اصولا عتیقه کلمه‌ایه که به اشیاء قدیمی و با ارزش اطلاق میشه. خب، در اینجا هم قراره یه طراحی قدیمی و با ارزش رو بررسی کنیم. در این پست، که پس از مدت بسیار طولانی داره نوشته میشه اون هم وسط شرایط کرونایی و قرنطینه و …؛ قراره بررسی کنیم چی شد که اصلا رادیو به وجود اومد. این پست، قراره تا حد خوبی مفاهیم فیزیک، الکترونیک و مخابرات رو در خودش داشته باشه. اما نترسید! قرار نیست مثل کلاسای حوصله‌سربر دانشگاه باشه؛ یا حتی مثل کتابهای دانشگاهی پیچیدگی داشته باشه. صرفا یک سری مفاهیم رو مرور میکنیم و بعد میریم سراغ این که اولین ارسال‌کننده‌ها و دریافت‌کننده‌های رادیویی، چه شکلی بودند و چه طور کار می‌کردند.
مفهوم رزونانس
رزونانس یا تشدید، یک مفهوم فیزیکی و مهمه. برای درک بیشتر و بهترش، میشه یک مثال زد. این مثال رو احتمالا اگر یک ساز در خونه داشته باشید، بتونید به سادگی درک کنید (حتی نیاز نیست ساز ارگانیک/فیزیکی باشه. کافیه که یک اپلیکشن پیانویی چیزی روی گوشی موبایلتون نصب کنید). فکر کنید یک نُت خاص رو روی سازتون می‌زنید. این نت به تنهایی قدرتی نداره. حالا فرض کنید که همون نُت رو دقیقا همزمان با این، یک جای دیگه از ساز بزنید (به اصطلاح موسیقی، اونیسون اجرا کنید اما در دو اکتاو متفاوت). این باعث میشه که صدای اون نت بلند تر شنیده بشه.
همین مفهوم، باعث میشه که در ارکستر و …؛ به جای مثلا یک ویولن، سی‌تا ویولن داشته باشیم که یک نُت رو همزمان بزنن (دقت داشته باشید که ارکستراسیون و …، مربوط به دورانی میشه که هنوز میکروفن، امپلی‌فایر و بلندگو اختراع نشده بودن. پس نیاز داشتند که از یک مفهوم فیزیکی استفاده کنند که صدا به گوش همه برسه). حالا باید ببینیم که خب، روزنانس به طور کلی چیه؟ رزونانس به طور کلی به فرایندی گفته میشه که طبق اون، دو موج در هم ضرب میشن. اما این ضرب، روی بلندا (amplitude) تاثیر داره و نه زیرایی (pitch/frequency). یعنی چی؟ یعنی اگر یک موج داشته باشیم با فرکانس ۴۴۰ هرتز، و همزمان یک موج مثلا ۸۸۰ هرتزی ایجاد کنیم، بلندای موج اول بیشتر میشه و نتیجتا صدا رو بیشتر می‌شنویم.
مفهومی در امواج هست به اسم «هارمونیک». مثلا اگر بسامد (زیرایی) همون موج رو ضرب در ۲ کنیم، به یکی از هارمونیک‌های اون رسیدیم. همین هارمونیک باعث میشه که بگیم «این فرکانس، یک فرکانس تشدید برای موج یا سیگنال ماست».
کاربرد رزونانس
تقریبا ما هرجا نیاز داشته باشیم از طول موج خاصی استفاده کنیم، داریم از رزونانس هم استفاده میکنیم. یکی از کاربردهای رزونانس در واقع در رادیوه‌های AM بوده. نیکولا تسلای بزرگ هم سعی داشته با استفاده از این خاصیت، سیستم انتقال قدرت بی‌سیم درست کنه که خب، متاسفانه در دنیای ایده‌آل شدنیه و نه در دنیای واقعی، چرا که دقیقا همین امواج ارسالی، همونطور که ممکنه بر اثر رزونانس قوی بشن، ضعیف‌تر هم بشن. اما کم کم مردم فهمیدن که خب نیازی نیست حتما قدرت باهاش منتقل بشه، بلکه میتونیم اطلاعات رو منتقل کنیم.
و همین ایده، باعث شد که چیزی که در این پست قراره بررسی کنیم، ساخته شه. چیزی که بهش میگن «فرستنده شکاف جرقه». این ابزار اولین بار برای ارسال تلگراف به صورت بی‌سیم به کار رفته و کارکرد جالبی هم داره. در ادامه بیشتر و بیشتر بررسیش میکنیم.
بررسی شماتیک فرستنده
خب همونطور که می‌بینید یه منبع تغذیه و یک کلید داریم. همچنین، یک Induction Coil یا سیم‌پیچ القاگر قرار گرفته.
این بخش از مدار، وظیفه‌ش اینه که یه حجم زیادی برق تولید کنه. مشابه چیزی که در شوکر‌ها اتفاق می‌افته. منتها اینجا قرار نیست به کسی شوک بده، بلکه اون ولتاژ بالا (چیزی در حد ۱۰-۲۰ کیلوولت) باعث میشه در جایی که در مدار به اسم Spark Gap یا شکاف جرقه مشخص شده، یک تخلیه الکتریکی صورت بگیره. این تخلیه الکتریکی، باعث به ارتعاش در اومدن القاگری میشه که در انتهای مدار به زمین متصل شده. این ارتعاش به کمک آنتن و خازن پارازتیکی که بین آنتن و زمین شکل گرفته؛ باعث میشن که سیگنال ما در فضا پخش بشه اما خب هرچی جلو تر میره، ضعیف و ضعیف‌تر میشه تا این که کلا به یک وضعیت پایداری برسه.
حالا برای دریافتش باید چه کنیم؟ برای دریافتش هم کافیه که فقط یک مدار شامل یک آنتن، القاگر و خازن بسازیم. در مورد میزان خازن، باید مقداری انتخاب کنید که با فرکانس رزونانس بتونه مدار رو کوک کنه. برای این منظور، ماشین‌حساب آنلاین و البته فرمول‌های ریاضی هم وجود دارند.
این مطلب رو خیلی وقت بود که دوست داشتم بنویسم اما فرصت نشد. بالاخره امروز نوشتمش و امیدوارم مفید واقع بشه 🙂
