تعلموا كيف تُسْتَقبل البرامج الإذاعية..وما هي موجات am و fm.

أنواع الموجات المرسلة. تبث برامج الإذاعة بطريقتين، تعتمدان على كيفية ضم الموجة الحاملة وإشارة البرنامج. وهاتان الطريقتان هما ؛ تضمين الاتساع (AM) وتضمين التردد (FM). وفي تضمين الاتساع يتغير اتساع (قوة) الموجة الحاملة حسب تغيّرات الموجات الكهربائية الآتية من الاستوديو. ويستخدم البث بطريقة تضمين الاتساع (AM) عادة، نطاقات الموجات الطويلة والمتوسطة والقصيرة. وفي طريقة تضمين التردد (FM)، يبقى اتساع الموجة الحاملة ثابتًا، ولكن الموجات الكهربائية القادمة من الاستوديو تغير تردد الموجة الحاملة (عدد اهتزازات الموجة في الثانية الواحدة). ويذكر هنا أن البث بهذه الطريقة يستخدم موجات أقصر من تلك المستخدمة في الطريقة الأولى.



يرسل الهوائي نوعين من موجات الراديو: الموجات الأرضية والموجات السماوية، حيث ينتشر النوع الأول بشكل أفقي متبعًا تعرج سطح الأرض لمسافة قصيرة نسبيًا، بينما تنتشر الموجات السماوية باتجاه الفضاء. وعندما يصل هذا النوع من الموجات إلى طبقة الغلاف الأيوني، فإنها تنعكس باتجاه الأرض. ★ تَصَفح: الغلاف الأيوني. ويتيح هذا الانعكاس وصول البث الإذاعي إلى أماكن بعيدة جداً عن هوائي الإرسال. ويعكس الغلاف الأيوني موجات الراديو المتوسطة بشكل أوضح خلال الليل منها خلال النهار ؛ ولذلك نتمكن من التقاط محطات إذاعية بعيدة تستخدم هذا المجال الترددي بصورة واضحة أثناء الليل منه أثناء النهار.

وترسل هوائيات الأنظمة المعتمدة على تقنية تضمين التردد (FM) موجات تسير في الاتجاه نفسه الخاص بتضمين الاتساع (AM)، إلا أن الموجات التي تتجه نحو الفضاء لا تنعكس إلى الأرض عند وصولها إلى الفضاء، وإنما تتابع انتشارها عبر طبقة الغلاف الجوي إلى الفضاء. أما الموجات التي تنتشر بشكل أفقي فتسير عبر مايسمى بخط النظر، والذي يعني أن هذه الموجات لا يمكن أن تلتقط في مكان أبعد من الأفق الذي يُرى من الهوائي. ويمكن التقاط موجات تضمين الاتساع من مسافات أبعد، نظرًا لأنها تنعكس عند اصطدامها بطبقة الغلاف الأيوني عائدة إلى الأرض.

وبالرغم من أن موجات تضمين التردد ذات مدى محدد، إلا أن لها ميزة مهمة مقارنة بموجات تضمين الاتساع، حيث إن إرسال تضمين التردد لا يتأثر بالتشويش بالمقارنة مع تضمين الاتساع. فمعظم إشارات التشويش إشارات تضمين اتساع، وتصمم دوائر استقبال تضمين التردد بحيث تكون غير حساسة لهذه الإشارات. ويتصف الإرسال بتضمين التردد FM بشدة نقائه ويولد أصواتًا أقرب إلى الأصوات الطبيعية. ويستخدم إرسال تضمين الاتساع الموجات متوسطة الطول والتي يتراوح نطاق تردداتها بين 525 و 1605 كيلوهرتز. وبسبب العدد الهائل لمحطات الإرسال، فقد يستخدم كل مرسل حزمة ضيقة ذات ترددات تتراوح نطاقاتها بين 8 و10 كيلو هرتز. ولا تستطيع مرسلات تضمين الاتساع بث إشارات سمعية عالية النقاء، على اعتبار أن مثل هذه الإشارات تحتاج إلى عرض نطاق لا يقل عن 20,000 كيلو هرتز. ومن جهة أخرى لا تستطيع الإشارة السمعية لمرسل تضمين الاتساع نقل أصوات ذات ترددات أعلى من 8 كيلو هرتز.

وتوظف المرسلات العاملة بتضمين التردد نطاقات ترددية واسعة تتراوح تردداتها بين 88 و 108ميجاهرتز. وفي بعض الدول، على سبيل المثال، تبث محطات الإذاعة العاملة بتضمين التردد برامجها على ترددات تقع بين 658 و73 ميجاهرتز. وبذلك يستطيع كل مرسل تضمين تردد أن يشغل نطاقًا تردديًا عريضًا بحيث يكفي لإرسال الطيف الصوتي بكامله، أي الترددات السمعية حتى 20,000 هرتز، ومن ثم فإن الأصوات الناجمة تكون عالية الجودة.

ومنذ مطلع تسعينيات القرن العشرين تبنت عدد من الدول تقنية تسمى البث السمعي الرقمي. وفي عام 1995م أصبحت هيئة الإذاعة البريطانية أول محطة إذاعية تقدم الخدمة الإذاعية باستخدام البث السمعي الرقمي. وقد وجهت هذه الخدمة إلى منطقة محدودة حول لندن، ووصلت إلى 20% فقط من سكان بريطانيا.

وتختلف إشارة البث السمعي الرقمي عن إشارتي كل من تضمين الاتساع وتضمين التردد. ففي البث الإذاعي التقليدي، أو القياسي، تحمَّل كل خدمة إذاعية على الترددات الخاصة بها. أما في البث السمعي الرقمي فتستخدم كتلة واحدة من الترددات تسمى المضاعف لحمل عدد من الخدمات. وفي المملكة المتحدة خصصت الحكومة سبعة مضاعفات على الطيف الراديوي 217,5- 230 ميجاهرتز، لاستخدام هيئة الإذاعة البريطانية والمحطات الإذاعية المستقلة القومية والمحلية، كما اتجهت عدد من الدول الأوروبية أيضًا، بالإضافة إلى الولايات المتحدة وكندا وأستراليا، إلى تخصيص مضاعفات للإرسال بالبث السمعي الرقمي.

ويعمل البث السمعي الرقمي بالجمع بين تقنيتين ؛ الأولى هي تسجيل الصوت رقميًا (أي في شكل سلسلة من الواحدات والأصفار)، عوضًا عن الإشارة التقليدية، ويتيح هذا استخراجًا دقيقًا للصوت دون فقدان جودة النوعية. والثانية هي ضغط البيانات. وحتى وقت قريب كان ترقيم الصوت يتطلب نطاقًا واسعًا من الطيف الراديوي، بحيث كان البث بهذه الطريقة غير عملي، ولكن التقدم التقني قاد إلى تطوير نظام يجدد فقط أجزاء الإشارة التي تعرضت للتغيير بعد إرسالها. وقد أتاح هذا التخلص من المعلومات غير الضرورية، والذي أدى بدوره إلى تقليل كمية المعلومات الرقمية المطلوبة للبث.

ويضمن البث السمعي الرقمي إمكانية الاستقبال الجيد للإشارات المرقمة في كل المناطق، بما في ذلك المناطق المعرضة للتداخل، مثل أجزاء المدن ذات الأبنية العالية، وأنفاق الطرق والسكك الحديدية. وتستخدم هذه العملية علاقة رياضية دقيقة لتجزيء الإشارة الرقمية بين 1,356 ترددًا حاملاً مختلفًا، وفي فترات زمنية مختلفة. ويتطلب ترتيب الترددات الحاملة، وتوزيع مكونات الإشارة عليها، دقة عالية. ويستطيع جهاز الاستقبال التوليف بين مكونات الإشارة، وتخزين الإشارة الأصلية، في كل الظروف، بما في ذلك الظروف التي يتأثر الاستقبال فيها بالتداخل.

ولإشارة الإرسال بالبث السمعي الرقمي عرض نطاق كلي قدره 1,536 ميجاهرتز، مما يوفر سعة قدرها 1,5 ميجابيت لكل ثانية (البيت وحدة تمثل الرقم الثنائي، وتساوي 1 أو صفر في الترقيم الثنائي). ويتكون مضاعف البث السمعي الرقمي من 2,300,000 بيت، والتي تستخدم في حمل أصوات وبيانات وتكافؤ مبني داخليًا، أو نظام تصحيح، لتصحيح أخطاء الإرسال، مما يتيح مرونة عالية في الإرسال. ويمكن زيادة السعة، لإعطاء نوعية صوت جيدة لقطعة موسيقية على سبيل المثال. وعوضًا عن ذلك، قد تستخدم البيتات للحصول على خدمات إضافية ـ مثل البث الحي لمادة إخبارية أو حدث رياضي ـ دون الإخلال بالبرمجة العادية. ويجري الآن تطوير البث السمعي الرقمي، لاستخدامه في تطبيقات أخرى، مثل نظم توجيه السيارات، والراديوهات الموصلة بالحواسيب، وعرض الخرائط والصور. وللبث السمعي الرقمي عدد من الامتيازات مقارنًا بالبث بتضمين التردد وتضمين الاتساع. وأهم هذه الامتيازات هو نقاء الصوت مقارنًا بالفرق بين التسجيلات الطويلة الأمد والأقراص المدمجة. وكما أن البث بتضمين التردد أوضح لأنه أقل عرضة للتداخل مقارنًا بالبث بتضمين الاتساع، فإن البث السمعي الرقمي أيضًا أكثر وضوحًا لنفس السبب. ويعوق ارتداد الإشارات القادمة من المرسلات عن الأجسام الصلبة، مثل الأبنية والأشجار والجبال، استقبال تضمين التردد، ولكن نظام البث السمعي الرقمي يستطيع استقبال مثل هذه الإشارات المعكوسة بوضوح.

ومن مميزات البث السمعي الرقمي أيضًا أنه يتطلب شبكة تردد واحدة لتوفير تغطية واسعة، بينما يتطلب البث بتضمين التردد جزءًا كبيرًا من طيف البث. ويعني استخدام التردد الواحد أن أجهزة الراديو لا تحتاج إلى إعادة توليف عند الانتقال من محطة إلى أخرى، والتي تحدث عادة في حالة تضمين التردد.

بدأت عدد من الدول الأوروبية مشاريع البث السمعي الرقمي في تسعينيات القرن العشرين، حيث أجريت أولى التجارب في استوكهولم بالسويد، في مارس 1992م. وفي كندا بدأ أول تشغيل تجاري للبث السمعي الرقمي في عام 1996م، كما تقرر أن يكتمل إدخال هذا النظام في معظم الدول الأوروبية في عام 1997م. وتجرى التجارب أيضًا في الصين وأستراليا وكوريا الجنوبية. وحسب التقديرات، سوف يتمكن حوالي 80% من سكان أوروبا، من استقبال البث السمعي الرقمي، بحلول عام 2000م.

وأهم عيوب البث السمعي الرقمي هو أن المرسلات الحالية سوف تتطلب إعادة تركيب لمواكبة البث السمعي الرقمي، وأن أجهزة الراديو الحالية سوف لا يكون في مقدورها استقبال هذا البث. وفي منتصف تسعينيات القرن العشرين بدأت الشركات الكبرى في أوروبا واليابان إنتاج راديوهات البث السمعي الرقمي.

قدرة الإرسال وتردده. يتأثر مدى انتشار البث الإذاعي بقدرة المرسل، حيث تمتلك محطات تضمين الاتساع القوية قدرة تعادل 50,000 واط، وهذا يُمكِّن المستمعين من التقاط مثل هذه الإذاعات على مسافات بعيدة جدًا، وبخاصة أثناء الليل، عندما تكون الموجات السماوية فعالة. فعلى سبيل المثال، يمكن الاستماع إلى المحطات ذات القدرة 50,000 واط على مسافة تصل إلى 1,600كم، أثناء الليل. وهناك بعض محطات تضمين الاتساع ذات قدرة منخفضة (250 واط) مخصصة لخدمة بلدة أو بلدتين صغيرتين. وتتراوح قدرة محطات تضمين التردد، بين 100 واط، وتبث لمسافة حوالي 25كم، و100,000 واط، ويمكنها أن تصل إلى مسافة 100كم. وتعمل بعض محطات تضمين التردد غير التجارية بقدرة صغيرة ؛ أي مايقرب من 10 واط، حيث تصل إلى مسافة لا تتعدى بضعة كيلومترات.

وتبث كل إذاعة على قناة، أو تردد مخصص لها، مما يقلل من تداخل الإذاعات، بعضها ببعض. ويقاس التردد بوحدة تُدْعى الهرتز، التي تمثل عدد الاهتزازات في الثانية الواحدة. ويعادل الكيلوهرتز 1,000 هرتز، بينما يعادل الميجاهرتز 1,000,000 هرتز. وتبث محطات تضمين الاتساع على ترددات تتراوح بين 525 و 1,605 كيلوهرتز (موجات متوسطة). وفي أوروبا يتراوح هذا النطاق بين 150 و 285 كيلو هرتز (موجات طويلة). وهناك العديد من المحطات التي ترسل بثها في نطاق الموجات القصيرة، وبترددات تتراوح بين 1,5 و 30 ميجاهرتز.

وينتقل البرنامج المنقول بموجات الراديو بسرعة الضوء، أي 299,792كم/ث، بينما تنتقل الموجات الصوتية نفسها في الهواء بسرعة 300 م/ث. ويؤدي هذا التفاوت في السرعة بين موجات الراديو وموجات الصوت إلى مفارقات غريبة. فالمستمعون للراديو في الشاطئ الغربي من الولايات المتحدة الأمريكية، يمكنهم سماع بث إذاعي مباشر لمقطوعة موسيقية يبث من قاعة على الساحل الشرقي للولايات المتحدة، قبل المشاهدين الموجودين في الصف الأخير من القاعة .

كيف تُسْتَقبل البرامج الإذاعية:

لا نستطيع رؤية أو سماع أو تحسس موجات الراديو، لكن أجهزة الاستقبال تستطيع ذلك، محولة هذه الموجات إلى أصوات تمثل البرامج المذاعة.



وتزوَّد أجهزة الاستقبال عادة بإمكانية التقاط البث بطريقة تضمين الاتساع أو تضمين التردد أو بكلتيهما معًا، حيث يمكن للمستمع أن يحرك مؤشراً لاختيار نطاق (مجموعة من الترددات) موجة تضمين الاتساع المتوسطة، أو نطاق تضمين التردد. وتوفر أجهزة الاستقبال متعددة النطاقات إمكانية استقبال نطاقات أخرى مثل الموجات القصيرة والاتصالات الجوية والبحرية.

وتعمل أجهزة المذياع بالقدرة الكهربائية المنزلية أو البطاريات الجافة، بالإضافة إلى نوع ثالث يعمل بوساطة قدرة الموجات الراديوية الملتقطة. وقد كان هذا النوع المسمى بالراديو البلوري شائعًا عند بدايات البث الإذاعي.

وتتكون الأجزاء الرئيسية لجهاز الراديو الذي يعمل بالقدرة الكهربائية من: 1- الهوائي 2- الموالف 3- المضخمات 4- المجهار. ★ تَصَفح: الشكل المبين لأجزاء المذياع الداخلية.

هوائي . قضيب أو سلك فلزي يلتقط موجات البث الإذاعي ويمررها إلى الجهاز. وقد يكون الهوائي بأكمله داخل المذياع، أو يكون جزءٌ منه داخل المذياع والجزء الآخر خارجه، كما هو معمول به في مذياع السيارات. ويتكون الهوائي في معظم مستقبلات الموجات الطويلة والمتوسطة من ملف موضوع حول قضيب من مادة مغنطيسية خاصة تسمى الفريت.

وعند اصطدام موجة راديو بالهوائي تولد تيارات كهربائية ضعيفة جدًَا. وبسبب استقبال الهوائي للعديد من المحطات في الوقت نفسه يجب على المستمع أن يوالف المستقبل على محطة معينة.

الموالف. هو الجزء من المذياع الذي يمكنه من تحسس ترددات معينة. ويوضح ناخب متصل بالموالف ترددات، أو قنوات المحطات المولفة فيه. فلكي نتمكن من توليف المذياع للاستماع إلى محطة الإذاعة البريطانية مثلاً، والتي تبث على تردد قدره 648 كيلو هرتز، يجب علينا اختيار الرقم 648 على مجال الموالف.

ويسمى قلب الموالف أو مؤشر الاختيار المكثف المتغير، ويتكون من مجموعتين من ألواح شبه دائرية، تتداخلان معًا، وتكون إحداهما ثابتة بينما تتحرك الأخرى عند تحريك مفتاح التوليف. وينتج هذا التحرك تغييرات في دوائر جهاز المذياع، مسببًا حساسية المذياع للترددات المختلفة.

المضخمات. تقوم المضخمات بتضخيم إشارة البرنامج المستقبلة بوساطة الموالف. والمضخمات في المذياع العادي أجزاء من دائرة تسمى الدائرة المغايرة الفوقية. وأهم أجزاء الدائرة في الأجهزة التي تباع الآن هي الترانزستورات والدوائر المتكاملة. وكانت معظم أجهزة الراديو المصممة قبل عام 1960م تستخدم صمامات تسمى الصمامات المفرغة.

وتتكون الدائرة المغايرة الفوقية من أربعة أجزاء رئيسية هي: 1- المحول 2- ¸IF· مضخم التردد المتوسط 3- الكاشف 4- مضخم التردد السمعي ¸AF·. ويقوم المحوّل أولاً بتحويل إشارات البث المستقبلة الضعيفة إلى إشارة ذات تردد أقل يسمى التردد المتوسط. ثم تضخم الإشارة بتمريرها ضمن مرحلة تضخيم التردد المتوسط المكونة من مضخم واحد أو عدة مضخمات IF. وتمر الإشارات بعد ذلك في دائرة الكاشف، الذي يقوم بحذف الموجة الحاملة، مبقيًا على التردد السمعي، الذي يمثل البرنامج المذاع. وأخيراً يقوم مضخم التردد السمعي بتضخيم الإشارة ثم يرسلها إلى المجهار.

المجهار (مكبر الصوت). هو المرحلة الأخيرة بين قاعة بث الإرسال والمستمع، حيث يحول الإشارة الكهربائية إلى شكلها الأصلي، أي الترددات السمعية. وتتكون الأجزاء الأساسية للمجهار من مغنطيس دائم وملف من الأسلاك يسمى ملف الصوت، يرتبط ببوق يصنع من الورق المقوى. وتمر الإشارة السمعية القادمة من المضخم الأخير خلال الملف وتمغنطه، مسببًا بذلك تحرك الملف في مجال المغنطيس الدائم، وهذا يجعل البوق يهتز نتيجة تواتر الإشارة الصوتية المارة في الملف. ويولد اهتزاز البوق موجات صوتية، تشبه تلك التي بدأ منها البث من خلال الميكروفون، منتجًا الصوت الأصلي.

مستقبلات الصوت المجسم (ستريو). يستطيع هذا النوع من المستقبلات استقبال البرامج المذاعة بطريقة الصوت المجسم، التي تحتاج إلى ميكروفونين أو أكثر، لكي يتم توليدها. وتستخدم عادة ثلاثة ميكروفونات أو أكثر، تلتقط الأصوات كما لو كنا نستمع إليها في مسرح أو قاعة كبيرة تذاع فيها الموسيقى. ومثل أذني الشخص "تميز" الميكروفونات بين الأصوات الصادرة عن الأماكن المختلفة في المسرح، وتستخدم تقنية تدعى التجميع لإرسال الصوت المجسم باستخدام مرسل واحد. ويحتوي المستقبل على مجهارين على الأقل، أحدهما خاص بالأصوات القادمة من جهة اليمين، والآخر خاص بالأصوات القادمة من جهة اليسار. ولضمان جودة الصوت يوضع المجهاران خارج المذياع على مسافة محددة منه، حيث يتحكم المستمع بأماكن توزيعها، حتى يحصل على نسخة مطابقة للصوت الأصلي.