داد.


رادار

رادار چیزها را در فاصله‌های دور و معلوم کردن موقعیت امواج رادیویی آنها پیدا می‌کند. تأخیر باعث می‌شود که اکو فاصله را اندازه گیری کند. هدایت پرتو هدایت بازتاب را قطبی می‌کند. قطبی شدن و فرکانس برگشت می‌تواند انواع سطح را معلوم کند. رادارهای هدایت یک منطقه وسیع را دو یا چهار بار در دقیقه جستجو می‌کند. آنها از امواج کوتاهی که از زمین و سنگ بازتاب می‌کند استفاده می‌کنند و این هدایتگرها در کشتیهای تجاری یا خصوصی و سفینه‌های خصوصی با فاصله زیاد معمول می‌باشد.

هدف اصلی و عمومی این است که رادارها عموما از فرکانسهای رادار هدایتگر استفاده می‌کنند، ولی پالس را تنظیم و قطبی می‌کنند. بنابراین دریافت کننده از نوع سطح بازتاب کننده مطلع می‌شود. بهترین مورد استفاده که رادارها باران طوفانهای سنگین را تشخیص می‌دهد، بخوبی زمین و وسایل نقلیه ، بعضیها می‌توانند اطلاعات صوتی را روی هم بیاندازند و اطلاعات را از موقعیت بدهند. رادارهای ردیاب یک منطقه وسیع را با موجهای رادیویی کوتاه جستجو می‌کند. آنها معمولا 2 یا 4 بار در دقیقه این جستجو را ادامه می‌دهند. بعضی اوقات رادارهای جستجوگر از افکت دوپلر برای جداکردن وسایل نقلیه از شلوغی و سر و صدا استفاده می‌کنند.
رادارهای هدفدار از یک مدیریت استفاده می‌کنند، به عنوان جستجوی رادار ، ولی مناطق بسیار کوچکتر را جستجو می‌کنند، معمولا چندین بار در ثانیه یا بیشتر این کار را انجام می‌دهند. رادارهای هواشناسی همانند رادارهای جستجوگر کار می‌کنند، ولی از امواج رادیو با قطبیت کروی و یک موج دراز برای بازتاب از آب استفاده می‌کنند. بعضی رادارهای هواشناسی ازپدیده دوپلر برای اندازه گیری سرعت باد استفاده می‌کنند.


سرویسهای ضروری

آژیر نجات دهنده نمایشگر موقعیت ضروری ، نمایشگر محل ضرورت یا آژیر محل شخصی یک نمایشگر رادیوی کوچک هستند که ماهواره‌ها می‌توانند استفاده کنند تا محل شخصی یا ماشینی که به کمک احتیاج دارد را تعیین کنند. هدف آنها کمک کردن به مردم در روز اول می‌باشد، وقتی که جستجو خیلی طول بکشد. انواع مختلفی وجود دارد، با نمایشگر و نمایش زیاد و مختلف ، اطلاعات رادیوی دیجیتال قدیمیترین فرم رادیوی دیجیتال مدل تلگرافی بود که توسط پیشینیان مثل مارکونی استفاده می‌شود. با فشار یک دگمه ، اپراتور می‌توانست پیغام را بفرستد کد مورس.

مبدل چرخشی یک صدایی را دریافت کننده تولید می‌کرد، جایی که سوراخ سوزنی یک صدای هیس را بوجود می‌آورد، فرم قابل مقایسه. سوراخ سوزنی نمایشگر امروزه غیر قانونی به شمار می‌رود، زیرا نمایشگر آنها چند صد مگا هرتز مصرف دارند. این بسیار اصراف هم در فرکانس رادیو و هم در قدرت و نیروی رادیو به شمار می‌رود. پیشرفت بعدی یا گام بعدی امواج متداول تلگرافی بودند، وقتی که فرکانس رادیو ، توسط تیوب خلاء نوسانگر الکترونیکی روشن و خاموش می‌شد با یک کلمه. یک دریافت کننده با یک نوسانگر محلی باید با فرکانس رادیو هیتروداین می‌شدند. کمتر از 100 مصرف داشت، هنوز استفاده می‌شوند، امروزه مقدما با کارفرماهای رادیویی آماتور استفاده می‌شود.

تلتایپ رادیو معمولا روی موج کوتاه عمل می‌کند و نظامیان به آن علاقه زیادی دارند. زیرا آنها اطلاعات نوشته شده را بدون یک اپراتور استاد انجام می‌دهند. آنها یک بیت را در یک یا دو صدا می‌فرستند. گروههای پنج یا هفت بیتی شخصیتی می‌شوند که توسط تلتایپ چاپ می‌شوند. از سالهای 1975 تا1925، از تلتایپ برای فرستادن پیغامهای خصوصی یا تجاری به کشورهای توسعه نیافته استفاده می‌شد، که اینها همچنان توسط نظام یا گروه هواشناسی استفاده می‌شد.

سفینه هوایی از 1200 باود سرویس بر برای فرستادن پیامهایشان استفاده می‌کنند، جایگاه و موقعیت و اطلاعاتی را توسط ارتباط در هوا دریافت می‌کنند. بشقابهای مایکرو ویو در ماهواره‌ها ، مبادله‌های تلفن و ایستگاههای تلویزیون از تنظیم دامنه دو وجهی استفاده می‌کنند. اطلاعاتی را توسط تعویض مرحله و دامنه سیگنالهای رادیو می‌فرستد. معمولا بیتها بصورت «ساختمان (منظم)» فرستاده می‌شوند که تکرار شوند. یک بیت مخصوص برای تعیین محل شروع یک ساختمان بکار می‌رود.


گرمایش

اجاق مایکرو ویو امواج رادیو را بیشتر می‌کند تا غذا را گرم کند. (یادداشت: درک نکردن آن متداول است که امواج رادیو فرکانس مولکولهای آب را تشدید می‌کنند. فرکانس مایکرو ویو در حدود 10 برابر پایینتر از فرکانس شدید می‌باش) .


نیروی مکانیکی

·         پرتوهای تراکتور : امواج رادیو نیروی مغناطیسی و الکتروستاتیکهای کوچک را شدت می‌بخشند. اینها برای نشان دادن نگهداری ایستگاه در مرکز ثقل محیط کافی است.

·         نیروی رانش سفینه فضایی : فشار متعدد از تشدید امواج رادیو به عنوان روش نیروی رانش توصیه شده است که برای کاوشگر میان ستاره‌ای که دسته ستاره شتاب بیشتری را کسب می‌کند اگر به عنوان فضاپیما بود.
دیگر رادیوی آماتور یک سرویس رادیوی عمومی و ضروری می‌باشد که توسط کسی که نیازمندیهایش را خودش ساخت و خریداری کرد. این در مقدار زیاد عمل می‌کند. رادیوهای آماتور از تمام فرمهایی که دهنده استفاده می‌کند، که شامل فرم آزمایشی و جدا می‌باشد. فرمهای زیاد رادیو توسط آماتورهای رادیو پیش قدم شدند و بعدا هم از نظر تجاری بسیار مهم تلقی شدند، که شامل ، باند جدای ، رادیویی جیبی دیجیتال و تکرار کننده ماهواره بود.

نامیده می‌شود، بکار رود. از وقتی که امواج طولانی شدند، کاوشگر می‌تواند خیلی سبک باشد و بنابراین

·         نمایش پرتوان: تعداد زیادی از برنامه‌ها و نقشه‌ها توصیه کردند که نمایش پرتوان از مایکرو ویو استفاده می‌کند. برای مثال ، قدرت خورشیدی.

·         کنترل از راه دور برای رادیو: استفاده از امواج رادیو برای نمایش اطلاعات کنترل در یک شی دور که در فرمهای اولیه پرانه هدایت شده بود، کنترلهای اولیه تلویزیون و مدلهای آن ، ماشین کنترل کننده رادیو و هواپیماها بود.


امواج راديويي

رادیو  فن آوری است که امکان انتقال سیگنالها را توسط مدولاسیون امواج الکترومغناطیسی با فرکانسهایی زیر فرکانس نور را فراهم می‌سازد.
اختراع و تاریخچه 

اینکه چه کسی مخترع اصلی رادیو است، که در آن زمان تلگراف بی سیم نامیده می‌شد، مورد اختلاف است. ادعاهایی وجود دارد که ناتان ستابلفیلد رادیو را پیش از تسلا و مارکونی ساخت، اما به نظر می‌رسد که دستگاه وی به جای ارسال رادیویی با ارسال القایی کار می‌کرده است. انسان بیش از 100 سال است که با امواج الکترومغناطیسی آشناست و امروز از آنها به طور وسیعی در زندگی خود استفاده می‌کند و این امواج در یک میدان مغناطیسی و یک میدان الکتریکی عمود بر هم بوجود آمده‌اند. ویژگی بارزشان که آنها را متمایز ساخته این است که برای سیر نیاز به محیط‌ هادی ندارد و در خلا به راحتی حرکت می‌کنند. امواج رادیویی نیز دسته‌ای از این فیزیک امواج هستند.
پایه‌های تئوری انتشار امواج الکترومغناطیسی برای اولین بار توسط جیمز کارل ماکسول در سال 1873م در مقاله‌ای تحت عنوان یک تئوری دینامیک از میدان الکتریکی که به انجمن رویال ارائه شده بود، بیان شد که نتیجه کار وی در طی سالهای بین 1861م تا 1865م بود. در سال 1893م در سنت لوییس میسوری)) ، نیکلا تسلا اولین نمایش عمومی ارتباطات رادیویی را انجام داد.
او در مقابل مؤسسه فرانکلین در فیلادلفیا و انجمن روشنایی الکتریکی ملی اصول ارتباطات رادیویی را به دقت شرح و توضیح داد. تجهیزاتی که او استفاده کرد تمامی اجزایی را که قبل از ساخته شدن تیوب خلا در سیستمهای رادویی وجود داشت، دارا بودند. او بر خلاف مارکونی و دیگران که از کوهیرر استفاده می‌کردند، برای اولین بار از گیرنده‌های مغناطیسی استفاده کرد
در سال 1894م سر الیور لوج نشان داد که می‌توان با استفاده از یک آشکار ساز با نام کوهیرر پیام دادن توسط امواج رادیویی را ممکن ساخت. این آشکار ساز متشکل از تیوبی پر شده با براده‌های آهن بود که توسط تمیستوکل کالزچی ـ اونستی در فرموی ایتالیا در سال 1884م ساخته شده بود. بعدها ادوارد برنلی از فرانسه و الکساندر پوپوف از روسیه نسخه بهبود یافته‌ای از کوهیرر را ابداع کردند. مردم روسیه ادعا می‌کنند پوپوف که سیستم ارتباطاتی عملیای بر پایه کوهیرر ساخت‏، مخترع رادیو بوده است.
فیزیکدانی هندی با نام جاجدیش چاندرا بوس استفاده از امواج رادیویی را به صورت عمومی در تاریخ نوامبر 1894م در کلکته نمایش داد، اما او مایل به ثبت کارش نبود. در سال 1896م گاگلیلمو مارکونی جایزه آنچه که گاها به عنوان اولین حق ثبت اختراع رادیو در دنیا با شماره (حق ثبت اختراع بریتانیا 12039 از آن یاد می‌شود، را دریافت کرد، بهبود در ارسال ضربه‌های الکتریکی و سیگنالها و در نتیجه بهبود دستگاهها.


در سال 1897م در ایالات متحده برخی پیشرفتهای کلیدی در رادیو توسط نیکولا تسلا بوجود آمد و به نام او ثبت شد. در سال 1904م دفتر ثبت اختراع ایالات متحده احتمالا به دلیل پشتیبانهای مالی مارکونی که شامل توماس ادیسون و اندریو کارنجی می‌شد، تصمیم گرفت که حق ثبت اختراع رادیو را به مارکونی اعطا کند. برخی اعتقاد دارند که دولت ایالات متحده بدین دلیل حق ثبت اختراع را به تسلا نداد که از مجبور شدن به پرداخت حق امتیازی که نیکولا تسلا برای استفاده دولت از حق ثبت اختراعش مطالبه می‌کرد خودداری کند.

در سال 1909م مارکونی به همراه کارل فردیناند براون جایزه نوبل فیزیک را برای تلاشهایی برای ساخت تلگراف بیسیمدریافت کردند. به هرحال کمی بعد از مرگ تسلا در سال 1943م اختراع تسلا (شماره 645576) توسط دادگاه عالی ایالات متحده به وضع اول بازگشت. این تصمیم بر این اساس گرفته شده بود که تسلا کارهایی را پیش از حق ثبت مارکونی انجام داده بود. برخی معتقدند که این کار احتمالا به دلایل مالی انجام شده است تا دولت بتواند از پرداخت خساراتی که شرکت مارکونی ادعا می کرد که به دلیل استفاده اختراعش در جریان جنگ اول باید دریافت کند، سر باز زند. برخی حدس می‌زنند که دولت در ابتدا حق ثبت اختراع را به ماکونی داد تا هر گونه ادعای تسلا را برای جبران خساراتش بی اعتبار کند.


مارکونی اولین کارخانه بی سیم را در جهان در خیابان هال ، در چلمسفورد انگلستان در سال 1898م افتتاح کرد و حدود 50 نفر را نیز استخدام کرد. در حوالی 1900م تسلا برج واردنکلیف را افتتاح کرد و شروع به تبلیغ خدمات آن کرد. در سال 1903 ساختمان برج تقریبا کامل شد. نظرات مختلفی وجود دارد که چگونه تسلا قصد داشت به اهداف این سیستم (آنگونه که بیان شده یک سیستم 200 کیلو واتی) بی سیم دست یابد. تسلا ادعا کرد که واردنکلیف به عنوان بخشی از سیستم انتقال جهانی ، قابلیت دریافت و ارسال مطمئن چند کاناله اطلاعات ، جهتیابی جهانی ، هماهنگی زمان و یک سیستم جهانی موقعیت را دارا خواهد بود.

 


اختراع بزرگ بعدی آشکار ساز تیوب خلا بود که توسط تیمی از مهندسین وستینگهاوس ساخته شد. در شب کریسمس سال 1906م ، ریجینالد فسندن (با استفاده از مدار بازز) اولین ارسال صوتی رادیویی را از برنت راک ، ماساچوست انجام داد. کشتیهای روی دریا امواج ارسال شده‌ای را شنیدند که شامل صدای فسندن در حال نواختن آواز اوه شب مقدس با ویلون و خواندن متنی از انجیل بود. اولین برنامه خبری رادیویی توسط ایستگاه 8MK در میشیگان در 31 آگوست 1920م ارسال شد. اولین پخش بی سیم منظم برنامه‌های سرگرمی جهان در سال 1922م از مرکز تحقیقاتی مارکونی در ریتل نزدیک چلمسفورد ، انگلستان شروع شد که مکان اولین کارخانه بی سیم نیز بود.


رادیوهای اولیه تمامی توان فرستنده را از طریق یک میکروفن کربنی ارسال می کردند. درحالی که برخی از رادیوها از نوعی تقویت جریان الکتریکی یا باتری استفاده می‌کردند، از اواسط دهه 1920م اکثر انواع گیرنده‌ها دستگاههای کریستالی بودند. در دهه 1920م تیوبهای خلا تقویت کننده منجر به انقلابی در گیرنده‌های رادیویی و فرستنده‌های رادیویی شد. بین سالهای 1886م و 1888م ، هاینریش رودلف هرتز برای اولین بار تئوری ماکسول را از طریق آزمایشاتش تأیید کرد. آزمایشات وی نشان می‌دادند که تشعشعات رادیویی تمامی خواص امواج (که امروزه امواج هرتز خوانده می‌شوند) را دارا هستند، و کشف کرد که معادلات الکترومغناطیس را می‌توان به صورت معادلات مشتقات جزئی بازنویسی کرد که معادلات موج نامیده شد.


ماهیت امواج رادیویی 

هر اتم از الکترون و نوترون تشکیل شده است. نوترون و پروتون در مرکز قرار گرفته‌اند و هسته اتم را تشکیل می‌دهند و الکترونها اطراف هسته می‌چرخند. هسته بعضی از اتم‌ها به دلیل پروتونهای آنها خنثی می‌شود. دارای حرکت وضعی هستند. یعنی به دور محور خود می‌چرخند. این نوع حرکت را حرکت اسپنی می‌گویند، که ویژگیهای طبیعی هسته‌ها است. همچنین هسته به دلیل وجود پروتون دارای بار مثبت هست و از هر ذره بارداری که حرکت داشته باشد‌، فیزیک امواج الکترومغناطیس تابش می‌شود.

بطور کلی فیزیک امواج ، از جمله فیزیک امواج الکترومغناطیسی دارای فرکانس هستند. در اینجا فرکانس به معنی تعداد نوسانهای میدان الکتریکی یا مغناطیسی در واحد زمان از هر نقطه از فضا است. اگر نیروی محرکی را با فرکانس یکسان با فرکانس طبیعی نوسانگر بکار ببریم دامنه حرکت نوسانی یعنی حداکثر فاصله‌ای تا نقطه‌ای از موج از مرکز تعادل می‌گیرد افزایش می‌یابد، که این پدیده را تشدید می‌گویند. امواج رادیو نوعی از تشعشعات الکترومغناطیسی هستند و هنگامی بوجود میآیند که یک شی باردار شده با فرکانسی که در بخش فرکانس رادیویی (RF) طیف الکترومغناطیسی قرار دارد شتاب بگیرد. این محدوده فرکانس از ده ها هرتز تا چند گیگا هرتز تغییر میکند. تشعشعات الکترومغناطیسی توسط نوسانات میدانهای الکتریکی و مغناطیسی انتشار مییابند و از طریق هوا و نیز خلا به همان خوبی عبور میکنند و نیازی به واسطه انتقال ندارند. در مقابل، دیگر انواع تشعشعات الکترومغناطیسی با فرکانس هایی بالای محدوده RF به این شرح اند: اشعه گاما، اشعه X و مادون قرمز، ماوراء بنفش و نور مرئی.


وقتی که امواج رادیویی از یک سیم عبور می‌کنند، میدان الکتریکی و مغناطیسی متغیر آنها (بر حسب شکل سیم) جریان و ولتاژی متناوب در سیم القا می‌کنند. این جریان و ولتاژ را میتوان به سیگنالهای صوتی و دیگر انواع سیگنال تبدیل کرد که اطلاعات را انتقال دهند. با وجودی که واژه رادیو برای توصیف این پدیده به کار میرود، ارسال داده‌هایی که ما به عنوان تلویزیون ، رادیو ، رادار و تلفن می‌شناسیم، همگی در کلاس انتشار فرکانس رادیویی هستند.

 

در بیشتر اجسام مانند بافت نرم هسته‌ها دارای راستای دوقطبی تصادفی هستند‌، در نتیجه برآیند کلی موجها به دلیل اینکه همدیگر را خنثی می‌کنند صفر است. ولی اگر میدان مغناطیسی در اطراف نمونه ایجاد کنیم، بخشی از اتمهای H که انرژی کمتری دارند در راستای میدان و عده‌ای دیگر که انرژی بیشتر دارند‌، در خلاف راستای میدان قرار می‌گیرند. در اثر ایجاد این میدان H یا هر هسته فعال تشدید مغناطیسی دارای حرکت انتقالی نیز می‌شود و در راستای یک دایره با زاویه نسبت به خط عمود چرخش می‌کند. بسامد این حرکت برای اتمها متفاوت است و به نوع هسته و بزرگی میدان بستگی دارد.
هرچقدر میدان مغناطیسی قویتر باشد، بسامد چرخش انتقالی افزایش می‌یابد. بسامد چرخش هسته دارای حرکت اسپینی را حول میدان بزرگتر ، بسامد لارمور می‌گویند. با محاسبه فرکانس لارمو ، می‌توان نسبتی به نام نسبت ژیرومغناطیسی را محاسبه کرد. که آنرا با «γ» نشان می‌دهند. هر هسته دارای نسبت ژیرومغناطیسی ویژه خود است و با کمک آن می‌توان نوع هسته را تعیین کرد. این نسبت برای اتم H وقتی در میدان مغناطیسی یک تسلا قرار می‌گیرد. برابر 42.57 است.


امواج RF در امواج رادیویی


با ایجاد یک میدان مغناطیسی رادیو فرکانسی (امواج RF در گستره فیزیک امواج الکترومغناطیسی است) قوی تمام هسته‌ها را در راستای آن قرار دهیم. در RF برای ایجاد تصویر مطلوب باید به گونه‌ای باشد که زاویه انحراف راستای حرکت از حالت و پایه برابر 90 درجه شود. اگر فرکانس میدان با فرکانس لارمور هسته یکی باشد پدیده تشدید رخ می‌دهد. این حالت را برانگیختگی هسته می‌گویند. وقتی که میدان قطع می شود پروتونها که انرژی دریافت کرده به تراز انرژی بالاتر رفته بوده ، انرژی خود را به صورت فیزیک امواج RF و به مقدار ناچیزی هم به صورت گرما از دست می‌دهند.


آسایش فیزیک امواج RF


میزان انرژی جذب شده توسط هسته به شدت RF در مدت زمان اعمال موج RF بستگی دارد. و میزان انرژی که پروتون به اطراف می‌فرستد به هسته و ترکیبات شیمیایی مواد اطراف مربوط می‌شود. این پدیده از دست دادن انرژی و بازگشت به حالت پایه را آسایش و زمان لازم برای رسیدن به حالت پایه را زمان آسایش می‌گویند. پدیده آسایش یا از دست دادن انرژی به صورت فیزیک امواج RF به دو صورت روی می‌دهد. یا موج روی بافت اثر می‌گذارد، که به آن آسایش اسپین شبکه یا آسایش طولی می‌گویند و با T2 نشان می‌دهند و T1 اسپین خود مولکول یا مولکولهای دیگر اثر می‌گذارد. که به آن آسایش اسپین شبکه یا آسایش عرضی می‌گویند و با T2 نشان می‌دهند. و به عبارت دیگر T1 مدت زمانی است که طول می‌کشد تا پروتون به انرژی اولیه‌اش برسد. و T2 مدت زمانی است که طول می کشد تا دامنه موج RF ضعیف شود و از بین برود.

پیشرفتهای قرن بیستم

 

 هواپیماها از ایستگاههای رادیویی AM برای جهت یابی استفاده کردند. این کار تا اوایل دهه 1960م ادامه داشت تا زمانی که در نهایت سیستمهای VOR متداول شدند (اگر چه ایستگاههای AM هنوز روی جداول هوانوردی مشخص شده هستند(  .
 * در اوایل دهه 1930م تک باند جانبی و مدولاسیون فرکانس توسط اپراتورهای آماتور رادیو ابداع شد. در انتهای دهه استفاده از این حالتها متداول شده بود.
 * در دهه 1920م از رادیو برای ارسال تصاویر تلویزیون استفاده شد. ارسال آنالوگ استاندارد در آمریکای شمالی و اروپا در دهه 1940م آغاز شد.
 * در سال 1960م، سونی اولین رادیوی ترانزیستوری را ارائه کرد، این رادیو آنقدر کوچک بود که در جیب جلیقه جا می‌شد و با یک باتری کوچک کار می‌کرد. این دستگاه برای مدت طولانی کار می‌کرد، چرا که دیگر تیوبی نداشت که بسوزد. در طول 20 سال بعد ترانزیستورها کاملاً جای تیوبها را گرفتند مگر در جاهایی که توانها و فرکانسهای بسیار بالا نیاز بود.


 * در سال 1963م تصاویر تلویزیون رنگی به صورت تجاری ارسال شدند و اولین (رادیو) ماهواره مخابراتی ، TELSTAR به مدار فرستاده شد.
 * در اواخر دهه 1960م ، شبکه تلفن راه دور ایالات متحده با بکار گیری رادیوهای دیجیتال در بسیاری از لینکهایش، شروع به دیجیتال کردن شبکه کرد.
 * در دهه 1970م ، LORAN تبدیل به اولین سیستم جهت یابی رادیویی شد. پس از مدت کمی نیروی دریایی ایلات متحده شروع به انجام آزمایشاتی با جهت یابی ماهواره ای کرد که منجر به ساخت و ارسال گروه GPS در سال 1987م شد.
 * در اوایل 1990م آزمایشگرهای رادیوی آماتور شروع کردند به استفاده از رایانه‌های شخصی با کارتهای صوتی تا بتوانند سیگنالها را پردازش کنند. در سال 1994م ارتش آمریکا و DARPA پروژه‌ای جسورانه و موفق را برای ساخت یک رادیوی نرم افزاری به انجام رساندند که توانست با تغییر نرم افزار در پرواز تبدیل به رادیویی متفاوت شود.
 * در اواخر دهه 1990م ارسال دیجیتال برای پخش مورد استفاده قرار گرفت.


انواع مخابرات راديو آماتوري

کمورس یا CW ارتباط تلگرافی

 

ارتباط رادیو تلگرافی ساده‌ترین نوع ارتباط رادیویی می‌باشد که با قطع و وصل کردن موج حامل بصورت علائم مورس (نقطه و خط) در فرستنده اطلاعات را به ایستگاه دیگر می‌فرستد. این نوع ارتباط به علت سادگی فرستنده و گیرنده و پهنای باند کم آن بیشتر مورد استفاده رادیو آماتورها قرار می‌گیرد. امروزه با استفاده از کامپیوتر در دو نقطه بصورت اتوماتیک ارتباط تلگرافی برقرار می‌شود. در این ارتباط قطع و وصل کردن موج به طرق مختلف انجام می‌گیرد مانند قطع و وصل کردن نوسان ساز یا قدرت خروجی آخری این عمل را انجام می‌دهند. با توجه به اینکه اغلب گیرنده‌های امروزی از نوع سوپر هترودین می‌باشد برای تشخیص صحیح علائم مورس BFO ) بیت فرکانس اوسیلاتور) به گیرنده اضافه می‌نمایند

 

ارتباط با فرستنده مدولاسیون دامنه AM 

 

در ارتباط رادیویی با مدولاسیون دامنه ، دامنه موج حامل بوسیله موج صدا تغییر پیدا می‌کند. به این نوع مدولاسیون در ریاضی ضرب کردن دو موج می‌گویند که حاصل این عمل شامل یک موج حامل با دو موج کناری است که یکی در بالای موج حامل بنام USB و دیگری در پائین موج حامل بنام LSB قرار می‌گیرند که به مقدار فرکانس صوت از موج حامل فاصله می‌گیرند. مثلا اگر موج صوتی 2 کیلومتر هرتز باشد، 2 کیلو در بالای موج حامل و 3 کیلو در پائین موج حامل قرار می‌گیرد. همانطور که متوجه می‌شوید پهنای باند این نوع ارتباط در مثال بالا حدود 6 کیلو هرتز است. به علت اینکه رادیو آماتورها احتیاج به پهنای باند زیاد ندارند این نوع ارتباط امروزه در مورد استفاده رادیو آماتور قرار نمی‌گیرد.


ارتباط مودولاسیون دامنه یک بک موج کناری SSB 

در این نوع ارتباط مانند مدولاسیون بالا از مدولاسیون دامنه استفاده می‌شود، ولی فقط خروجی فرستنده دارای یکی از باندهای کناری خواهد بود. امروزه تمام فرستنده‌های رادیو آماتوری از این نوع ارتباط استفاده می‌کنند. چون مانند مثال بالا باند کناری که اطلاعات صوتی را دارد فقط 2 کیلومتر هرتز پهنای باند آن است و چون هر چه قدر پهنای باند فرستتنده کمتر باشد بهتر می‌توان اطلاعات فرستاده شده را دریافت کرد. فرستنده و گیرنده SSB کمی پیچیده‌تر از فرستنده AM است. به دو طریق می‌توان از این نوع مدولاسیون استفاده کرد. یکی به طریقه فیلتر و دیگری به طریقه فاز و در گیرنده برای آشکارسازی موج صدا از طریق اضافه کردن نوسان سار BFO می‌توان اطلاعات فرستاده شده را دریافت کرد.


ارتباط رله‌ای REPEATER

رادیو آماتورها برای گسترش ارتباط در فرکانس بالا چون در فرکانس UHF و VHF ارتباط فقط بصورت دید مستقیم است از مراکز رله که در محلهای مختلف ساخته و نصب می‌شود استفاده می‌کنند. اکثر این مراکز رله در فرکانس 144 و 420 مگاهرتز کار می‌کنند که تشکیل یک شبکه مخابراتی می‌دهند. بطوری که در آمریکا از شرق کشور یک آماتور می‌تواند با غرب آمریکا از طریق این رله با آماتور دیگر ارتباط برقرار کند. و اخیرا با متصل کردن این رله‌ها به اینترنت می‌توانند از اقیانوسها هم عبور کنند و یک آماتور ایتالیائی با یک آماتور استرالیائی ارتباط برقرار کند. نوع مدولاسیون این رله‌ها بصورت FM است، ولی در بعضی از مناطق از توع تله تایپ هم استفاده می‌شود که آماتورها از این طریق برای همدیگر پیغام رد و بدل می‌کنند که بصورت MALL BOX می‌باشد.


ارتباط تله تایپ    PTTY  

در این نوع ارتباط رادیو آماتورها اطلاعات را بصورت متن با همدیگر رد و بدل می کنند. در قدیم این نوع ارتباط با استفاده از دستگاه مکانیکی تله تایپ بود، ولی امروزه از کامپیوتر برای وارد کردن فرستادن و دریافت متن استفاده می‌کنند. در این نوع ارتباط مانند تلکس حروف الفبا با 5 علامت که بصورت باز یا بسته (پالس) شدن کلید ( مارک یا فاصله) مشخص می‌شوند و زمان هر مارک یا فاصله 22 میلی ثانیه است. پالس شروع هم 22 ملی ثانیه و پالس پایانی 31 ثانیه می‌باشد که روی هم هر حرف 165 میلی ثانیه طول می‌کشد تا مخابره شود. این پالسها در فرستنده با تغییر فرکانس نوسان ساز به مقدار 850 هرتز که بصورت استاندارد مارک 850 هرتز خواهد بود. در فرکانس بالاتر از 30 مگاهرتز با تولید دو فرکانس 2125 و  2975 هرتز اطلاعات را مخابره می‌کنند.
در گیرنده هم بوسیله فیلتر می‌توان این دو نوع فرکانس را جدا کرد و با آن کلید را باز و بسته کرد و نتیجه آن چاپ شدن روی کاغذ است. همانطور که گفته شد امروزه با استفاده از کامپیوتر و کارت صدا و تبدیل نرم افزاری این کار را انجام می‌دهند. این نوع ارتباط چون بصورت متن است و مطالب را باید تایپ کرد و سرعت آن زیاد است روز به روز طرفداران آن زیاد می‌شود، بطوری که ماهواره‌های جدید می‌توان از ارتباط تله تایپی استفاده کرد. در فرکانس HF با اختصاص دادن بعضی از مراکز به پایگاه اطلاعاتی BBS بصورت رله و نصب نرم افزاز و TNC که مانند مردم و با پروتکل پکتور PACTORE و آمیتور AMITORE باهم دیگر ارتباط و تشکیل یک شبکه مخابراتی را می‌دهند.


تلویزیون سرعت کم SSTV

این نوع ارتباط با استفاده از دوربین تلویزیون برای ارسال تصویر در باند (2 تا 30 مگاهرتز) استفاده می‌شود. در این نوع ارتباط اطلاعات تصویر بصورت مدولاسیون دامنه سوار بر موج 2 کیلو هرتز می‌شود و نتیجه به تقویت کننده ورودی صدای فرستنده داده می‌شود. در گیرنده پس از آشکارسازی اطلاعات تصویر بوسیله تبدیل کننده نقطه‌های سیاه و سفید و با جاروب کردن هر خط با سرعت کم و لامپ تصویر با فسفر عمر زیاد می‌توان تصویر را بازسازی کرد.

 


ماهواره‌های رادیو آماتوری اسکار OSCAR Orbiting Satellte Carrying Amateur Radio

اوایل سال 1961 اولین ماهواره‌های فاز یک رادیو آماتور که به فضا فرستاده شد شامل ماهواره‌های اسکار 1 و 2 بود. این ماهواره‌ها که دارای فرستنده تله متری خیلی ساده روی فرکانس 2 متر (144 مگاهرتز) با قدرت کم (140 میلی وات) بود بوسیله چند آماتور طراحی و ساخته شده بود، فقط به مدت چند هفته کار کرد و حرارت داخلی ماهواره را به صورت مورس (HIHI) به زمین مخابره می‌کرد که آماتورها با محاسبه سرعت این علائم مورس به حرارت داخلی ماهواره پی می‌بردند. ماهواره اسکار 2 اولین ماهواره رله بود که موج فضائی آن روی باند دو متر (144 مگاهرتز) و موج زمینی روی باند 70 سانتیمتر (430 مگاهرتز) کار می‌کرد.
اسکار 5 - این ماهواره بوسیله آماتورهای دانشگاه ملبورن استرالیا ساخته شد و در سال 1970 به فضا پرتاب شد. این ماهواره اولین ماهواره قابل کنترل از زمین بود و در ضمن اولین ماهواره‌ای بود که جهت جلوگیری از چرخش آن در فضا با نصب سیم پیچی مغناطیسی در روی آنتن دو متر و ده متر در جهت میدان مغناطیسی زمین ثابت نگهداشته می‌شد. ماهواره‌های اسکار 6-7-8 که فاز دو II این سری از ماهواره‌ها بود از صفحات باتری خورشیدی جهت شارژ باتری استفاده می‌کردند برای چندین سال کار کرد، طراحی شده و دارای چندین ترانسپوندر بودند. بوسیله انجمن رادیو آماتوری ماهواره‌ای بنام AMSAT با همکاری آماتوری کشورهای آلمان استرالیا ژاپن آمریکا و انگلستان ساخته و به فضا پرتاب شد.


AMTOR 

ارتباط AMTOR که بوسیله آن از تله تایپ برای ارتباط استفاده می‌شود به دو صورت انجام می گیرد. یکی بصورت عمومی یا پخش BROADCAST MODE است که این نوع پخش بنام MODEB فقط اطلاعات پخش می‌نماید و این اطلاعات را تمام گیرنده‌هایی که روی آن فرکانس روشن هستند دریافت می‌کنند. این اطلاعات بجز اطلاعات تجارتی و سیاسی شامل همه چیز می شود از نتیجه مسابقات رادیوئی گرفته تا برنامه کاری رادیوآماتوری و غیره ارتباط MODEB برای فرستادن اطلاعات صحیح و گیرنده‌ها برای دریافت اطلاعات پس از تصحیح استفاده می‌کنند که به این عمل تصحیح اشتباه متقابل FFC می‌گویند. فرستنده دو بار پنج حرف را در مدت 280 میلی ثانیه می‌فرستد. در هر کدام از این ارسالها هر حرف دارای کد مخصوص است که نشان دهنده این است که کدام بیت در چه حالت است. اگر در موقع ارسال در اثر پارازیت یا شرایط جوی آن بیت تغییر کند گیرنده تمام پنج حرف را امتحان می‌کند اگر برابر با آن چه فرستاده شده باشد آن پنج حرف را قبول می‌کند وگرنه پنج حرف دوم را که فرستنده فرستاده قبول می‌کند. در این صورت با دریافت اطلاعات مجدد شانس صحیح دریافت کردن زیاد می‌شود. برعکس تله تایپ معمولی که فقط یکبار دریافت می‌شود.

نوع دوم بنام MODE یا ARQ که برای ارتباط یک ایستگاه به یک ایستگاه دیگر برقرار می‌شود فرستنده (الف) اطلاعات را هر 3 حرف 3 حرف باهم می‌فرستد و مطمئن می‌شود تا گیرنده (ب) پس از امتحان اطلاعات دریافتی با کد آنها اگر صحیح بود کد (ACK) یعنی تأیید و اگر اطلاعات دریافتی درست نبود گیرنده کد (IRS) را برای درخواست دوباره اطلاعات می‌فرستد. بدین طریق اطلاعات تله تایپ ما بین دو ایستگاه رادیو آماتوری با استفاده از پروتکل AMITOR رد و بدل می‌شود.


PACKET RADIO – PACSAT

یک نوع ارتباط رادیو آماتور بصورت مخابرات دیجیتالی PACKET RADIO است که مانند ارتباط اینترنت و یا یک مرکز پایگاه اطلاعاتی BBS است. در ارتباط پکت یک مودم را با یک دستگاه بنام TNC یا TERMINAL NODE CONTIROL تعویض و تلفن را با گیرنده ایستگاه رادیو آماتوری و خط تلفن نیز با امواج رادیویی تعویض می‌شود. بدین صورت دو کامپیوتر از طریق امواج رادیویی مجانی با همدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. این ارتباط بدین صورت است که فرستنده پیغام روی کامپیوتر پیغام خودش را تایپ می‌کند و TNC این پیغام را به قطعات مشخص با کدهای مخصوص خودش به اسم پکت تبدیل می‌کند. این پکتها از طریق فرستنده ارسال می‌گردد. گیرنده پس از دریافت هر پکت اگر صحیح بود در خواست پکت دوم را می‌نماید و اگر اشتباه بود درخواست تکرار می‌نماید الی آخر تا پیغام مخابره شود. در گیرنده نیز TNC هر پکت دریافتی را امتحان کرده اگر صحیح باشد درخواست پکت دوم را می‌نماید و اگر صحیح نباشد در خواست تکرار آن پکت را می‌کند و الی آخر تا ارتباط در دو ایستگاه رادیو آماتوری بوسیله کامپیوتر برقرار شود. این نوع ارتباط سه مزیت نسبت به بقیه ارتباطات دیجیتالی دارد. اولا اشتباه را تصحیح می‌نماید.


دوما بصورت اتوماتیک کنترل می‌شود، سوما در حال فرستادن پیغام توسط TNC کامپیوتر می‌تواند کار دیگری انجام دهد، بیشتر این نوع ارتباط با سرعت 1200 BPS بیت در ثانیه در فرکانس VHF و UHF و با سرعت بیت در ثانیه در فرکانس HF کار می‌کند. زمانی که یک ایستگاه پکت رادیویی بصورت رله اطلاعات را دریافت و سپس آنرا ارسال نماید بنام DIGIPEATER نامیده می‌شود، بدین صورت می‌توان در مسافتهای خیلی زیاد ارتباط پکت رادیویی برقرار کرد. پروتکل مورد استفاده این نوع ارتباط استاندارد AX.25 می‌باشد که این نوع پروتکل بوسیله رادیو آماتورها تهیه شده است. بوسیله این نوع پروتکل ایستگاه رادیو آماتوری می‌توانند روی یک فرکانس کار کنند. کامپیوتر بوسیله این پروتکل اول با فرمان (CARRIER SENSEN MULTIPLE ACCE3SE (CSMA فرکانس را امتحان نموده ، اگر فرستنده‌ای در آن فرکانس در حال کار نبود پیغام را ارسال می‌نماید، ولی اگر فرستنده‌ای در حال کار بود صبر می‌نماید تا مخابره آن فرستنده به اتمام رسیده و سپس پیغام را ارسال می‌نماید.

برای اینکه دو فرستنده در یک زمان شروع به ارسال پیغام ننماید هر TNC برای یک مدن زمان معینی صبر می‌نماید و سپس شروع به ارسال پیغام می‌نماید. در پروتکل AX.25 در هر پکت که ارسال و دریافت می‌گردد علامت مشخصه ایستگاه فرستنده و گیرنده رادیو آماتوری را در آن پکت جای می‌دهد. رادیو آماتورها بوسیله پکت رادیویی با استانداردهای مختلف شبکه‌های رادیویی را تشکیل داده‌اند مانند شبکه ارتباطی Net/Rom که پروتکل AX.25 را با اضافه کردن یک قسمت بنام (UI (Unnmber Information تغییر داده اند که این قسمت خودش یک نوع پروتکل است. با این عمل ضریب اطمینان ارسال و دریافت اطلاعات به مقدار زیاد اضافه شده است. این نوع پروتکل در اکثر ماهواره‌های pacsat برای ارسال اطلاعات بصورت mode اطلاعات تله متری و Digipeater استفاده کرده‌اند.

شبکه دیگر بنام TexNet است این شبکه با سرعت 9600 بیت در ثانیه کار می‌کند. مزایای این شبکه سرعت و آسانی اتصال به شبکه‌های دیگر است. نوع دیگر شبکه TCP/IP است، این شبکه امروزه در شبکه اینترنت بکار می‌رود. آماتورها از این شبکه برای متصل کردن سفینه فضایی MIR به اینترنت استفاده می‌کردند. در ارتباطات ماهواره‌ای از پروتکل AX.25 با UI که رادیو آماتورها برای ارسال و دریافت اطلاعات و بنام PACSAT است استفاده شده ، در این طریقه ارتباط چون مدت زمانی که ماهواره در دید ایستگاه زمینی است کوتاه و پیغامها باید کوتاه باشد. لذات برای رفع این اشکال در ایستگاههای رادیو آماتوری یک برنامه کامپیوتری دیگر نصب می‌شود.


ارتباط با استفاده از سطح کره ماه

چند سال قبل چندین رادیو آماتور با استفاده از آنتنهای بزرگ رصدخانه‌ها و یا ساخته خود در یک مدت زمان معین که کره ماه در دید هر دو ایستگاه رادیو آماتوری بود توانستند با استفاده از سطح کره ماه بجای منعکس کننده امواج رادیویی باهم ارتباط رادیویی برقرار کنند. امروزه این نوع ارتباط مورد استفاده رادیو آماتورها قرار نمی‌گیرد

 

شما اینجا هستید:   خانه مقالاتمخابراتمخابرات
| + - | RTL - LTR