ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ (ΛΗΨΗ, ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΕΚΠΟΜΠΗ ΗΧΗΤΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ)

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΗΧΟΥ & ΜΟΥΣΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ (ΛΗΨΗ, ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΕΚΠΟΜΠΗ ΗΧΗΤΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ) ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΝΓΚΕΖΙ ΑΡΙΑΝ ΛΗΞΟΥΡΙ 2011

2 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΗΧΟΥ & ΜΟΥΣΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΤΑΘΜΟΥ (ΛΗΨΗ, ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΕΚΠΟΜΠΗ ΗΧΗΤΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ) ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΕΝΓΚΕΖΙ ΑΡΙΑΝ Επιβλέπων Καθηγητής: Βουτσινάς Παναγιώτης Επιτροπή Αξιολόγησης: Ημερομηνία παρουσίασης: Αύξων Αριθμός Πτυχιακής Εργασίας:

3 -ΜΕ ΑΔΕΙΑ ΧΕΡΙΑ ΕΙΜΑΣΤΕ ΕΛΑΤΤΩΜΑΤΙΚOI. -Η ΑΝΑΤΟΜΙΑ ΜΑΣ ΕΙΝΑΙ ΠΛΗΡΗΣ ΜΟΝΟ ΟΤΑΝ ΚΡΑΤΑΜΕ ΕΝΑ ΕΡΓΑΛΕΙΟ. MYRON KRUEGER

4 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην κατασκευή που παρουσιάζεται επιχειρείται η ανάπτυξη ορισμένων κυκλωμάτων που συνεργάζονται για να επιτευχθεί μια πλήρης επεξεργασία του ακουστικού σήματος και η εν τέλει εκπομπή του για να ακολουθήσει η λήψη του και να γίνει έτσι μια προσομοίωση της λειτουργίας ενός ραδιοφωνικού σταθμού από το σημείο παραγωγής του μέχρι τη λήψη της πληροφορίας από τον ακροατή. Στην πορεία της επεξεργασίας το σήμα (ή τα σήματα) περνάει από διάφορες βαθμίδες μέσα στις οποίες γίνονται η απαραίτητες προσαρμογές ή διορθώσεις μέχρι την τελική του μορφή. Ξεκινώντας από την είσοδο ενός διαύλου προενισχύεται, ρυθμίζεται κατά πλάτος από το gain και παρακολουθείται από τα εποπτικά όργανα (VU meter), για να περάσει στην βαθμίδα των φίλτρων και να γίνει η επεξεργασία του κατά συχνότητα. Έτσι, μέσα από τα φίλτρα έχουμε την δυνατότητα να χωρίσουμε το ακουστικό φάσμα συχνοτήτων σε τρεις περιοχές (χαμηλή-low, μεσαία-mid, υψηλή-high) και να ορίσουμε την τελική μορφή του ως προς την ποιότητα ακρόασης. Με την βοήθεια του ποτενσιομέτρου pan pot μπορούμε να επιλέξουμε το ποσοστό οδήγησης του σήματος της φέτας στο δεξί ή αριστερό κανάλι (Left - Right) της στερεοφωνικής ενίσχυσης. Ίδια διαδικασία ακολουθείται και για το δεύτερο δίαυλο μίξης. Το προϊόν των δυο διαύλων μέσω των δύο βασικών ποτενσιόμετρων μίξης αναμιγνύεται σε επιθυμητά ποσοστά και είναι έτοιμο για την τελική ενίσχυση της τάσης. Σε ένα τρίτο κανάλι, που ονομάζεται βοηθητικό (aux), έχουμε την ίδια δυνατότητα επεξεργασίας του σήματός του και ρυθμίζοντας τη στάθμη του τελικού προϊόντος μπορούμε να το προσθέσουμε με ρυθμιζόμενα ποσοστά στις δύο κύριες φέτες (διαύλους). Και το σήμα του βοηθητικού διαύλου, όπως και των δύο βασικών, παρακολουθείται από τα Vu meter για την σωστή εκτίμηση της στάθμης του (level). Το σήμα κάθε διαύλου χωριστά, όπως και η μίξη τους έχει την δυνατότητα να ενισχυθεί κατά ισχύ και να δοθεί στα ακουστικά (phones) του ηχολήπτη μέσω της λειτουργίας PFL. Μετά την μίξη το σήμα παρακολουθείται από τα master Vu meter και ελέγχεται κατά πλάτος από το master volume για να ρυθμιστεί η τελική ισοστάθμιση από το balance. Το σήμα συνεχίζει την πορεία του, για να διαχωριστεί και να περάσει αφενός από τους ενισχυτές ισχύος και μέσα από τα παθητικά φίλτρα (cross - over) να καταλήξει στα μεγάφωνα και αφετέρου στην βαθμίδα του πομπού για την τελική του εκπομπή. 4

5 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θερμές ευχαριστίες στον Επιβλέποντα Καθηγητή μου κ. Βουτσινά Παναγιώτη για την συνεργασία μας και για τις γνώσεις που μου προσέφερε. Ιδιαίτερες ευχαριστίες στον παλιό μου καθηγητή των εργαστηρίων από την Σιβιτανίδειο Σχολή Τεχνών και Επαγγελμάτων κ. Βεκρή Θεόδωρο για την καθοδήγησή του σχετικά με την πορεία της κατασκευής, τις τεχνικές συμβουλές του σε ειδικά θέματα ηλεκτρονικής και τη δυνατότητα χρησιμοποίησης του ηλεκτρονικού και μηχανουργικού τμήματος του εργαστηρίου του, μέσω του οποίου μου δόθηκε η ευκαιρία να υλοποιήσω από την σχεδίαση μέχρι την εφαρμογή την ιδέα για την πτυχιακή μου εργασία. Τέλος, ένα μεγάλο ευχαριστώ στον Προϊστάμενο κ. Ηλιάδη Γεώργιο και στους Καθηγητές που απαρτίζουν το Συμβούλιο του Τμήματος για την υποστήριξη και τη συνεργασία τους. 5

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σελ. 4 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Σελ. 5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο : ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σελ Επιλογή του θέματος Σελ Σκοπός της εργασίας Σελ Απαραίτητα μέσα υλοποίησης της κατασκευής Σελ Μεθοδολογία - Προβλήματα που αντιμετωπίστηκαν Σελ. 8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο : ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡOΜΗ ΤΟΥ ΡΑΔΙΟΦΩΝΟΥ Σελ. 11 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο : ΕΚΠΟΜΠΗ ΚΑΙ ΛΗΨΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ Σελ Γενικά Σελ Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα και η διάδοσή του Σελ Ο Πομπός Σελ Διαμόρφωση συχνότητας Σελ Λήψη ραδιοφωνικού σήματος - ραδιοφωνικός δέκτης Σελ. 25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο : ΔΟΜΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ STUDIO Σελ Γενικά Σελ Ροή προγράμματος Σελ Εξοπλισμός Σελ Τράπεζα μίξης ήχου (Κονσόλα) Σελ. 30 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο : ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Σελ Διάγραμμα ροής σήματος της κατασκευής Σελ Δίαυλος επεξεργασίας σήματος Σελ Βαθμίδες επεξεργασίας Σελ Βοηθητικός δίαυλος σήματος Σελ Γενικός έλεγχος στάθμης σήματος Σελ Ενισχυτής ισχύος Σελ Λειτουργία PFL Σελ Ηχεία μόνιτορ Σελ Εκπομπή ραδιοφωνικού σήματος Σελ Λήψη ραδιοφωνικού σήματος Σελ Τροφοδοσία Σελ. 49 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Ο : ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σελ. 52 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Σελ. 53 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α: ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Σελ. 54 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β: DATASHEETS ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΩΝ Σελ. 57 6

7 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο : ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Επιλογή του θέματος Ο βασικότερος λόγος για τον οποίο προτάθηκε στον επιβλέποντα καθηγητή μου το συγκεκριμένο θέμα ήταν η αγάπη και το χόμπι μου για τα ηλεκτρονικά και τις κατασκευές. Η απορία ενός παιδιού για το «πώς χωράνε τόσοι άνθρωποι μέσα σε ένα κουτί» και το «πώς ακούγονται αφού δεν είναι μπροστά» (στην τηλεόραση ή το ραδιόφωνο) και ο κόσμος των ηλεκτρονικών ως τέχνη, επιστήμη και εξέλιξη ήταν ο βασικός λόγος που επέλεξα μετά το Γυμνάσιο να ακολουθήσω σχετικές σπουδές. Στην ΣΙΒΙΤΑΝΙΔΕΙΟ ΔΗΜΟΣΙΑ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΩΝ ΚΑΙ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΩΝ (Τομέας Ηλεκτρονικών) πήρα τις πρώτες μου γνώσεις και μετέπειτα, συνέχισα τις σπουδές μου στο ΤΕΙ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ (Τομέας Τεχνολογίας Ήχου), καθώς συνδύαζε τα γενικά ηλεκτρονικά με την εξειδικευμένη γνώση και εφαρμογή στον τομέα του ήχου. Με το θέμα αυτό μου δόθηκε η ευκαιρία να εντρυφήσω στα κυκλώματα που αναφέρονται στις διατάξεις επεξεργασίας ήχου και να μελετήσω λεπτομερώς κάθε βαθμίδα από την παραγωγή μέχρι την επεξεργασία και την εκπομπή του. Επίσης, μου δόθηκε η ευκαιρία να εφαρμόσω σε μεγάλο βαθμό τα όσα έχω διδαχτεί τόσο κατά την διάρκεια των σπουδών μου όσο και στην πρακτική μου άσκηση στο Ραδιο-μέγαρο της ΕΡΤ. Επιπλέον, στην πορεία της πτυχιακής μου εργασίας, κατανόησα πόσο σημαντική είναι η ύπαρξη ενός ολοκληρωμένου και μηχανολογικά εξοπλισμένου εργασιακού χώρου για την επίτευξη ενός αξιόπιστου και ποιοτικού αποτελέσματος. Αυτό συνέδραμε ώστε να στηριχθεί και η θεωρητική μελέτη της τελικής κατασκευής. 1.2 Σκοπός της εργασίας Σκοπός της πτυχιακής μου εργασίας είναι μετά την ολοκλήρωσή της να επιτευχθεί η υλοποίηση των θεωρητικών γνώσεων, που συνέλεξα στα επτά χρόνια σπουδών μου μέσα από μια κατασκευή, η οποία περιέχει τα βασικότερα κυκλώματα επεξεργασίας και εκπομπής ήχου. Πιο συγκεκριμένα, πρώτος στόχος είναι η κατασκευή των κυκλωμάτων των διαφόρων βαθμίδων της κονσόλας ελέγχου του ήχου και του πομπού, που στην ουσία αποτελούν την «καρδιά» ενός ραδιοφωνικού σταθμού, καθώς και της βαθμίδας του τροφοδοτικού για την τροφοδοσία τους. Δεύτερος στόχος είναι η εκπομπή του παραχθέντος σήματος και η λήψη του από έναν ραδιοφωνικό δέκτη κατάλληλα διασκευασμένο. Η διάρκεια εκπόνησης της πτυχιακής μου εργασίας πλησίασε τις 600 ώρες με δεδομένο ότι όλες οι βαθμίδες και τα τυπωμένα τους κυκλώματα σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν εξαρχής. 7

8 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Επίσης, η σχεδίαση και κατασκευή των επί μέρους χειριστηρίων και επιφανειών εργασίας, όπως και ο σχεδιασμός κλίμακας των οργάνων εκπονήθηκε εκ του μηδενός. Η διαμόρφωση της βάσης της κατασκευής (βαλίτσα - εργαλειοφορέας) με αλουμίνιο, εποξικό υλικό και συνθετικό γυαλί (plexy glass) έγινε εξ ιδίων. 1.3 Απαραίτητα μέσα υλοποίησης της κατασκευής Η σχεδίαση των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, των τυπωμένων κυκλωμάτων, των χειριστηρίων, των διευκρινιστικών πινακίδων, καθώς και των διαγραμμάτων και των πάνελ των οργάνων έγινε στον ηλεκτρονικό υπολογιστή με την βοήθεια των προγραμμάτων Multisim και του Corel Draw. Στο τελείωμα των χειριστηρίων χρησιμοποιήθηκε συσκευή πλαστικοποίησης. Για την παραγωγή των τυπωμένων κυκλωμάτων (Ρήγας, 1996), χρησιμοποιήθηκε εποξική φωτοευαίσθητη πλακέτα, λάμπα ατμών υδραργύρου υπεριώδους ακτινοβολίας 250W, καυστική σόδα, υδροχλωρικό οξύ πυκνότητας 70%, περυδρόλ, σύρμα λείανσης, δράπανο βάσης με τρυπάνια από 1mm έως 6mm και κολοφώνιο. Για το μοντάρισμα των πλακετών χρησιμοποιήθηκαν κολλητήρια 25W με δύο ειδών μύτες και κόλληση 60% κασσίτερος και 40% μόλυβδος και διαλυτικό του νίτρου για το καθάρισμα. Για την διαμόρφωση της βάσης της κατασκευής χρησιμοποιήθηκαν σαν μηχανουργικά εργαλεία ψαλίδι κοπής, δίσκος κοπής αλουμινίου, δράπανο και πεπιεσμένος αέρας. Επίσης, χρησιμοποιήθηκαν μικροεργαλεία χειρός όπως κατσαβίδια, πένσες, κόφτες, λίμες, μπροσέλες, ηλεκτρική σέγα κ.λπ. και διάφορες κόλλες καθώς και υλικά λείανσης. Τέλος, για το ηλεκτρονικό τμήμα της κατασκευής χρησιμοποιήθηκαν γεννήτρια ακουστικών συχνοτήτων, παλμογράφος, ηλεκτρονικό μιλλιβολτόμετρο, πολύμετρα, συχνόμετρο, ντεσιμπελόμετρο, παραμορφωσίμετρο και μεταβλητό συμμετρικό τροφοδοτικό. 1.4 Μεθοδολογία - Προβλήματα που αντιμετωπίστηκαν Σχεδιασμός μπλόκ διαγράμματος των βαθμίδων της κατασκευής Με βάση την συνολική τελική επιθυμητή εικόνα και την σχετική βιβλιογραφία, καθώς και τις γνώσεις από τις σπουδές μου προσπάθησα να προσεγγίσω μια επαγγελματική κονσόλα επεξεργασίας σήματος με όλες τις βαθμίδες ενεργητικές και παθητικές και να επεκταθώ στην βαθμίδα εκπομπής χρησιμοποιώντας ένα απλό αυτοταλάντωτο κύκλωμα διαμόρφωσης FM. Το τελικό αποτέλεσμα της επεξεργασίας και εκπομπής του ήχου λαμβάνεται από ένα κοινό φορητό δέκτη FM κατάλληλα διασκευασμένο, ώστε η πληροφορία να λαμβάνεται (όπως και αποστέλλεται) σε συχνότητα εκτός χρησιμοποιούμενης από τη ραδιοφωνική ζώνη ακρόασης, σε απόσταση μερικών μέτρων από τον πομπό. 8

9 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Επιλογή και σχεδίαση των επιμέρους κυκλωμάτων Τα κριτήρια της επιλογής των κυκλωμάτων ήταν το χαμηλό κόστος σε συνδυασμό με την καλή λειτουργία τους και τις μικρές απαιτήσεις τους σε τροφοδοσία. Υλοποίηση των κυκλωμάτων, δοκιμές και μετρήσεις Η κατασκευή των τυπωμένων κυκλωμάτων έγινε με μη παραγωγική μέθοδο (μεταξοτυπία ή τσιγκογραφία). Χρησιμοποιήθηκε φωτοευαίσθητη εποξική πλακέτα και λάμπα ατμών υδραργύρου. Καταμερισμός χώρου της κατασκευής Με βάση το χειριστήριο και τα εποπτικά όργανα παρακολούθησης της στάθμης του σήματος καθώς και τις βαθμίδες μικρής ή μεγάλης ισχύος έγινε εργονομική σχεδίαση των επιφανειών εργασίας. Κατασκευή των επιφανειών εργασίας Οι επιφάνειες εργασίας της κατασκευής είναι δύο: Η οριζόντια επιφάνεια περιλαμβάνει τον χειρισμό με ποτενσιόμετρα συρόμενα ή περιστροφικά και πιεστικούς διακόπτες, καθώς και βύσματα εισόδων και εξόδων. Επίσης, σε αυτή την επιφάνεια περιλαμβάνεται σειρά ασφαλειών προστασίας με ενδεικτικές led και η μονάδα ψύξης των τελικών ενισχυτών. Η επικλινής διαφανής επιφάνεια εργασίας περιλαμβάνει τα όργανα παρακολούθησης στάθμης σήματος (Vu meter) εισόδων και master με τα κυκλώματά τους, τα μεγάφωνα μόνιτορ με τα διορθωτικά τους κυκλώματα και τους πίνακες επιδόσεών τους και την βαθμίδα του πομπού με την πτυσσόμενη κεραία του. Τοποθέτηση των υλικών χειρισμού και των κυκλωμάτων των βαθμίδων Το υλικό που χρησιμοποιήθηκε για την επιφάνεια χειρισμού είναι εποξική πλακέτα πάχους 2,2 mm. Το υλικό αυτό πέρα από την μεγάλη μηχανική του αντοχή παρέχει την δυνατότητα για βιδώματα, συγκολλήσεις και στερεώσεις ακριβείας. Οι ενδείξεις των χειριστηρίων είναι προϊόν σχεδίασης στο Corel Draw το οποίο έχει διαμορφωθεί και πλαστικοποιηθεί. Καλωδιώσεις, προσαρμογές και μετρήσεις συνδυασμένων λειτουργιών Τα τμήματα των καλωδιώσεων είναι τρία: Το πρώτο τμήμα είναι το τμήμα της κεκλιμένης επιφάνειας, το δεύτερο τμήμα είναι της οριζόντιας επιφάνειας χειρισμού και το τρίτο τμήμα είναι η κινητή σύνδεση των δύο επιφανειών. Με δεδομένο ότι τα ρεύματα κατανάλωσης των κυκλωμάτων είναι μικρά, τα καλώδια που χρησιμοποιήθηκαν είναι πολύκλωνα με διάμετρο d=0,5 mm, d=1mm και θωρακισμένα για τα ασθενή σήματα (blendage). 9

10 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Μετά την καλωδίωση κάθε τμήματος γίνονταν οι απαραίτητες μετρήσεις, ώστε το τελικό αποτέλεσμα να είναι κοντά στο επιθυμητό, με βάση τον αρχικό σχεδιασμό. Διορθώσεις και μικρομετρικές ρυθμίσεις Μετά την γενικά καλή λειτουργία των κυκλωμάτων, έγιναν διορθώσεις και μικρομετρικές ρυθμίσεις, ώστε το αποτέλεσμα ανά βαθμίδα να έχει τις καλύτερες δυνατές επιδόσεις. Σύμφωνα με την μεθοδολογία της κατασκευής, κάθε βήμα ολοκλήρωσής της συνοδεύεται από μετρήσεις, που αναφέρονται στη καλή λειτουργία των μονάδων, και ποιοτικό έλεγχο, που αναφέρεται στην αξιοπιστία του αποτελέσματος από άποψη λειτουργικότητας και φινιρίσματος. Προβλήματα και αντιμετώπιση Προβλήματα προσαρμογής φορτίων που παρουσιάστηκαν κατά την εφαρμογή, εντοπίστηκαν με την βοήθεια των ηλεκτρονικών οργάνων μέτρησης και αντιμετωπίστηκαν με την προσθήκη βαθμίδων (buffers) και με πρόσθετες κατασκευές βαθμίδων προενίσχυσης σε διάτρητη πλακέτα. Σε δύο περιπτώσεις παρατηρήθηκε χωρητική συμπεριφορά της σύνθετης αντίστασης εισόδου προενισχυτικών μονάδων και το πρόβλημα αντιμετωπίστηκε με την προσθήκη δικτυωμάτων RC. Πρόβλημα μετατόπισης του κέντρου βάρους της κατασκευής έξω από την επιφάνεια στήριξής της, λόγω του βάρους των πηνίων των cross-over αντιμετωπίστηκε με τοποθέτηση αντίβαρου στο εμπρός και κάτω μέρος της κατασκευής. Μηχανουργικά προβλήματα εφαρμογής που προέκυψαν κατά την τοποθέτηση του τμήματος των εποπτικών οργάνων επιλύθηκαν με την βοήθεια των μηχανουργικών εργαλείων. Πρόβλημα επίδρασης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων του πομπού στα Vu meter των εισόδων αντιμετωπίστηκε γειώνοντας το αλουμινένιο πλαίσιο στήριξης του plexy glass της κεκλιμένης επιφάνειας. 10

11 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΟΥ ΡΑΔΙΟΦΩΝΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο : ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΟΥ ΡΑΔΙΟΦΩΝΟΥ Η αρχή της ανακάλυψης του ραδιοφώνου, όπως το γνωρίζουμε σήμερα, ξεκινά από την ανακάλυψη των σημάτων Μορς, την ευρεία διάδοσή τους και από την ανάγκη να μεταδοθούν ασύρματα. Η ανάπτυξη του εμπορίου και της ναυτιλίας έκανε επιτακτική την ανάγκη ανάπτυξης ασύρματων συστημάτων επικοινωνίας. Ο F.B.Morse, ήταν ένας αμερικανός καλλιτέχνης και ερευνητής, ο οποίος ανακάλυψε το πρώτο ηλεκτρομαγνητικό τηλεγραφικό σύστημα. Τον Οκτώβριο του 1832 ο Morse επέστρεφε στην Αμερική από την Αγγλία. Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού, γνώρισε τον Charles Thomas Jackson, έναν εκκεντρικό γιατρό και ερευνητή, με τον οποίο συζητούσε για τον ηλεκτρομαγνητισμό (δημιουργία φαινομένου μαγνητισμού από ηλεκτρισμό). Ο Jackson ήταν σίγουρος ότι ένας ηλεκτρικός παλμός μπορεί να μεταφερθεί αυτούσιος σε πολύ μεγάλες αποστάσεις. Αυτή ήταν αφορμή για να ξεκινήσει να σκέφτεται ο Morse ότι αν ισχύει η άποψη του Jackson, τότε υπάρχει η δυνατότητα ανίχνευσης του παλμού σε οποιοδήποτε σημείο του κυκλώματος, γεγονός το οποίο σημαίνει ότι μπορεί να μεταδοθεί και οποιαδήποτε πληροφορία σε όποιο σημείο θέλουμε, ενός κυκλώματος με καλώδιο. Παρά το γεγονός ότι ο Morse ήταν καθηγητής τέχνης στο πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης, ο τηλέγραφος και οι εφαρμογές του δεν σταμάτησαν ποτέ να τον απασχολούν. Γενικά, τον ενδιέφεραν οι εφευρέσεις και η έρευνα. Για παράδειγμα είχε βοηθήσει έναν φίλο του ερευνητή να κρυπτογραφήσει τα σχέδια και το κείμενο μιας εφεύρεσής του, για να μην του την κλέψουν. Έδινε συχνά διαλέξεις για τον ηλεκτρισμό και τις ιδιότητές του και το 1832 έφτιαξε ένα σκαρίφημα των τριών βασικών στοιχείων του κυκλώματος του τηλέγραφου: τον πομπό, ο οποίος άνοιγε και έκλεινε το ηλεκτρικό κύκλωμα, τον δέκτη, ο οποίος χρησιμοποιούσε έναν ηλεκτρομαγνήτη, για να καταγράφει το σήμα, και τον κώδικα, ο οποίος μετέφραζε τα γράμματα και τα νούμερα σε σήμα. Μέχρι τον Ιανουάριο του 1836 κατάφερε να φτιάξει ένα μοντέλο το οποίο λειτουργούσε. Το παρουσίασε σε έναν φίλο του, ο οποίος τον βοήθησε στην μελέτη των πρόσφατων ανακαλύψεων για τον ηλεκτρομαγνητισμό, ειδικότερα για την μελέτη του αμερικάνου φυσικού Joseph Henry πάνω στην ενέργεια. Αποτέλεσμα αυτής της μελέτης ήταν η βελτίωση και αναβάθμιση της συσκευής του Morse. Τον Οκτώβριο του 1837 ο Morse συνεργάστηκε με τον Alfred Vail, ο οποίος τον βοήθησε και οικονομικά αλλά και προσφέροντας τις γνώσεις του ως μηχανικός. Έκαναν αίτηση για να κατοχυρώσουν την εφεύρεση τους, αλλά μέχρι το 1843 η επιτροπή αμφέβαλε αν έπρεπε να κατοχυρώσουν την πατέντα, μέχρις ότου το Κογκρέσο αποφασίζει να χρηματοδοτήσει με τριάντα 11

12 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΟΥ ΡΑΔΙΟΦΩΝΟΥ χιλιάδες δολάρια (ποσό υπέρογκο για τα δεδομένα της εποχής) την δημιουργία μιας πειραματικής γραμμής μεταξύ του Καπιτωλίου και το Maryland. Σε αυτήν την γραμμή μεταδόθηκε το περίφημο μήνυμα του Morse, What hath God wrouth, θέλοντας να μεταδώσει What had God made (Αυτό που έφτιαξε ο Θεός). Ο Morse ήθελε να πουλήσει τα δικαιώματα της εφεύρεσης στην κυβέρνηση των Ηνωμένων Πολιτειών για εκατό χιλιάδες δολάρια, αλλά η διστακτικότητα του Κογκρέσου και η απληστία του Morse ναυάγησαν τα σχέδια πώλησης των δικαιωμάτων. Έτσι, ο Morse ξεκίνησε μια εταιρεία παραγωγής τηλέγραφου και άρχισε να ζει μια ζωή πλούτου και διασημότητας, μέχρι τον θάνατό του τον Απρίλιο του Ο φυσικός James Clerk Maxwell εντυπωσιάστηκε από την μελέτη του Faraday πάνω στον ηλεκτρομαγνητισμό. O Faraday ανακάλυψε ότι αν τροφοδοτήσουμε με ισχύ επαγωγείς τυλιγμένους σε μαγνήτες, τότε έχουμε ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα. Ο Maxwell μελετώντας την ανακάλυψη του Faraday, ανακάλυψε ότι η συμπεριφορά που έχει η ισχύς η οποία ρέει στους επαγωγείς είναι παρόμοια με την συμπεριφορά των υγρών που ρέουν σε έναν σωλήνα. Έτσι, το 1855 ο Maxwell δημοσιοποίησε μια εργασία η οποία βασιζόταν στην ιδέα του Faraday και το 1861 ανέπτυξε ένα υποθετικό υγρό μέσο μεταφοράς, το οποίο μπορούσε να μεταφέρει ηλεκτρικά και μαγνητικά σήματα.ο Maxwell υπέθεσε ότι αν το υγρό μέσο είναι ελαστικό και του δώσουμε φορτίο τότε θα δημιουργηθούν κύματα τα οποία θα ταξιδέψουν στο μέσο μεταφοράς. Οι Γερμανοί φυσικοί Friedrich Kohlrausch και Wilhelm Weber υπολόγισαν ότι αυτά τα κύματα έχουν την ταχύτητα του φωτός. Έτσι, ο Maxwell το 1873 δημοσίευσε την μελέτη Treatise on Electricity and Magnetism. Το 1888 ο Γερμανός φυσικός Heinrich Hertz προχώρησε στην ανακάλυψη των ραδιοκυμάτων. Κατάφερε να παραγάγει μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με πολύ μεγάλο μήκος κύματος, επιβεβαιώνοντας την θεωρία του Maxwell. Ο Hertz χρησιμοποίησε ένα πηνίο με πολύ μεγάλη τάση, έναν πυκνωτή και 2 σφαίρες, διαμέτρου 2 cm, σε διάταξη τέτοια ώστε να δημιουργηθεί διάκενο ηλεκτρικού σπινθήρα. Η συχνότητα του σπινθήρα εξαρτιόταν από την χωρητικότητα του πυκνωτή και το πηνίο που χρησιμοποιούνταν. Ο πομπός ραδιοκυμάτων του Hertz είναι ουσιαστικά ένας ταλαντωτής LC. 12

13 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΟΥ ΡΑΔΙΟΦΩΝΟΥ Ο Hertz για να αποδείξει ότι κατάφερε να δημιουργήσει ραδιοκύματα έπρεπε να ανακαλύψει κι έναν δέκτη, ο οποίος θα λάμβανε τα ραδιοκύματα. Έτσι, χρησιμοποίησε ένα κομμάτι χάλκινου καλωδίου πάχους 1 mm, με το οποίο είχε σχηματίσει καμπύλη 7,5 cm. Στις άκρες του καλωδίου υπήρχαν 2 μεταλλικές σφαίρες παρόμοιες με αυτές του πομπού. Ως εκ τούτου, όταν στα άκρα του πομπού δημιουργούνταν τάση, ο δέκτης τους ανίχνευε δημιουργώντας παρόμοιους σπινθηρισμούς. Η συσκευή παρουσιάστηκε για πρώτη φορά στους φοιτητές του πανεπιστημίου, του οποίου δίδασκε ο Hertz, και όταν ρωτήθηκε πού θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί, τότε ανασήκωσε τους ώμους και απάντησε «ίσως και πουθενά». Δεν μπορούσε να φανταστεί ότι η κατασκευή του ήταν η αρχή για την δημιουργία της κεραίας. Τα κύματα αυτά ονομάστηκαν Ερτζιανά προς τιμή του. Από το 1842 που ο Morse δημιούργησε τον τηλέγραφο, πολλοί ερευνητές, ανάμεσα σε αυτούς ο Bell και ο Edison, προσπάθησαν να δημιουργήσουν τον ασύρματο τηλέγραφο και την ασύρματη τηλεφωνία χωρίς επιτυχία και οι περισσότεροι εγκατέλειψαν τις προσπάθειές τους. O Ιταλός Guglielmo Marconi, εντυπωσιασμένος από την ανακάλυψη του Hertz, άρχισε να την μελετά εκτενώς και να προσπαθεί να την αναπτύξει. Ο Marconi συνειδητοποίησε ότι αν μπορούν να εκπέμψουν ραδιοκύματα σε μεγάλες αποστάσεις, τότε μπορεί να εφευρεθεί ο ασύρματος τηλέγραφος. Έτσι ο Marconi ξεκίνησε τα πειράματα. Το 1894 κατάφερε να μεταδώσει και να λάβει μηνύματα σε απόσταση 100m και μέσα σε ένα χρόνο μεγάλωσε την απόσταση στα 2 χιλιόμετρα. Έτσι, ήρθε σε επαφή με το ιταλικό υπουργείο επικοινωνιών, ενημερώνοντάς τους για το πείραμά του, αλλά το ιταλικό υπουργείο δεν ενδιαφέρθηκε για το πείραμά του. Ο Marconi κατάφερε να έρθει σε επαφή με την διεύθυνση των Βρετανικών ταχυδρομείων, όπου τελικά κανόνισαν το 1896 μια επίδειξη της συσκευής στα κεντρικά γραφεία των ταχυδρομείων. Το σήμα ανιχνεύθηκε σε απόσταση 2.5 km και μετά από λίγους μήνες, η απόσταση αυξήθηκε στα 12Km. Το 1897 κατοχύρωσε την ανακάλυψη και ίδρυσε την εταιρεία ασύρματου τηλέγραφου, της οποίας η πρώτη εργασία ήταν να καταφέρει την μετάδοση και την λήψη πάνω από το νερό. Αυξάνοντας συνεχώς την απόσταση μετάδοσης, στις 16 Δεκεμβρίου του 1901, ο παγκόσμιος ημερήσιος τύπος έγραφε για το γεγονός της χρονιάς. «Ο Guglielmo Marconi είχε καταφέρει να στείλει ένα τηλεγραφικό μήνυμα από την Κορνουάλλη της Αγγλίας στην Αμερική και συγκεκριμένα στο Λαμπραντόρ». Και το εντυπωσιακό ήταν ότι το κατάφερε παρόλο που τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαδίδονται ευθύγραμμα, ενώ ο Ατλαντικός ωκεανός παρουσιάζει τη γνωστή καμπυλότητα του Πλανήτη. Παράλληλα ο Marconi άρχισε να εργάζεται στην ανάπτυξη ρυθμιζόμενων κυκλωμάτων, έτσι ώστε να λαμβάνουν σήματα με την συχνότητα που ενδιαφέρει τον παραλήπτη, όταν υπάρχουν πολλά σήματα στον αέρα σηματοδοτώντας την αρχή του ραδιοφώνου όπως το γνωρίζουμε σήμερα. 13

14 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΟΥ ΡΑΔΙΟΦΩΝΟΥ Όλη αυτήν την περίοδο, η ασύρματη επικοινωνία ελεγχόταν αυστηρά και μόνο από τα ταχυδρομεία. Ήταν πολύ απλό να αποκτήσει κάποιος έναν δέκτη και την ειδική άδεια να τον χρησιμοποιεί, αλλά ήταν εξαιρετικά δύσκολο να αποκτήσει κάποιος άδεια για να εκπέμπει. Το Βασιλικό ταχυδρομείο έδινε άδεια μόνο σε εκείνους που είχαν πιστοποιημένες γνώσεις χειρισμού του πομπού να είναι διπλωματούχοι μηχανικοί. Η ισχύς του πομπού ήταν περιορισμένη στα 10W και η χρήση του περιοριζόταν μόνο για ερευνητικό σκοπό ή για κάτι που θα εξυπηρετούσε το ευρύ κοινό. Ωστόσο υπήρχαν αρκετοί ερασιτέχνες που ασχολήθηκαν με την ραδιοφωνία εκείνη την περίοδο παρά τις απαγορεύσεις και μάλιστα κάποιοι από αυτούς έγιναν και πολύ γνωστοί. Ένας διάσημος ερασιτέχνης ήταν ο J.Waine, ο οποίος άρχισε να εκπέμπει το 1898 κι έγινε διάσημος όταν έλαβε ένα σήμα S.O.S από ένα πλοίο και σώθηκαν πολλές ζωές. Ο Waine είχε εμμονή με την ραδιοφωνία και ηχογραφούσε εκπεμπόμενα μηνύματα από σχεδόν όλο τον κόσμο. Σχεδίασε μόνος του τον πομπό και τον δέκτη και μάλιστα ο δέκτης ήταν εξαιρετικά ευαίσθητος για τα δεδομένα της εποχής. Ο Waine δεν ήταν ποτέ ευχαριστημένος και συνεχώς βελτίωνε την απόδοσή του. Ο κήπος του είχε καλώδια συνολικού μήκους 1Km και το σαλόνι του το είχε μετατρέψει σε σταθμό μετάδοσης. Το σήμα του το είχε ονομάσει ZAX. Το πρόβλημα της συσκευής του Marconi είναι ότι έστελνε μόνο σήματα. Η μετάδοση της φωνής, όπως γνωρίζουμε σήμερα, κατορθώθηκε το 1921, και το 1922 ο Marconi παρουσίασε την μετάδοση βραχέων κυμάτων. Ωστόσο, δεν είναι ξεκάθαρο το ποιος ανακάλυψε την μετάδοση φωνής. Ο Marconi 4 χρόνια πριν άρχισε να πειραματίζεται με τον ασύρματο τηλέγραφο, Σέρβος φυσικός N.Tesla, ανέπτυξε ένα θεωρητικό μοντέλου του ραδιοφώνου. Ο Tesla ξεκίνησε δικαστική διαμάχη με τον Marconi και τελικά την έχασε το Όμως το 1943 το ανώτατο δικαστήριο των Ηνωμένων Πολιτειών αναθεώρησε την απόφαση και αναγνώρισε ότι ο N.Tesla ήταν ο εφευρέτης του ραδιοφώνου παρά το γεγονός ότι δεν κατάφερε να φτιάξει ένα ραδιόφωνο το οποίο λειτουργούσε. Ωστόσο, παρά τις δικαστικές διαμάχες και την τελική απόφαση του ανώτατου δικαστηρίου, υπάρχουν αρκετοί οι οποίοι διεκδίκησαν τον τίτλο του εφευρέτη του ραδιοφώνου. Ένας Ινδός επιστήμονας ο J.C Bose παρουσίασε την ραδιοφωνική μετάδοση το 1896 στην Καλκούτα μπροστά στον βρετανό κυβερνήτη της εποχής. Η μετάδοση έγινε σε απόσταση 2 Km, μεταξύ 2 πανεπιστημίων. Ο Bose επανέλαβε την επίδειξη στο Λονδίνο το 1899, μπροστά στον L.Rayleigh (κατόχου Νόμπελ Φυσικής), J.A Fleming (Καθηγητή στο πανεπιστήμιο του Λονδίνου και αργότερα σύμβουλος στην εταιρεία του Marconi) και του L.Lister (Προέδρου της βασιλικής επιτροπής). Αποτέλεσμα της επίδειξης ήταν να προσφέρουν στον Bose θέση καθηγητή στο πανεπιστήμιο του Cambridge αλλά τελικά την αρνήθηκε. Ο Bose είχε λύσει το πρόβλημα του Hertz, ο οποίος δεν μπορούσε να διαπεράσει φυσικά εμπόδια, όπως τοίχους βουνά και νερό. Ο Marconi ήταν παρών στην συνεδρίαση της βασιλικής επιτροπής μαζί με τον Bose και θεωρείται ότι έκλεψε το τετράδιο σημειώσεων του Bose, το οποίο περιείχε τα σχέδια για την μετάδοση της φωνής. Ο μηχανισμός αναπαραγωγής της φωνής που 14

15 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ ΤΟΥ ΡΑΔΙΟΦΩΝΟΥ χρησιμοποίησε ο Marconi ήταν ακριβές αντίγραφο του Bose και ο Marconi δεν μπορούσε να εξηγήσει την λειτουργία και τον σχεδιασμό της συσκευής. Υποστήριξε ότι ένας Ιταλός μηχανικός του ναυτικού, ο Solari, σχεδίασε την συσκευή, αλλά ο Solari το αρνήθηκε. Ο Marconi τότε άρχισε να αναφέρει διάφορά ονόματα μηχανικών, αλλά κανείς από αυτούς δεν το παραδέχτηκε. Ο Bose δεν είχε πάει να κατοχυρώσει την εφεύρεσή του, γιατί υποστήριζε την ελεύθερη διακίνηση της γνώσης και των επιστημονικών ανακαλύψεων. Ένας αμερικανός φίλος του όμως τον πίεσε και τελικά, έκανε αίτηση κατοχύρωσης το Του απονεμήθηκε βραβείο από την επιτροπή ευρεσιτεχνιών των Ηνωμένων Πολιτειών, αλλά μέχρι εκείνη την περίοδο, ο Marconi ήταν ήδη διεθνώς αναγνωρισμένος. Υπάρχει μια έντονη φήμη ότι ο N.B.Stubblefield, ένας αγρότης από το Murray του Kentucky, κατάφερε να πραγματοποιήσει μετάδοση φωνής 4 χρόνια πριν ο Marconi μεταδώσει ραδιοφωνικά σήματα. Η ιστορία Stubblefield έχει πολύ ενδιαφέρον, καθώς το 1892 μη γνωρίζοντας τις ανακαλύψεις και την πρόοδο των ασύρματων εφευρέσεων, δημιούργησε ένα ασύρματο τηλέφωνο και το παρουσίασε σε έναν φίλο του και μερικά χρόνια αργότερα δημιούργησε μια πολύ εξελιγμένη συσκευή που χρησιμοποιούσε τον αέρα ή το νερό σαν μέσο μεταφοράς, δηλαδή χρησιμοποιούσε φυσικά μέσα μεταφοράς. Ο Stubblefield, παρουσίασε την εφεύρεσή του στον τύπο την πρωτοχρονιά του 1902 και προκάλεσε το κυβερνητικό ενδιαφέρον, έτσι η κυβέρνηση κανόνισε να γίνει μια επίδειξη στην Washington, όπου εκεί πραγματοποίησε επικοινωνία καραβιού - στεριάς και η κυβέρνηση του έκανε προσφορά σε χρήματα και μετοχές για να του αγοράσει τα δικαιώματα της συσκευής, αλλά μια αποτυχημένη επίδειξη στα γραφεία της κρατικής εταιρείας τηλεφωνίας ναυάγησε την αγορά των δικαιωμάτων. Έτσι, ο Stubblefield γύρισε στην φάρμα του και άρχισε να δουλεύει πάνω στην συσκευή του, έτσι ώστε να χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και όχι φυσικά μέσα μεταφοράς. Έφτιαξε ένα πρωτότυπο και το 1907 έκανε αίτηση για κατοχύρωση της πατέντας, αλλά η επιτροπή την απέρριψε, γιατί θεώρησε ότι απλά αναπαρήγαγε πατέντες οι οποίες είχαν κατοχυρωθεί από το Έκανε ένσταση και απέδειξε ότι ήταν καινούρια πατέντα το 1908, αλλά ήδη είχε θεωρηθεί ξεπερασμένη τεχνολογία και δεν υπήρχε εμπορικό ενδιαφέρον. Μετά τον θάνατο του Stubblefield το 1928 ο εμπορικός σύλλογος του Murray, έχρισε την πόλη ως την γενέτειρα του ραδιοφώνου. Όμως οι ιστορικοί και η επιτροπή κατοχύρωσης ευρεσιτεχνιών, συμφωνούν στο γεγονός ότι συνέβαλε στην εξέλιξη του ραδιοφώνου αλλά η δική του εφεύρεση δεν είχε καμία σχέση με το ραδιόφωνο. 15

16 ΕΚΠΟΜΠΗ ΚΑΙ ΛΗΨΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο : ΕΚΠΟΜΠΗ ΚΑΙ ΛΗΨΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ 3.1 Γενικά Για την διάδοση και την λήψη των ραδιοκυμάτων χρησιμοποιούνται ένας πομπός και ένας δέκτης. Ένα ραδιοκύμα λειτουργεί ως φέρον ενός σήματος που περιέχει πληροφορία. Η πληροφορία αυτή μπορεί να έχει κωδικοποιηθεί απευθείας στο κύμα μέσω περιοδικών διακοπών της μετάδοσής του, όπως στον παλιό τηλέγραφο (π.χ. κώδικας Morse) ή να αποτυπωθεί στο κύμα μέσω της διαδικασίας που λέγεται διαμόρφωση. Η ακριβής πληροφορία σε ένα διαμορφωμένο σήμα περιέχεται στις πλευρικές μπάντες συχνοτήτων, δηλαδή στις συχνότητες που έχουν προστεθεί στο φέρον κύμα παρά στο ίδιο το φέρον καθαυτό. Οι δύο πιο συνηθισμένοι τύποι αναλογικής διαμόρφωσης που χρησιμοποιούνται στη μετάδοση ραδιοφωνικού σήματος είναι η διαμόρφωση πλάτους (amplitude modulation AM) και η διαμόρφωση συχνότητας (frequency modulation FM). Η διαμόρφωση πλάτους ΑΜ είναι η παλαιότερη μέθοδος εκπομπής σήματος, ενώ η διαμόρφωση συχνότητας FM ελαχιστοποιεί το θόρυβο και παρέχει μεγαλύτερη πιστότητα από την διαμόρφωση πλάτους. Και η διαμόρφωση ΑΜ όσο και η FM είναι αναλογικά συστήματα μετάδοσης, το οποίο σημαίνει ότι επεξεργάζονται τα ηχητικά κύματα ως συνεχώς μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά σήματα. Από την άλλη στο ψηφιακό σύστημα μετάδοσης ραδιοφώνου τα σήματα διαδίδονται ως διακριτοί παλμοί τάσης, δηλαδή πριν από την μετάδοση ένα αναλογικό ακουστικό σήμα μετατρέπεται σε ψηφιακό και το οποίο στη συνέχεια μπορεί να μεταδοθεί στο φάσμα συχνοτήτων ΑΜ ή FM. Το ψηφιακό σήμα προσφέρει καλύτερη ποιότητα λήψης και στις δύο μπάντες συχνοτήτων. Στην συνηθέστερη μορφή του ένα ραδιοφωνικό σήμα χρησιμοποιείται για την μετάδοση φωνής και μουσικής (Χονδρογιάννης, & Τσαμούταλος 1997). Οι ήχοι μετατρέπονται σε ηλεκτρικά σήματα μέσω μικροφώνου, ενισχύονται και χρησιμοποιούνται για να διαμορφώσουν ένα φέρον κύμα το οποίο έχει παραχθεί από ένα κύκλωμα ταλαντωτή (oscillator) μέσω στον πομπό. Το διαμορφωμένο φέρον ενισχύεται επίσης και εφαρμόζεται σε μια κεραία, η οποία μετατρέπει τα ηλεκτρικά σήματα σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα για εκπομπή στο χώρο. Τα κύματα αυτά μεταδίδονται με την ταχύτητα του φωτός όχι μόνο μέσω της οπτικής ευθείας (line of sight) αλλά και μέσω ανακλάσεων. Οι κεραίες λήψης λαμβάνουν μέρος αυτής της ακτινοβολίας, την ξαναμετατρέπουν σε ηλεκτρικά σήματα και τα παρέχουν στο δέκτη. Το πιο αποδοτικό και συνηθισμένο κύκλωμα για επιλογή και ενίσχυση ραδιοσυχνοτήτων, που χρησιμοποιείται σε δέκτες ραδιοφώνων είναι το υπερετερόδυνο. Στο σύστημα αυτό, τα εισερχόμενα σήματα, μαζί με ένα σήμα από τον τοπικό ταλαντωτή παράγουν ενδιάμεσες συχνότητες (intermediate frequencies IF) οι οποίες είναι ίσες με το αριθμητικό άθροισμα και τη διαφορά της συχνότητας του εισερχόμενου σήματος και της 16

17 ΕΚΠΟΜΠΗ ΚΑΙ ΛΗΨΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ συχνότητας του τοπικού ταλαντωτή. Μία από τις συχνότητες αυτές εφαρμόζεται σε έναν ενισχυτή. Επειδή ο ενισχυτής IF λειτουργεί σε μία συχνότητα, την ενδιάμεση συχνότητα IF, μπορεί να κατασκευαστεί για βέλτιστη επιλεκτικότητα και κέρδος. Όταν τα εισερχόμενα σήματα είναι πάνω από το κατώφλι ευαισθησίας του δέκτη και αν ο δέκτης είναι συντονισμένος στη συχνότητα του σήματος, ενισχύει το σήμα και το τροφοδοτεί σε κυκλώματα τα οποία το αποδιαμορφώνουν. Υπάρχουν συγκεκριμένες διαφορές μεταξύ δεκτών AM και FM. Στη μετάδοση σήματος AM το φέρον είναι σταθερό σε συχνότητα και μεταβάλλεται σε πλάτος ανάλογα με τους ήχους που λαμβάνονται από το μικρόφωνο. Στη μετάδοση σήματος FM το φέρον είναι σταθερό σε πλάτος και μεταβάλλεται σε συχνότητα. Επειδή ο θόρυβος ο οποίος επηρεάζει τα ραδιοφωνικά σήματα εκδηλώνεται κυρίως, όμως όχι τελείως, με διακυμάνσεις πλάτους, οι δέκτες FM ευρείας ζώνης είναι εκ φύσεως λιγότερο ευαίσθητοι στο θόρυβο. Η μετάδοση σημάτων FM χρησιμοποιείται και στα ηχητικά σήματα της αναλογικής τηλεόρασης. 3.2 Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα και η διάδοσή του Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι ταλαντώσεις του ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου που μεταδίδονται στον ελεύθερο χώρο με την ταχύτητα του φωτός (c= ± 300 m/sec ή με προσέγγιση m/sec). Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα χαρακτηρίζεται από δύο βασικά μεγέθη (Παπακίτσου, 1997): την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου Ε και την ένταση του μαγνητικού πεδίου Η. Το ηλεκτρικό και το μαγνητικό πεδίο είναι κάθετα τόσο μεταξύ τους όσο και με τη διεύθυνση διάδοσης τους κύματος. Σχήμα 3.1. Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα στον ελεύθερο χώρο. Αυτή είναι μια θεώρηση που πρακτικά δεν μπορεί να ελεγχθεί, αφού τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι μη ορατά. Ωστόσο, η θεώρηση αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη της συμπεριφοράς των κυμάτων κατά τα φαινόμενα της ανάκλασης της διάθλασης και της περίθλασης. Η χωρική απόσταση ανάμεσα σε δύο μέγιστα ή ελάχιστα για τα δύο πεδία (τα οποία είναι σε συμφωνία φάσης σε ένα επίπεδο κύμα) ονομάζεται μήκος κύματος λ. Μετριέται σε μέτρα (m), αν και εξίσου χρήσιμες υποδιαιρέσεις είναι το cm (10-2 m), το mm (10-3 m), το μm (10-6 m) και το nm (10-9 m). Το μήκος κύματος δίνεται από τη σχέση: όπου το λ μετριέται σε m, η συχνότητα f σε Hz και c η ταχύτητα του φωτός στο κενό. Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα μπορεί να εκπέμπεται σε ένα μεγάλο φάσμα συχνοτήτων. Στο παρακάτω σχήμα (Έξαρχος, 2008) φαίνεται η κατανομή των συχνοτήτων εκπομπής. 17

18 ΕΚΠΟΜΠΗ ΚΑΙ ΛΗΨΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ Σχήμα 3.2. Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα και ονοματολογία. Το τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που χρησιμοποιείται για τη διάδοση των ραδιοκυμάτων βρίσκεται μεταξύ των συχνοτήτων 10kHz και 100GHz με μήκη κύματος από km μέχρι 1mm. Οι συχνότητες που ενδιαφέρουν για τη διάδοση σήματος ραδιοφωνίας και τηλεόρασης είναι στις πολύ υψηλές συχνότητες VHF (Very High Frequency) MHz και στις εξαιρετικά υψηλές συχνότητες UHF (Ultra High Frequency) MHz. Οι συχνότητες που χρησιμοποιούνται στη ραδιοφωνία FM (88-108MHz) ανήκουν στη ζώνη συχνοτήτων VHF. ELF (300Hz-3kHz): Δεν έχει εκχωρηθεί πουθενά. Αξιοποιείται ιδιαίτερα για αποστολή σημάτων Μορς. Εδώ ακόμα ανήκει ένα τμήμα των ακουστικών συχνοτήτων, μια που το ανθρώπινο αυτί ακούει από τα 20 Ηz μέχρι περίπου τα 15-20kHz. VLF (3kHz-30kHz): Εδώ βρίσκεται το υπόλοιπο μέρος των ακουστικών συχνοτήτων που εκτείνεται ως τα 20kHz, όπως επίσης έχει εκχωρηθεί κυρίως στη ραδιοπλοήγηση και στις θαλάσσιες επικοινωνίες (κυρίως στα υποβρύχια). LF (30kHz-300kHz): Εδώ συναντάμε το ραδιόφωνο ΑΜ (μακρά κύματα), ένα μικρό μέρος εφαρμογών ραδιο-ερασιτεχνών και ραδιοπλοήγηση. MF (300kHz-3MHz): Είναι αφιερωμένο στο ραδιόφωνο ΑΜ (526,5-1606,5kHz), στη ραδιοναυτιλία και σε ραδιο-ερασιτέχνες, αλλά και σε διάφορες άλλες εφαρμογές. HF (3MHz-30MHz): Στο τμήμα αυτό, έχουμε τις ραδιοφωνικές εκπομπές βραχέων, μία ζώνη εξυπηρέτησης ISM (Industrial-Science-Mechanical, Βιομηχανική-Επιστημονική-Μηχανική), χαρακτηριστικό στοιχείο της οποίας είναι ότι η χρήση τους δεν προϋποθέτει κατοχή αντίστοιχης άδειας, και η ευρωπαϊκή ζώνη CB (Citizen Band-27ΜΗz, αστική ζώνη) ή ζώνη των 11 μέτρων, όπου βρίσκουμε εδώ τους γνωστούς χρήστες των οδηγών ταξί και φορτηγών. VHF (30MHz-300MHz): Στην αρχή συναντάμε μία ζώνη ISM, 2 ζώνες ραδιο-ερασιτεχνών, το ραδιόφωνο FM (87,5MHz-108MHz), τους εν τροχιά μετεωρολογικούς δορυφόρους (137ΜΗz), όπως επίσης και τη ζώνη 3 της τηλεόρασης VHF. UHF (300MHz-1,2GHz): Εδώ απαντώνται τα ραντάρ πλοίων και ακτών, κάποιες συχνότητες ραδιο-ερασιτεχνών, η UHF τηλεόραση ( MHz), η αεροναυτιλία, τα 433MHz (ISM, SRD, LPD), και το GSM-900 δίκτυο (κινητή τηλεφωνία στα 876,1-958,9MHz) κ.λπ. 18

19 ΕΚΠΟΜΠΗ ΚΑΙ ΛΗΨΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ SHF (1,2GHz-30GHz): Περιλαμβάνει τους γεωστατικούς μετεωρολογικούς δορυφόρους, WLAN, WiFi, Bluetooth (2,4-2,5GHz), σύστημα Galileo (υπολογισμός στίγματος στη γη), το δίκτυο GSM-1800, ραδιο-ερασιτέχνες (10ΜΗz), φούρνους μικροκυμάτων (2,450GHz), UMTS, RFID και σταθερές συνδέσεις με δορυφόρους. Τα ηλεκτρομαγνητικά σήματα με συχνότητα πάνω από 300GHz δεν αναφέρονται πλέον ως ραδιο-σήματα, αλλά ως υπέρυθρες ακτίνες. Χρησιμοποιούνται σε ειδικούς τύπους επικοινωνιών, στα TV remote control-τv κινητοί πομποί ελέγχου (όπου αποστέλλονται υπέρυθρες προς τον τηλεοπτικό δέκτη) και έχει παρόμοιες ιδιότητες με το φως. Ακριβώς πάνω από την περιοχή των υπερύθρων, βρίσκεται το οπτικό φάσμα (οι συχνότητες δηλαδή που γίνονται αντιληπτές με γυμνό οφθαλμό), που συναντώνται σε διάφορες εφαρμογές laser, κ.λπ. Τέλος, φορείς των υψηλότερων συχνοτήτων είναι οι ακτίνες-χ, οι ακτίνες-γ και η κοσμική ακτινοβολία. Στη διάδοση σημάτων σ αυτές τις ζώνες συχνοτήτων υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους το σήμα φτάνει από τον σταθμό εκπομπής στην κεραία του δέκτη. Οι αποστάσεις που μπορεί να καλύψει το σήμα μπορούν να φτάσουν σε απόσταση ακόμα και εκατοντάδων ή και χιλιάδων χιλιομέτρων, ανάλογα με τη διαδρομή που θα ακολουθήσει το σήμα. Το κύμα επιφανείας (Παπακίτσου, 1997) διαδίδεται από την κεραία εκπομπής παραμένοντας σε επαφή με την επιφάνεια της γης. Το κύμα επιφανείας είναι κυρίως υπεύθυνο για την λήψη τοπικών σταθμών εκπομπής FM. Η ισχύς του ελαττώνεται γρήγορα με την απόσταση, επειδή η γη δεν είναι ιδιαίτερα καλός ηλεκτρικός αγωγός. Επίσης, η εξασθένηση του σήματος του κύματος επιφανείας αυξάνεται γρήγορα όσο αυξάνεται η συχνότητα του σήματος. Σε συχνότητες που χρησιμοποιούνται για τη διάδοση σημάτων ραδιοφωνίας FM και τηλεόρασης το κύμα επιφανείας είναι ουσιαστικά ανύπαρκτο και δεν επηρεάζει τη λήψη σημάτων ραδιοφωνίας FM και τηλεόρασης. Η λήψη τοπικών σημάτων FM και τηλεόρασης βασίζεται σχεδόν αποκλειστικά στην άλλη συνιστώσα του κύματος εδάφους, το κύμα χώρου. Η διαδρομή που ακολουθεί ένα σήμα που διαδίδεται ως κύμα χώρου είναι αυτή της οπτικής ευθείας (line-of-sight) μεταξύ των κεραιών πομπού και δέκτη. Η καμπυλότητα της γης είναι ο κύριος περιοριστικός παράγοντας για την μέγιστη απόσταση που μπορεί να φτάσει ένα σήμα το οποίο διαδίδεται ως κύμα χώρου. Σχήμα 3.3. Διάδοση κύματος επιφανείας(α-β) και χώρου (α-γ). Το κύμα χώρου ταξιδεύει από την κεραία εκπομπής μέχρι να φτάσει τον ορίζοντα. Πέρα από αυτό το σημείο, το κύμα χώρου εμποδίζεται από την ίδια τη γη και δεν είναι πλέον δυνατή η λήψη για 19

20 ΕΚΠΟΜΠΗ ΚΑΙ ΛΗΨΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ δέκτη που βρίσκεται στην επιφάνεια της γης. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ο οπτικός ορίζοντας και ο ορίζοντας ραδιοκύματος δεν ταυτίζονται. Το κύμα χώρου δεν διαδίδεται ακριβώς σε ευθεία, αλλά έχει μια ελαφριά καμπύλη τροχιά προς την επιφάνεια της γης επεκτείνοντας την πορεία του μακρύτερα από τον οπτικό ορίζοντα. Τα ραδιοφωνικά σήματα FM και τα τηλεοπτικά σήματα μπορούν να εξασθενήσουν και να ενισχυθούν από διάφορες ατέλειες στη διαδρομή. Λόφοι, κτίρια, δέντρα και άλλα φυσικά εμπόδια κατά μήκος της διαδρομής που διαδίδεται το σήμα, συχνά μειώνουν την απόσταση λήψης. Από την άλλη διάφορες ατμοσφαιρικές και ιονοσφαιρικές συνθήκες μπορούν να αυξήσουν την απόσταση λήψης. 3.3 Ο Πομπός Ο πομπός είναι μία ηλεκτρονική μονάδα, η οποία υποδέχεται το σήμα που περιέχει την προς μετάδοση πληροφορία και τη μετατρέπει σε ένα RF σήμα, το οποίο να είναι ικανό να εκπεμφθεί σε μεγάλες αποστάσεις. Κάθε RF πομπός εκτελεί τρεις πολύ βασικές λειτουργίες (Έξαρχος, 2008): Πρέπει να παράγει σήμα της επιθυμητής συχνότητας μέσα στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Είναι απαραίτητο να παρέχει κάποιας μορφής διαμόρφωση (modulation) στο εκπεμπόμενο σήμα, κάτι το οποίο συνεπάγεται ότι θα υπάρξει ένα φέρον στο κύκλωμα που θα τροποποιηθεί. Να προσδίδει μία ικανοποιητική ενίσχυση στο σήμα (αύξηση ισχύος του σήματος), με σκοπό τη διασφάλιση ενός επιπέδου (σήματος) αρκετά υψηλού, ώστε να μεταδίδεται στο μέγιστο της επιθυμητής απόστασης. Σχήμα 3.4. Γενικό διάγραμμα πομπού. Με βάση το γενικό δομικό διάγραμμα του πομπού, η διαδικασία της διαμόρφωσης οριοθετεί δύο λειτουργικά τμήματα (Ρήγας, & Τζιόλας 1989). Το ένα τμήμα αφορά την επεξεργασία του βασικού σήματος, που χαρακτηρίζεται από το φασματικό του περιεχόμενο και περιλαμβάνει: Τον αισθητήρα μετατροπής της πληροφορίας σε ηλεκτρικό σήμα. Την ενίσχυση του σήματος, που πραγματοποιείται σ ένα ή περισσότερα ενισχυτικά στάδια, ώστε το σήμα με κατάλληλο πλάτος και ισχύ να διαμορφώσει το φέρον. 20

21 ΕΚΠΟΜΠΗ ΚΑΙ ΛΗΨΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ Τη χρήση κατάλληλων φίλτρων, τα οποία οριοθετούν την απαραίτητη φασματική ζώνη του σήματος, ανάλογα με την εφαρμογή. Για παράδειγμα, στην ΑΜ ραδιοφωνία το σήμα περιορίζεται από μερικά Hz έως 5 khz. Στη ραδιοτηλεφωνία περιορίζεται από 300 Hz έως 3400 Hz. Το δεύτερο τμήμα περιλαμβάνει τη γεννήτρια (ταλαντωτή) του φέροντος σήματος υψηλής συχνότητας, τη διαμόρφωσή του και την ενίσχυση του διαμορφωμένου φέροντος, ώστε με μεγάλη ισχύ να οδεύσει προς το μέσο μετάδοσης. Η δημιουργία του φέροντος σήματος M(t) επιτυγχάνεται με πολλούς τρόπους. Χρησιμοποιούμε απλό αρμονικό ταλαντωτή, όταν ο πομπός προορίζεται να λειτουργήσει σε μία και μοναδική συχνότητα φέροντος, ή κύκλωμα σύνθεσης συχνότητας, όταν επιθυμούμε να έχουμε δυνατότητα προγραμματισμού της κεντρικής συχνότητας (f o ) του φέροντος. Τα κυκλώματα σύνθεσης συχνότητας είναι γνωστά και με το όνομα «κυκλώματα κλειδώματος φάσης» ή με τον αγγλικό όρο PLL (Phase Loop Locked). Το διαμορφωμένο φέρον στη συνέχεια πρέπει να ενισχυθεί σημαντικά. Αυτό γίνεται στο στάδιο (ή στα στάδια) Β του σχήματος που είναι επιλεκτικός ενισχυτής υψηλών συχνοτήτων. Πράγματι, μετά τη διαμόρφωση, το φάσμα του σήματος καταλαμβάνει τη ζώνη γύρω από την κεντρική συχνότητα εκπομπής f o και το εύρος της φασματικής ζώνης που προκύπτει διαφέρει από αυτό του βασικού σήματος. Ο ενισχυτής εξόδου πρέπει να ενισχύσει ομοιόμορφα όλες τις φασματικές ακτίνες του φέροντος. Στην περίπτωση της ΑΜ πολλές φορές το τελικό στάδιο ενίσχυσης το συναντούμε με διπλό ρόλο, του διαμορφωτή και του ενισχυτή ισχύος. Πολλές φορές, η τελική συχνότητα εκπομπής στην κεραία δεν είναι η συχνότητα του ταλαντωτή που χρησιμοποιήθηκε στο στάδιο της διαμόρφωσης. Αυτή η αλλαγή της συχνότητας, που από πρώτη άποψη δεν είναι απαραίτητη, έχει να κάνει με τις συνολικές ποιοτικές επιδόσεις του συστήματος εκπομπής. Γύρω από την κεραία εκπομπής έχουμε συνήθως πολύ μεγάλη ισχύ ηλεκτρομαγνητικού σήματος, που επηρεάζει όλο τον εξοπλισμό, δημιουργώντας αναδράσεις στα χαμηλής ισχύος ευαίσθητα τμήματα του εξοπλισμού, όπως είναι ο ταλαντωτής και ο διαμορφωτής. Έτσι, πριν τον τελικό ενισχυτή ισχύος, αλλάζουμε (με συγκεκριμένη διαδικασία) την τελική συχνότητα εκπομπής. Αυτή η αλλαγή (μετάθεση) συχνότητας δεν πρέπει να αλλοιώσει τη φασματική φυσιογνωμία του σήματος. Η απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια για τη λειτουργία των διατάξεων του πομπού χορηγείται από την πηγή τροφοδοσίας σταθεροποιημένης τάσης (Χονδρογιάννης, & Τσαμούταλος, 1997). Το γενικό δομικό διάγραμμα εξειδικεύεται και διαφοροποιείται με την εκάστοτε εφαρμογή, όπως ανάλογα με το αν πρόκειται για πομπό AM ή FM ή για εφαρμογή ραδιοφωνίας. 3.4 Διαμόρφωση συχνότητας (Frequency Modulation) Κατά τη διαδικασία διαμόρφωσης FΜ (Έξαρχος, 2008), είναι σημαντικό το γεγονός ότι το πλάτος του φέροντος (συνήθως ημιτονικό σήμα), σε αντίθεση με την ΑΜ, διατηρείται σταθερό, ενώ παράλληλα η συχνότητα του φέροντος μεταβάλλεται από το σήμα-φορέα της πληροφορίας. 21

22 ΕΚΠΟΜΠΗ ΚΑΙ ΛΗΨΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ Όσο το πλάτος του σήματος που περιέχει την πληροφορία μεταβάλλεται, η συχνότητα του φέροντος ακολουθεί τη μεταβολή αυτή σύμφωνα με ευθεία ή αντίστροφη αναλογία. Η ευθεία σχέση περιγράφεται ως εξής: Η αύξηση του πλάτους του προς διαμόρφωση (modulating) σήματος συνεπάγεται την αύξηση της συχνότητας φέροντος, ενώ η μείωση του πλάτους του προς διαμόρφωση (modulating) σήματος επιφέρει μείωση στη συχνότητα φέροντος. Στην αντίστροφη σχέση έχουμε το ακόλουθο: Όσο μειώνεται το πλάτος του προς διαμόρφωση (modulating) σήματος τόσο αυξάνεται η συχνότητα του φέροντος, ενώ η αύξηση του πλάτους του modulating σήματος θα αποφέρει μείωση της συχνότητας φέροντος. Σχήμα 3.5. Στάδια διαμόρφωσης σήματος FM. Το ποσό της μεταβολής της συχνότητας του φέροντος που ρυθμίζεται από το πλάτος του προς διαμόρφωση (modulating) σήματος, λέγεται συχνοτική παρέκκλιση (frequency deviation). Μέγιστη συχνοτική παρέκκλιση (maximum frequency deviation) επιτυγχάνεται στο μέγιστο του πλάτους του modulating σήματος. Ελάχιστη συχνοτική παρέκκλιση (minimum frequency deviation) επιτυγχάνεται στο ελάχιστο του πλάτους του modulating σήματος. Όταν το πλάτος του προς διαμόρφωση (modulating) σήματος είναι 0, τότε συχνότητα του φέροντος θα είναι η αρχική κεντρική του συχνότητα (που είχε παραχθεί από τον τοπικό ταλαντωτή). Η συχνότητα του φέροντος ορίζει πόσες φορές θα ελίσσεται πάνω και κάτω από την ονομαστική-κεντρική συχνότητα το δευτερόλεπτο, αυτό που αποκαλούμε ρυθμός συχνοτικής παρέκκλισης (frequency deviation rate). Παράδειγμα: Αν η συχνότητα του προς διαμόρφωση (modulating) σήματος είναι 100 Hz, τότε το φέρον ολισθαίνει πάνω και κάτω από την κεντρική συχνότητα 100 φορές το δευτερόλεπτο. Συνοψίζοντας, πρέπει να τονισθεί ότι η συχνότητα του προς διαμόρφωση (modulating) σήματος ορίζει ο ρυθμός συχνοτικής παρέκκλισης (frequency deviation rate), όμως δεν επηρεάζει κατά κανέναν τρόπο το ποσό του deviation, που είναι αυστηρά συνάρτηση του πλάτους του προς διαμόρφωση (modulating) σήματος. 22

23 ΕΚΠΟΜΠΗ ΚΑΙ ΛΗΨΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ Κάθε διαδικασία modulation παράγει πλευρικά σήματα (sidebands), δηλαδή παράπλευρες συχνότητες πάνω και κάτω από την κεντρική συχνότητα του φέροντος. Παράγονται, λοιπόν, το άθροισμα και η διαφορά φέροντος και του προς διαμόρφωση (modulating) σήματος, όπως επίσης και άπειρα ζεύγη-θεωρητικά-ανωτέρων και κατωτέρων πλευρικών σημάτων (sidebands). Συνήθως το φάσμα των sidebands του FM σήματος είναι μεγαλύτερο από εκείνο του ΑΜ σήματος. Παρόλ αυτά, αν και προκύπτουν από την FM διαδικασία άπειρα πλευρικά σήματα (sidebands), σημαντικά στη μεταφορά της πληροφορίας είναι μόνο αυτά με τα μεγαλύτερα πλάτη και ιδίως τα f c +f m και f c -f m. Τυπικά, οποιοδήποτε πλευρικό σήμα (sideband) με πλάτος μικρότερο του 1% του φέροντος θεωρείται ασήμαντο. Η συνηθέστερη εκπομπή ραδιοφωνικού σήματος είναι η εκπομπή σήματος FM, η οποία λειτουργεί στη μπάντα συχνοτήτων 87,5-108MHz. Το σήμα RF αποτελείται από τη φέρουσα συχνότητα διαμορφωμένη από το ηχητικό σήμα, το οποίο μεταδίδεται με μέγιστη απόκλιση συχνότητας ίση με: ±75 khz ή ±50 khz. Το ραδιοφωνικό σήμα FM προσφέρει ακουστικό εύρος από 30Hz έως 15kHz με στερεοφωνικό ήχο (Χονδρογιάννης, & Τσαμούταλος,1997). Η εκπομπή ραδιοφωνικού σήματος FM ήταν αρχικά μονοφωνική και αργότερα μετατράπηκε σε στερεοφωνική. Για να επιτευχθεί αυτό δημιουργήθηκε το σύστημα Zenith-GE pilot-tone multiplex system στις αρχές της δεκαετίας του Το σύστημα αυτό χρησιμοποιεί ειδική τεχνική ώστε να είναι συμβατό με τους μονοφωνικούς δέκτες και να αποφευχθεί η αντικατάσταση των προγενέστερων μονοφωνικών δεκτών. Η συμβατή αυτή τεχνική ήταν αναγκαία πριν εγκριθεί η χρήση της στερεοφωνικής εκπομπής σήματος FM. Γρήγορα παρατηρήθηκε ότι το σήμα Α+Β από δύο μικρόφωνα δίνει ένα διαβατό μονοφωνικό σήμα. Οπότε μεταδίδοντας το σήμα Α+Β οι μονοφωνικοί δέκτες δεν χάνουν κάποιο κομμάτι της πληροφορίας. Οι στερεοφωνικοί δέκτες όμως πρέπει με κάποιο τρόπο να αναπαράγουν τα σήματα Α και Β από το Α+Β. Η λύση στο πρόβλημα αυτό ήταν και η μετάδοση του σήματος Α-Β, πολυπλέκοντάς το στο κύριο φέρον και χρησιμοποιώντας το για να διαμορφωθεί ένα υποφέρον στα 38kHz. Η μέθοδος διαμόρφωσης που επιλέχθηκε είναι η διαμόρφωση διπλής πλευρικής ζώνης με καταπιεσμένο φέρον (Double-Sideband Suppressed Carrier DSBSC). Αφού και το ακουστικό εύρος είναι 15kHz, η κάτω πλευρική ζώνη του σήματος Α-Β είναι μεταξύ 23-38kHz. Τοποθετείται ακόμα ένα φέρον (pilot carrier) στα 19kHz, ώστε να μπορεί να πραγματοποιηθεί η ανάκτηση του σήματος Α-Β με τη σωστή φάση. Η συμβατότητα μεταξύ μονοφωνικών και στερεοφωνικών δεκτών ήταν καλή, επειδή το φέρον στα 19kHz και η κάτω πλευρική ζώνη του σήματος Α-Β μεταξύ 23-38kHz είναι πολύ υψηλές ακουστικές συχνότητες για τον άνθρωπο και δεν τις αντιλαμβάνεται, και οι περισσότεροι μονοφωνικοί δέκτες και ηχεία δεν τις αναπαράγουν ακουστικά. Οι σύγχρονοι σταθμοί ραδιοφώνου FM υποβάλλουν σε επεξεργασία το σήμα πριν το μεταδώσουν. Αρχικά, ένας ενισχυτής ρυθμίζει τα επίπεδα των σημάτων από το αριστερό και το δεξί κανάλι στην απαιτούμενη ένταση. Στο στάδιο αυτό, συνήθως, περιλαμβάνεται και κάποια 23

24 ΕΚΠΟΜΠΗ ΚΑΙ ΛΗΨΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ μορφή αυτόματου ελέγχου των επιπέδων του σήματος και συμπίεσης. Ο στερεοφωνικός κωδικοποιητής μετατρέπει τα σήματα από το δεξί (R) και το αριστερό (L) κανάλι στα (L+R)/2, (L- R)/2. Έπειτα τα πλέκει με ένα συγχρονισμένο σήμα στα 19 khz. Μπορούν, επίσης, να συνδυαστούν στο τελικό σήμα και σήματα RDS (Radio Data System) και SCA (Subsidiary Communications Authorisation channels). Ο διαμορφωτής υπερθέτει το σήμα στη συχνότητα του φέροντος. Στη συνέχεια, συγχρονίζει το σήμα με ενδεικτικές συχνότητες από μία σταθεροποιημένη πηγή. Τα στάδια αυτά συνθέτουν το διεγέρτη του πομπού FM. Τέλος, ενισχύεται το ασθενές σήμα από την έξοδο του διεγέρτη στο ισχυρό σήμα που τροφοδοτεί την κεραία του πομπού. Τα σχετικά πλάτη των διαφόρων συνιστωσών του πολυπλεγμένου στερεοφωνικού σήματος (τα οποία ανταποκρίνονται στη μέγιστη απόκλιση συχνότητας) είναι: Σήμα (L+R)/2: μέγιστη τιμή 90% (όταν τα σήματα L, R είναι ίσα και με ίδια φάση) Σήμα (L-R)/2: μέγιστη τιμή του αθροίσματος των πλατών των δύο πλευρικών ζωνών 90% (όταν τα L, R είναι ίσα και με αντίθετες φάσεις) Φέρον στα 19kHz: 8-10% Συμπιεσμένο υποφέρον στα 38kHz: μέγιστο υπόλοιπο πλάτους 1% Η σχετική φάση του πιλοτικού σήματος και του υποφέροντος είναι τέτοια ώστε όταν ο πομπός διαμορφώνεται από ένα πολυπλεγμένο σήμα στο οποίο το L είναι θετικό και το R=-L, το σήμα τέμνει τον άξονα του χρόνου με θετική κλίση κάθε φορά που το πιλοτικό σήμα έχει στιγμιαία τιμή μηδέν. Η ανοχή φάσης του πιλοτικού σήματος δεν πρέπει να ξεπερνάει τις ±3 0 από την κατάσταση που αναφέρθηκε. Επίσης, θετική τιμή του πολυπλεγμένου σήματος αντιστοιχεί σε θετική απόκλιση συχνότητας του κυρίως φέροντος. Στην περίπτωση που εκτός από το μονοφωνικό ή το στερεοφωνικό πρόγραμμα μεταδίδονται και σήματα συμπληρωματικής πληροφορίας, πρέπει να ικανοποιούνται οι ακόλουθες συνθήκες. Η εισαγωγή συμπληρωματικών σημάτων στο σήμα βασικής ζώνης πρέπει να επιτρέπουν συμβατότητα με τους υπάρχοντες δέκτες και δεν πρέπει να επηρεάζουν την ποιότητα λήψης του κυρίως ακουστικού σήματος. Τα συμπληρωματικά αυτά σήματα έχουν μέγιστο σχετικό πλάτος 10% της μέγιστης επιτρεπόμενης τιμής του σήματος βασικής ζώνης. Αναγκαιότητα συνιστά η συχνότητα τέτοιων συμπληρωματικών υποφερόντων να είναι μεταξύ 15-23kHz ή 53-76kHz και σε καμία περίπτωση η μέγιστη απόκλιση του κυρίως φέροντος από το συνολικό βασικό σήμα να μην ξεπερνά τα ±75 khz. Ο τυχαίος θόρυβος σε ένα σύστημα FM δεν έχει ομοιόμορφη κατανομή, με το φαινόμενο ο θόρυβος να εμφανίζεται κυρίως στις υψηλότερες συχνότητες. Αυτό μπορεί να αντισταθμιστεί, σε περιορισμένο βαθμό, ενισχύοντας τις υψηλές συχνότητες πριν τη μετάδοση και μειώνοντάς τις αντίστοιχα στο δέκτη. Έτσι, μειώνεται και ο θόρυβος στις υψηλές συχνότητες. Οι διαδικασίες αυτές της ενίσχυσης και της εξασθένησης συγκεκριμένων συχνοτήτων είναι γνωστές ως προέμφαση και από-έμφαση αντίστοιχα. Το ποσοστό της προ-έμφασης και από-έμφασης που χρησιμοποιείται καθορίζεται από την σταθερά χρόνου ενός απλού κυκλώματος φίλτρου RC. Στον 24

25 ΕΚΠΟΜΠΗ ΚΑΙ ΛΗΨΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ περισσότερο κόσμο αυτή η σταθερά είναι 50μs με την εξαίρεση της Βόρειας Αμερικής όπου είναι 75μs. Χρησιμοποιώντας λάθος προ-έμφαση θα είχε συνέπειες στην απόκριση συχνότητας της λήψης. Το ποσοστό της προ-έμφασης που εφαρμόζεται περιορίζεται από το γεγονός ότι πολλά σύγχρονα είδη μουσικής περιέχουν μεγάλο ποσοστό ενέργειας στις υψηλές συχνότητες (σε αντίθεση με τα είδη μουσικής που επικρατούσαν, όταν δημιουργήθηκε η ραδιοφωνία FM), άρα και η διαδικασία αυτή θα προκαλούσε υπερβολική απόκλιση στο φέρον του σήματος. 3.5 Λήψη ραδιοφωνικού σήματος - ραδιοφωνικός δέκτης Ο δέκτης δέχεται ένα μικρό ποσοστό της ηλεκτρομαγνητικής (ραδιοηλεκτρικής) ενέργειας του πομπού μαζί με πολλά άγνωστα σήματα, μικρότερης ή μεγαλύτερης ισχύος και πολύ θόρυβο. Ο ρόλος του είναι να ενισχύει επιλεκτικά και να επεξεργάζεται μόνο το ωφέλιμο φέρον, ώστε να αποδίδει στην έξοδο την πληροφορία. Κατά τη σχεδίαση και την κατασκευή του δέκτη πρέπει να ληφθούν υπόψη πολλοί παράγοντες, καθώς και οι παράμετροι που επηρεάζουν τις επιδόσεις του. Γενικά, επειδή ο δέκτης επεξεργάζεται σήματα μικρής ισχύος, απαιτεί πιο ευαίσθητα κυκλώματα από τον πομπό. Σχήμα 3.6. Γενικό διάγραμμα δέκτη. Με βάση το γενικό δομικό διάγραμμα, ο δέκτης περιλαμβάνει τις παρακάτω βαθμίδες με τις εξής βασικές λειτουργίες (Ρήγας, & Τζιόλας, 1989): Την κεραία και το φίλτρο εισόδου, που αποτελούν ουσιαστικά το στάδιο προσαρμογής του δέκτη στον ηλεκτρομαγνητικό φορέα. Τον επιλεκτικό ενισχυτή υψηλών συχνοτήτων (Β ) ο οποίος ενισχύει το ασθενές φέρον σήμα E(t) που φτάνει στην είσοδο του δέκτη. Τον αποδιαμορφωτή, που προορίζεται να αποδιαμορφώνει το φέρον και να αποκαθιστά το βασικό σήμα s(t). Τον ενισχυτή χαμηλών συχνοτήτων (Α ) του βασικού σήματος. Τον αισθητήρα / μετατροπέα (μεγάφωνο), που αποδίδει τελικά το αρχικό μήνυμα στον τελικό αποδέκτη. Εκτός από της βασικές του βαθμίδες, χαρακτηρίζεται και από τις παρακάτω ποιοτικές επιδόσεις (Χονδρογιάννης, & Τσαμούταλος, 1997): 25

26 ΕΚΠΟΜΠΗ ΚΑΙ ΛΗΨΗ ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ Τη σταθερότητα (stability): Χαρακτηρίζει την ικανότητα του δέκτη να διατηρεί την αρχική του ρύθμιση και το συντονισμό του σε ορισμένη συχνότητα. Σε δεδομένη συχνότητα μετριέται σε Hz ή khz απόκλισης από την αρχική του ρύθμιση (αρχικό συντονισμό). Την ευαισθησία ( sensibility): Πρόκειται για την ελάχιστη τιμή του σήματος εισόδου E(t) στο δέκτη, ώστε το ωφέλιμο σήμα s(t) στην έξοδο να είναι καθαρό. Η καθαρότητα του σήματος εκτιμάται έμμεσα από το πόσο ισχυρότερο είναι το ωφέλιμο σήμα από το θόρυβο στην έξοδο του δέκτη. Αυτό εκφράζεται ποσοτικά από το λόγο της ισχύος (S) του ωφέλιμου σήματος προς την ισχύ του ανεπιθύμητου θορύβου (Ν) που εμφανίζεται στην έξοδο. Μετριέται σε μv σήματος στην είσοδο. Συνήθως ο λόγος ισχύων S/N δίνεται σε db. Την πιστότητα (fidelity): Χαρακτηρίζει την ικανότητα του δέκτη να αποδίδει στην έξοδο το σήμα της πληροφορίας χωρίς παραμορφώσεις. Την επιλεκτικότητα (selectivity): Χαρακτηρίζει την ιδιότητα του δέκτη, αφού συντονιστεί, να επιλέγει, να ενισχύει και να αποδιαμορφώνει το επιθυμητό φέρον και να μην επηρεάζεται από άλλες εκπομπές, ιδιαίτερα αυτές που λαμβάνουν χώρα στα γειτονικά κανάλια. Η επιλεκτικότητα εξαρτάται σημαντικά από τη σταθερότητα και την ποιότητα των φίλτρων εισόδου και των φίλτρων του σταδίου ενδιάμεσης συχνότητας. Η επιλεκτικότητα ορίζεται από την ελάχιστη απόσταση συχνοτήτων, όπου ο δέκτης μπορεί να διακρίνει ανεξάρτητες εκπομπές. Μετριέται σε Hz ή khz. Η επιλεκτικότητα χαρακτηρίζεται, επίσης, από το πόσο τα φίλτρα εισόδου απορρίπτουν τα ενοχλητικότερα σήματα, που είναι οι γειτονικοί δίαυλοι (adjacent channel rejection). Τη γραμμικότητα (linearity): Χαρακτηρίζει την ικανότητα του δέκτη να συμπεριφέρεται με τον ίδιο τρόπο για ασθενή και ισχυρά σήματα στην είσοδό του. Στο παρακάτω σχήμα απεικονίζονται τα φάσματα διαδοχικών ραδιοφωνικών εκπομπών, που λαμβάνουν χώρα σε δεδομένη ζώνη συχνοτήτων, και με κόκκινη γραμμή σημειώνεται η ζώνη διέλευσης του φίλτρου εισόδου και του επιλεκτικού ενισχυτή υψηλών συχνοτήτων (RF) (Ρήγας & Τζιόλας, 1989), που ρυθμίζονται είτε με χέρι είτε αυτόματα, για να επιλέξουμε τη μία ή την άλλη εκπομπή. Σχήμα 3.7. Δίαυλοι εκπομπής και συντονισμός του δέκτη. 26

27 ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟ STUDIO ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο : ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟ STUDIO 4.1 Γενικά Το στούντιο είναι ο χώρος όπου παράγεται και πολλές φορές μεταδίδεται (εάν είναι ερασιτεχνικός ή μικρός ο ραδιοφωνικός σταθμός) το ραδιοφωνικό προϊόν (Σκλαβούνης, 2000). Από το χώρο παραγωγής-μετάδοσης του προγράμματος το ηλεκτρικό σήμα περνά στον πομπό, όπου γίνεται η μετάδοση στον ακροατή. Στο στούντιο, επίσης, καταλήγουν όλες οι εξωτερικές πηγές ήχου που θα χρησιμοποιηθούν στο πρόγραμμα (τα τηλέφωνα των ρεπόρτερ, οι γραμμές μετάδοσης των αθλητικών ή άλλων γεγονότων κ.ά.). Ο ραδιοφωνικός σταθμός ανεξάρτητα από το πόσο μικρός ή μεγάλος είναι αποτελείται από την παραγωγική μονάδα, όπου υπάρχουν ένα ή περισσότερα ραδιοφωνικά στούντιο, το χώρο σύνταξης των ειδήσεων (news room) και τους χώρους παραγωγής των προγραμμάτων (γραφεία παραγωγών και συνεργατών, εργαστήρια, δισκοθήκες κ.λπ.). Το στούντιο είναι ηχητικά απομονωμένος χώρος, για να μην ακούγονται «ξένοι» προς το πρόγραμμα ήχοι. Τα εξωτερικά του παράθυρα είναι με διπλό ή τριπλό γυαλί για να μην περνάει-εισχωρεί ξένος ήχος και οι πόρτες του διπλές. Το στούντιο-εκφωνητήριο είναι έτσι κατασκευασμένο, ώστε να μην εισχωρεί ξένος ήχος σ' αυτό. Επίσης, οι τοίχοι του στούντιο είναι κατασκευασμένοι με κατάλληλο υλικό που απορροφά ή και διαθλά τον ήχο, το πάτωμα είναι στρωμένο με μοκέτα για να τον απορροφά, ενώ το τραπέζι που υπάρχει είναι στρωμένο με χοντρό πανί. Υπάρχουν δυο τύποι στούντιο: Το κλασικό στούντιο: Αποτελείται από δύο ξεχωριστούς χώρους, τον χώρο των ραδιοφωνικών μηχανημάτων (Control Room), όπου βρίσκεται και ο ηχολήπτης, και το χώρο του εκφωνητηρίου (Live Room), όπου βρίσκονται όλοι οι συντελεστές του προγράμματος. Μεταξύ των δύο αυτών χώρων υπάρχει ένα παράθυρο επικοινωνίας του χώρου ηχογραφήσεων με διπλό ή τριπλό γυαλί, για να μπορεί να επικοινωνεί ο τεχνικός-ηχολήπτης με τα άτομα που βρίσκονται στο εκφωνητήριο. Σχήμα 4.1. Κλασικό στούντιο με εκφωνητήριο και θάλαμο ελέγχου. Το ενιαίο στούντιο: Ή στούντιο αυτοεξυπηρέτησης, αποτελείται από ένα κοινό χώρο, όπου η αίθουσα ελέγχου με τα ραδιοφωνικά μηχανήματα και το εκφωνητήριο βρίσκονται μαζί. Συνήθως σε αυτό το είδος στούντιο χρέη τεχνικού κάνει ο ραδιοπαρουσιαστής (broadcaster), ο οποίος είναι και ο παρουσιαστής της εκπομπής. 27

28 ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟ STUDIO Σχήμα 4.2. Ενιαίο στούντιο με εκφωνητήριο και θάλαμο ελέγχου μαζί. Το κλασικό στούντιο είναι κατάλληλο για εκπομπές όπου λαμβάνουν μέρος πολλά άτομα, όταν θα χρειαστεί να γίνουν τεχνικά δύσκολες και πολύπλοκες διαδικασίες, όπου στο χώρο ελέγχου δεν θα είναι μόνο ο ηχολήπτης αλλά θα πρέπει να υπάρχουν και άλλα άτομα, π.χ. παραγωγός, βοηθός ηχολήπτη κ.λπ. Έτσι, στο κλασικό στούντιο ηχογραφούμε ή μεταδίδουμε συζητήσεις «στρογγυλής τραπέζης» με τηλέφωνα ακροατών και πολλούς διαφορετικούς προσκεκλημένους, ηχογραφούμε μουσική, τραγούδια, θεατρικές παραγωγές. Επίσης, το κλασικό στούντιο είναι κατάλληλο για τη μετάδοση των ειδήσεων, όταν έχουμε πολλά μαγνητοφωνημένα στιγμιότυπα και απευθείας τηλεφωνική επικοινωνία με «ειδικούς» πολιτικούς ή ρεπόρτερ, όπου δηλαδή υπάρχει ένας μεγάλος φόρτος εργασίας στο χώρο του ελέγχου του ήχου. 4.2 Ροή προγράμματος Η διαδρομή του ήχου από την πηγή στον ακροατή του ραδιοφώνου είναι αρκετά μεγάλη. Στόχος του ραδιοφώνου είναι ο ήχος που φτάνει στον ακροατή να είναι όσο το δυνατόν πιστός στον πραγματικό ήχο που ηχογραφήθηκε. Γιατί πάντοτε, ακόμα και στα πιο τέλεια μηχανήματα, γίνεται στρέβλωση του ήχου κατά τη διαδικασία μετατροπής του από φυσικό (μηχανικό) σε ηλεκτρικό και αντίστροφα. Από το μικρόφωνο ο ήχος μεταφέρεται, με τη μορφή ηλεκτρικών παλμών, στο σύστημα μίξης που υπάρχει, την κονσόλα του studio για περαιτέρω επεξεργασία και στην συνέχεια στα διάφορα μέσα αποθήκευσης, ή σε περίπτωση ζωντανής (απ' ευθείας) εκπομπής, στον πομπό του σταθμού. Ο ήχος αναπαράγεται στην τελική του φάση από το ραδιόφωνο. Οι ηλεκτρικοί παλμοί μετατρέπονται σε μηχανικούς, με τη βοήθεια των ηχείων. Για να πετύχουμε όσο το δυνατόν πιστότερη αναπαραγωγή αυτού του ήχου, θα πρέπει όλα τα μηχανήματα που χρησιμοποιούμε να εξασφαλίζουν, όσο γίνεται περισσότερο, τη μέγιστη δυνατή ποιότητα. Όταν ανοίγουν τα μικρόφωνα κλείνουν και τα ηχεία που είναι συνδεδεμένα με την κονσόλα του ελέγχου. Αν πρέπει ο εκφωνητής να ακούει κάποιον ήχο, τότε χρειάζεται να φορά ακουστικά. Όταν εργαζόμαστε στο στούντιο είναι απαραίτητα τα εξής: Να προσπαθούμε να ακούμε τον ήχο όπως αυτός θα φτάσει στον ακροατή μας. Κατά τη διάρκεια της μετάδοσης μιας εκπομπής ακούμε πάντα τον ήχο που δίνει ο πομπός στους ακροατές και όχι μέσω της κονσόλας. 28

29 ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟ STUDIO Να εργαζόμαστε με τέτοια ένταση ήχου που να είναι ευχάριστη στο αυτί και να τον ακούμε ευκρινώς (αυτή η στάθμη είναι μεταξύ 75 και 85 db). Δεν θα πρέπει να αυξομειώνουμε την ένταση των ηχείων, γιατί τότε δεν θα μπορούμε να μιξάρουμε με σωστές τεχνικές αναλογίες. Όταν μεταδίδουμε ήχο, έχουμε για βοήθεια τα Vu όργανα. Δεν θα πρέπει όμως να ξεχνάμε ότι η δυναμική του ήχου, η υφή του, ο χρωματισμός και η ακουστική του δομή είναι πολλές φορές τα καλύτερα κριτήρια για ένα αξιόλογο αποτέλεσμα. 4.3 Εξοπλισμός Ο συνηθισμένος εξοπλισμός ενός ραδιοφωνικού studio περιλαμβάνει τα ακόλουθα (Brice, 2001): Μικρόφωνα για την αρχική λήψη της φωνής ή κάποιων μουσικών οργάνων, pick up, μαγνητόφωνα μπομπίνας, κασετόφωνα για την αναλογική παραγωγή του ήχου, ψηφιακές συσκευές για την εγγραφή και αναπαραγωγή, cd, τηλεφωνικές γραμμές, κονσόλα ήχου, τα διάφορα spot για τις διαφημίσεις, τα μεγάφωνα monitor και τα ακουστικά, μηχανισμό ενδοεπικοινωνίας, ρολόι και λάμπες ελέγχου που δείχνουν ότι τα μικρόφωνα είναι ανοικτά ή ότι υπάρχει τηλεφωνική γραμμή για την εκπομπή κ.λπ., συμπιεστές (compressors) για την προσαρμογή της δυναμικής μιας πηγής με της υπόλοιπες, περιοριστές (limiters) για υποβιβασμό δυναμικής και expanders (αποσυμπιεστές) για τον αντίθετο ακριβώς σκοπό από τους συμπιεστές. Επίσης, το patch bay μας επιτρέπει να συγκεντρώνουμε τα ηχητικά σήματα των περισσότερων συσκευών του στούντιο σε ένα κεντρικό σημείο και να τα αποστέλλουμε από εκεί σε άλλες μονάδες, πράγμα που συμβάλλει στη βελτίωση της δομής ολόκληρης της καλωδίωσής μας, έτσι ώστε να γίνει απολύτως κατάλληλη για επαγγελματική εργασία. Ενδεικτικό φως πράσινο/κόκκινο για να ξέρουν οι παρευρισκόμενοι εάν τα μικρόφωνα τους είναι ανοικτά και βρίσκονται στον αέρα. Έξω από το στούντιο, τη στιγμή που κάποιο μικρόφωνο είναι ανοικτό, ανάβει ένα κόκκινο φως, προειδοποίηση πως κανείς δεν επιτρέπεται να μπει στο χώρο του εκφωνητηρίου. Όλα τα τεχνικά μέσα επεξεργασίας του ήχου είναι συνδεδεμένα με μια κονσόλα για να ελεγχθεί η στάθμη και η ποιότητα του ήχου τους. Εικόνα 4.3. Ένα ραδιοφωνικό στούντιο με εκφωνητήριο και θάλαμο ελέγχου. 29

30 ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟ STUDIO 4.4 Τράπεζα μίξης ήχου (Κονσόλα) Η κονσόλα ελέγχου του ήχου είναι το κεντρικό σημείο συντονισμού για όλα τα σήματα ήχου στο ραδιοφωνικό στούντιο. Όλες οι πηγές αναλογικές ή ψηφιακές όπως μικρόφωνα και διάφορες συσκευές εγγραφής ή παραγωγής ήχου, αποτελούν εισόδους της κονσόλας. Εκτός από την ομιλία, χρησιμοποιείται υλικό προγράμματος που έχει ήδη παραχθεί, όπως διαφημίσεις, ειδήσεις και μουσική. Η κονσόλα σχεδιάζεται για να καλύπτει τις παρακάτω λειτουργίες: α) Συλλογή ηχητικών σημάτων. β) Επεξεργασία των σημάτων εισόδου κατά πλάτος και συχνότητα. γ) Μίξη των ηχητικών σημάτων, όταν θέλουμε να συνδυάσουμε ηχητικά σήματα από διαφορετικές πηγές. δ) Ποιοτικός έλεγχος του παραχθέντος ηχητικού σήματος. Εικόνα 4.4. Αναλογική κονσόλα ελέγχου ήχου. Στα άκρα των καλωδίων, που συνδέουν την κονσόλα με τις άλλες συσκευές, τοποθετούνται βύσματα. Τα βύσματα αυτά είναι τυποποιημένα και μας βοηθούν μαζί με την αντίστοιχη υποδοχή στη σωστή σύνδεση του καλωδίου με τη συσκευή. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι βυσμάτων είναι οι ακόλουθοι: RCA και JACK: Χρησιμοποιείται σε συσκευές ή όργανα ήχου. Ο υποδοχέας αυτός χρησιμοποιείται συνήθως για συνδέσεις με μη ισορροπημένες γραμμές. XLR: Χρησιμοποιείται στις επαγγελματικές συσκευές ήχου, που συνδέονται μέσω ισορροπημένων γραμμών. Ένα τυπικό καλώδιο ακουστικού σήματος αποτελείται από ένα ή δύο αγωγούς που περιβάλλονται από μόνωση (διηλεκτρικό) και από αγωγό θωράκισης. Όλο το καλώδιο περιβάλλεται από εξωτερικό μονωτικό κάλυμμα. Ο αγωγός θωράκισης γειώνεται στη γείωση των κυκλωμάτων και ο ρόλος του είναι να "συλλαμβάνει" τα επαγόμενα σήματα θορύβου από ηλεκτροστατικά πεδία και να τα διοχετεύει στη γη. Αυτός ο θόρυβος μειώνεται αποτελεσματικότερα από τις balanced γραμμές και ζεύξεις όταν οι ενισχύσεις των σημάτων είναι μεγάλες. 30

31 ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟ STUDIO Το σύστημα unbalanced (μη ισορροπημένο) χαρακτηρίζεται από έναν προστατευμένο αγωγό ο οποίος μεταφέρει το σήμα και τη θωράκιση, η οποία συνδέεται στο σημείο αναφοράς του συστήματος (common - γείωση). Εικόνα 4.5. Μη ισορροπημένη γραμμή. Βalanced (ισορροπημένο) χαρακτηρίζεται το σύστημα σύνδεσης, όταν η γείωση του σήματος εισόδου συνδέεται στη γείωση της βαθμίδας εισόδου και όχι στην κοινή γείωση της συσκευής. Εικόνα 4.6. Ισορροπημένη γραμμή. Οι κονσόλες ήχου διαφέρουν σε μέγεθος, διαμόρφωση και τεχνολογία, οι λειτουργίες των τμημάτων που συναντούμε στις κονσόλες διαφέρουν σε ποικιλία, ως προς τη σχεδίαση, τη σειρά των λειτουργιών, τη ροή των σημάτων και την ορολογία που χρησιμοποιούν. Αν και τα χαρακτηριστικά της κονσόλας διαφέρουν από μοντέλο σε μοντέλο, η βασική σχεδίαση περιλαμβάνει τρία βασικά μέρη ή τμήματα (Σκλαβούνης, (2000): Τμήμα Εισόδου (INPUT SECTION), Τμήμα Εξόδου (OUTPUT SECTION) και Τμήμα Μόνιτορ (MONITOR SECTION). Τμήμα Εισόδου (INPUT SECTION) Το τμήμα εισόδου περιλαμβάνει μερικά από τις εξής βασικές παρακάτω λειτουργίες επεξεργασίας (Brice, 2001): Φανταστική ισχύς (Phantom Power). Είναι η τάση 48 Volt Dc που παρέχεται πριν από τον προενισχυτή του μικροφώνου. Η φανταστική ισχύς τροφοδοτεί με τάση τα πυκνωτικά μικρόφωνα όταν υπάρχει έλλειψη εσωτερικής τροφοδοσίας, π.χ. από μπαταρίες για την λειτουργία τους. Επιλογέας εισόδου (Line Input Selector). Οι βαθμίδες εισόδου τροφοδοτούνται από δύο τύπους πηγών σημάτων εισόδου: τις πηγές χαμηλής στάθμης (π.χ. μικρόφωνα) και τις πηγές υψηλής στάθμης (π.χ. συσκευές παραγωγής). Ο επιλογέας εισόδου ελέγχει την πηγή σήματος που εισέρχεται στο τμήμα εισόδου. 31

32 ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟ STUDIO Προενισχυτής μικροφώνου (Microphone Preamplifier). Το μικροφωνικό σήμα που εισέρχεται στην κονσόλα είναι ασθενές και για το λόγο αυτό χρειάζεται προενισχυτή, για να αυξήσει την τάση στην επιθυμητή στάθμη. Τα βασικά χαρακτηριστικά, που προσδιορίζουν τις επιδόσεις ενός προενισχυτή (ή ενισχυτή) είναι τα εξής (Τουσούνης, & Κόρδας, 1998): Κέρδος (gain): Παράμετρος που καθορίζει το πόσες φορές ενισχύεται το σήμα εισόδου και μετριέται σε καθαρό αριθμό ή σε db. Απόκριση συχνότητας (bandwidth - BW): Προσδιορίζει την περιοχή συχνοτήτων στην οποία ο ενισχυτής λειτουργεί χωρίς σημαντική απώλεια στάθμης (από 0 έως -3db ή από 0 έως -1 db για συστήματα high end). Θόρυβος (noise): Προέρχεται κυρίως από τα κυκλώματα των πρώτων βαθμίδων προενίσχυσης και εξαρτάται από την ποιότητα των ηλεκτρονικών υλικών, τον τρόπο σχεδίασης του ενισχυτή και την αποτελεσματικότητα θωράκισής του από εξωγενείς θορύβους. Παραμόρφωση (Distortion): Εκφράζεται από μεγέθη που δίνουν την αρμονική παραμόρφωση και την παραμόρφωση ενδοδιαμόρφωσης τις οποίες εισάγει ο ενισχυτής κατά τη λειτουργία του. Αναστροφέας πολικότητας (Polarity Reversal): Μερικές φορές καλείται και αναστροφέας φάσεως (phase reversal), που είναι ένα χειριστήριο το οποίο αναστρέφει την πολικότητα του σήματος εισόδου κατά 180 μοίρες. Χρησιμοποιείται για την αναστροφή της πολικότητας των συσκευών που δεν έχουν συνδεθεί σωστά (συνήθως μικροφώνων), των οποίων τα σήματα βρίσκονται εκτός φάσεως σε σχέση με τα σήματα παρόμοιων συσκευών που έχουν συνδεθεί σωστά. Μερικές φορές, σκόπιμα πραγματοποιείται αναστροφή πολικότητας, για να εξουδετερωθεί μια διαρροή από γειτονικά μικρόφωνα ή για να δημιουργηθούν ειδικά ηλεκτροακουστικά (electro acoustic) εφέ με μείξη σημάτων εκτός φάσεως, που προέρχονται από μικρόφωνα που πραγματοποιούν λήψη από την ίδια πηγή ήχου. Περιοριστής (Trim ή GAIN): Είναι το χειριστήριο κέρδους που ρυθμίζει τις ευαισθησίες εισόδου έτσι, ώστε να δέχονται τις ονομαστικές στάθμες εισόδων των διαφόρων πηγών. Ο περιοριστής ενισχύει τις πηγές χαμηλής στάθμης στις κατάλληλες αναλογίες ή προλαμβάνει την παραμόρφωση από υπερφόρτωση στις πηγές υψηλής στάθμης. Υποβιβαστής (PAD): Περιορίζει την ισχύ της πηγής του σήματος εισόδου. Τοποθετείται συνήθως μπροστά από τον ενισχυτή τμήματος εισόδου, για την αποτροπή της παραμόρφωσης του σήματος από υπερφόρτωση. Χρησιμοποιείται όταν ο περιοριστής δεν μπορεί μόνος του να αποτρέψει την υπερφόρτωση του σήματος. 32

33 ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟ STUDIO Εξισωτής (Equilizer): Είναι ένα ηλεκτρονικό σύστημα που μεταβάλλει την απόκριση συχνότητας ενός σήματος, ενισχύοντας ή εξασθενίζοντας τη στάθμη των επιλεγόμενων τμημάτων του ακουστικού φάσματος. Το φίλτρο (filter) μεταβάλλει την απόκριση συχνότητας εξασθενίζοντας τις συχνότητες στο σημείο που έχει επιλεγεί, ή πάνω ή κάτω από αυτό. Οι περισσότερες κονσόλες έχουν ξεχωριστά χειριστήρια ρύθμισης για συγκεκριμένες συχνότητες στη χαμηλή, στη μέση και στην υψηλή περιοχή. Τα όρια συχνοτήτων μέσα στα οποία λειτουργούν οι μπάντες των EQs ονομάζονται Εύρος Συχνοτήτων ή Bandwidth (BW) και διαφοροποιούνται από συσκευή σε συσκευή, ανάλογα με το βαθμό των φίλτρων των περιοχών. Οι εξισωτές-φίλτρα διακρίνονται σε παθητικά και ενεργητικά (Τουσούνης, & Κόρδας, 1998). 1. Ενεργά φίλτρα, τα οποία είναι κατασκευασμένα από ενεργά (τρανζίστορ και ολοκληρωμένα κυκλώματα) και παθητικά στοιχεία (αντιστάσεις, πυκνωτές, πηνία), και μπορούν να ενισχύουν και να εξασθενούν συχνότητες. 2. Παθητικά φίλτρα, τα οποία είναι κατασκευασμένα από παθητικά μόνο στοιχεία (αντιστάσεις, πυκνωτές και πηνία), γι' αυτό μπορούν μόνο να εξασθενούν συχνότητες. Αυτά τα φίλτρα δεν έχουν "κέρδος" δηλ. δεν ενισχύουν. Βοηθητική είσοδος έξοδος (AUX): Χρησιμοποιείται για να διευκολύνει τη ροή του σήματος από μια εξωτερική μονάδα εφέ ή άλλης επεξεργασίας προς ένα κανάλι της κονσόλας. «Πανοραμικό» ποτενσιόμετρο (Panoramic potentiometer ή Pan-Pot): Είναι ένα χειριστήριο που μπορεί να μοιράσει τον ήχο μεταξύ δύο αρτηριών εξόδου και επομένως, μεταξύ των δύο μεγαφώνων για την αναπαραγωγή στερεοφωνικού ήχου. Για να ακουστεί το σήμα στη μια αρτηρία ισχυρότερα απ' ό,τι στην άλλη, το ποτενσιόμετρο μεταβάλλει τις αναλογίες σήματος στα σκέλη του. Έτσι, διευκολύνεται η ρύθμιση της στάθμης του στερεοφωνικού σήματος σε καθένα από τα δύο μεγάφωνα. Ακρόαση πριν από τον εξασθενητή (PFL): Η δειγματοληπτική ακρόαση (cue send) είναι μια λειτουργία που επιτρέπει στον χειριστή να έχει ανά πάσα στιγμή την δυνατότητα να παρακολουθεί το σήμα κάθε διαύλου χωριστά ή του τελικού προϊόντος της μίξης μέσα από τα ακουστικά του (prefader listen). Σιγή - Mute (Λειτουργία/μη λειτουργία καναλιού): Η σιγή είναι μια λειτουργία που διακόπτει τα σήματα που προέρχονται από το κανάλι εισόδου. Κατά τη μείξη, τη στιγμή που το κανάλι δεν διεγείρεται με ήχο, κλείνει. Μ' αυτό τον τρόπο, ο ανεπιθύμητος θόρυβος του καναλιού δε φτάνει στις εξόδους. 33

34 ΡΑΔΙΟΦΩΝΙΚΟ STUDIO Εξασθενητής καναλιού ή εισόδου (FADER ή LEVEL CHANNEL): Tο ποτενσιόμετρο αυτό ελέγχει τη συνολική στάθμη του σήματος της «φέτας» προς μίξη. Το σήμα (ή σήματα) στη συνέχεια δρομολογείται στο τμήμα εξόδου. Τμήμα Εξόδου (OUTPUT SECTION) Το τμήμα αυτό δέχεται τα κατάλληλα επεξεργασμένα σήματα, για να τα επεξεργαστεί περαιτέρω με την χρήση του master volume (λογαριθμικό ποτενσιόμετρο ρύθμισης γενικής στάθμης σήματος), του balance ( γραμμικό ποτενσιόμετρο ρύθμισης ισοστάθμισης), των γραφικών ή παραμετρικών εξισωτών ή και ακουστικών εφέ, που αναφέρονται στο συνολικό σήμα εξόδου και να τα προωθήσει στα συστήματα εγγραφής, στις τελικές βαθμίδες ενίσχυσης και στα κυκλώματα εκπομπής. Τμήμα Μόνιτορ (MONITOR SECTION) Σε αυτό πραγματοποιείται η ακρόαση και η οπτική παρακολούθηση των σημάτων. Τα σήματα εισόδου και εξόδου ακούγονται μέσω των μεγαφώνων μόνιτορ τα οποία μπορεί να είναι ή απλά μεγάφωνα για την παρακολούθηση του σήματος μιας εισόδου ή ηχεία αναφοράς πολύ καλής γραμμικότητας για τον ποιοτικό έλεγχο του εξαγόμενου σήματος. Η στάθμη του ήχου των μόνιτορ ελέγχεται από αναλογικά ή ψηφιακά εποπτικά συστήματα (Brice, 2001): Vu Meter: Είναι ένα βολτόμετρο που μετράει το ποσό της ηλεκτρικής ενέργειας που ρέει μέσω της κονσόλας. Το όργανο μέτρησης έχει δύο κλίμακες, την κλίμακα ποσοστού απολαβής με μέγιστο επιτρεπτό όριο τάσης 100% και την κλίμακα μονάδων ακουστικής στάθμης με μέγιστο όριο απαραμόρφωτου σήματος 0 db. Εικόνα 4.7. Αναλογικό όργανο μέτρησης σχετικής έντασης ήχου Vu meter. Ραβδωτά Όργανα Μέτρησης: Τα ραβδωτά όργανα μέτρησης είναι ηλεκτρονικά. Ο χρόνος ανόδου τους είναι αρκετά γρήγορος, διότι δεν υπάρχει κάποια μηχανική αδράνεια που μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα. Οι δημοφιλείς τύποι ραβδωτών οργάνων μέτρησης είναι τα όργανα μέτρησης διόδων φωτοεκπομπής (Led Meters). Τα όργανα αυτά διαχωρίζουν την ασφαλή περιοχή λειτουργίας από την περιοχή υπερφόρτωσης (παραμόρφωσης). Στις επαγγελματικές συσκευές, τα όργανα μέτρησης φωτοεκπομπής διαχωρίζονται σε ικανοποιητικό βαθμό κατά 2db (Brice, 2001). Σε κονσόλες υψηλών επιδόσεων χρησιμοποιούνται σαν εποπτικά όργανα παρακολούθησης σήματος οθόνες LCD με ψηφιακή καταγραφή των χαρακτηριστικών του παραγόμενου σήματος. Στο τμήμα μόνιτορ επίσης περιλαμβάνονται και οι ενδοεπικοινωνίες μεταξύ των δύο θαλάμων (του στούντιο ελέγχου και του εκφωνητηρίου). 34

35 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Ο : ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ 5.1 Διάγραμμα ροής σήματος της κατασκευής 35

36 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ 5.2 Δίαυλος επεξεργασίας σήματος Το τμήμα αυτό της κατασκευής αναφέρεται στην είσοδο και την επεξεργασία του σήματος κατά πλάτος και κατά συχνότητα. Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα αλλά και στις επόμενες σελίδες, ο δίαυλος επεξεργασίας (φέτα) αποτελείται από τα βύσματα εισόδου της βαθμίδας επεξεργασίας σήματος κατά πλάτος, τα στοιχεία ένδειξης στάθμης και τις βαθμίδες επεξεργασίας κατά συχνότητα. 36

37 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ 5.3 Βαθμίδες επεξεργασίας Βαθμίδα πρώτης προενίσχυσης. Το τμήμα αυτό είναι ένας κλασικός ενισχυτής κοινού εκπομπού μιας βαθμίδας, με πολύ απλή δομή και ο προορισμός του είναι να κάνει μια πρώτη ενίσχυση τάσης, ώστε να είναι εύκολα επεξεργάσιμο το σήμα εισόδου από τις επόμενες βαθμίδες. Η επιλογή του τρανζίστορ Q 1 έγινε με βάση τα τεχνικά του χαρακτηριστικά, που το κάνουν κατάλληλο για γενική χρήση στη χαμηλή συχνότητα, χωρίς να έχει ιδιαίτερες απαιτήσεις στην τροφοδοσία του και στις πολώσεις του. Οι πυκνωτές C 1 και C 2 είναι κοινοί ηλεκτρολυτικοί συζευκτικοί με τιμή πάνω από 2,2μF με δεδομένο ότι η σύνθετη αντίσταση εισόδου της βαθμίδας (Zin) είναι της τάξης των 40ΚΩ/1KHz. Η έλλειψη πυκνωτή απόρριψης της πτώσης τάσης της εναλλασσόμενης συνιστώσας στην είσοδο (V R3 ) δείχνει πως σ αυτή τη βαθμίδα δεν υπάρχει λόγος μεγάλης ενίσχυσης, δίνοντας προτεραιότητα στην ποιότητα του σήματος. Επίσης δεν χρησιμοποιήθηκε τελεστικός ή διαφορικός ενισχυτής με πλεονέκτημα στον μεγάλο λόγο κοινής απόρριψης (CMRR) επειδή για τα δεδομένα της κατασκευής ο λόγος σήματος προς θόρυβο είναι σε καλά επίπεδα. Η αντίσταση R 1 έχει αναλάβει την αυτοπόλωση της βάσης του τρανζίστορ και παράλληλα κάνει μία αρνητική ανασύζευξη του σήματος του συλλέκτη προς τη βάση, επειδή η διαφορά φάσης του συλλέκτη προς τη βάση είναι 180 ο. Η αντίσταση R 2 είναι η αντίσταση φόρτου, που ορίζει και την πόλωση του συλλέκτη. Τέλος η αντίσταση εκπομπού R 3 πολώνει τον εκπομπό και παρέχει θερμική σταθεροποίηση στο σημείο λειτουργίας του τρανζίστορ. Η βαθμίδα έχει βαθμό ενίσχυσης Α=3, λόγω σήματος προς θόρυβο S/N=65db, απόκριση συχνότητας F.R.=5Hz - 30KHz (-3db) και συνολική αρμονική παραμόρφωση THD=0,03 %. Για την κατασκευή του κυκλώματος της πρώτης βαθμίδας προενίσχυσης χρησιμοποιήθηκε το κύκλωμα (Στεφάνου, 1977α) του παρακάτω σχήματος με τιμές εξαρτημάτων: Vcc 48V R2 R1 C2 C1 Q1 Vout ΠΡΟ.1 Vin ΠΡΟ. 1 R3 1.0kΩ 1.0kΩ 4.7uF X2 5V kΩ V X1 4.7uF BJT_NPN_VIRTUAL VCC 2.5 V Σχήμα 5.1. Ηλεκτρονικό κύκλωμα πρώτης βαθμίδας. R 1 =Μ82, R 2 =12Κ, R 3 =1Κ8 C 1, C 2 =4.7μF /16V (Ηλεκτρολυτικοί) Q 1 =BC 337 NPN 37

38 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Βαθμίδα δεύτερης προενίσχυσης. Το κύκλωμα αυτό αποτελείται από τρεις βαθμίδες κοινού εκπομπού και έχει ενίσχυση Α= 37, λόγω σήματος προς θόρυβο S/N= 69 db, απόκριση συχνότητας F.R.= 5Hz - 30KHz (-1db) και συνολική αρμονική παραμόρφωση THD=0,05 %. Η είσοδος είναι η ίδια απλή διάταξη της προηγούμενης βαθμίδας με την προσθήκη του δικτυώματος R 1 //C 1. Η R 1 παρεμβάλλεται μεταξύ της προηγούμενης βαθμίδας και της εισόδου του παρόντος ενισχυτή τάσης τριών βαθμίδων για να εξασθενίσει το σήμα της σε επιθυμητό επίπεδο για την περαιτέρω ενίσχυσή του. Αυτή όμως η προσθήκη έχει σαν αποτέλεσμα να υποβιβασθεί ένα τμήμα υψηλών συχνοτήτων, λόγω μεγάλου πλέον RC (σε ρόλο C έρχεται η χωρητική αντίσταση εισόδου της βαθμίδας), σε συνδυασμό με το φαινόμενο MULLER. Για την εξίσωση αυτής της πτώσης χρησιμοποιείται ο παράλληλος πυκνωτής C 1. Στο κύκλωμα χρησιμοποιείται μία ακόμη αρνητική ανάδραση μέσω της R 6 για καλύτερη απόκριση και μικρότερη αρμονική παραμόρφωση. Επειδή λόγω ενίσχυσης στο δεύτερο τρανζίστορ δημιουργείται συνήθως μία παρασιτική ταλάντωση υψηλής συχνότητας (20 40KHz), χρησιμοποιείται ο αποζευκτικός πυκνωτής C 3. Τέλος η αντίσταση R 10 χρησιμοποιείται σαν «εικονικό» φορτίο για να πλησιάσει περισσότερο η βαθμίδα τα χαρακτηριστικά μιας πηγής σταθερής τάσης ως προς την επόμενη βαθμίδα. Για την κατασκευή του κυκλώματος της δεύτερης βαθμίδας προενίσχυσης χρησιμοποιήθηκε το κύκλωμα του παρακάτω σχήματος με τιμές εξαρτημάτων: Vcc 48V R4 R2 C3 R1' R1 C2 C1 Q1 R5 Vin ΠΡΟ.2 R6 R3 R11 C4 R9 Q2 C5 Q3 R10 Vout ΠΡΟ. 2 R8 R7 Σχήμα 5.2. Ηλεκτρονικό κύκλωμα δεύτερης βαθμίδας. VDD 5V 1.0kΩ R13 1.0kΩ 1.0kΩ 1.0kΩ X2 R12 5uF 1.0uF 5uF 5uF 1.0kΩ 2.5 V 1.0kΩ 1.0kΩBJT_NPN_VIRTUAL 2.5 V 1.0kΩ B 1.0kΩ BJT_NPN_VIRTUAL uF 1.0k X1 1.0kΩ 1.0kΩ R 1 =56K, R 1 =M82, R 2 =M27, R 3 =Κ39, R 4 =12K, R 5 =22K, R 6 =M15, R 7 =K47, R 8 =3K3, R 9 =M82, R 10 =12K, R 11 =12K C 1 =n15f (Κεραμικός), C 2 =5μF/63V (Ηλεκτρολυτικός), C 3 =15pF (Κεραμικός), C 4, C 5 =5μF /63V (Ηλεκτρολυτικοί) Q 1, Q 2, Q 3 =BC 337 NPN 38

39 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Επειδή πριν από την είσοδο της δεύτερης προενίσχυσης εφαρμόζεται η λειτουργία εξασθένισης του σήματος κατά 20 db, χρησιμοποιείται αντίσταση σειράς με τιμή 330Κ στην είσοδο, που σε συνδυασμό με την σύνθετη αντίσταση (Ζin) της βαθμίδας σχηματίζει τον επιθυμητό διαιρετή τάσης 1/10. Βαθμίδα παρακολούθησης στάθμης εισόδου. Για την παρακολούθηση της στάθμης του σήματος εισόδου χρησιμοποιήθηκε το βασικό όργανο της εικόνας 1, που η τυπική του χρήση είναι η στάθμη συντονισμού (TUNING). Έγινε σχεδίαση της κλίμακας Vu στο πρόγραμμα corel draw (εικόνα 2), η σχετική πλαστικοποίηση για μεγαλύτερη αντοχή των χρωμάτων και του χαρτιού στην υγρασία και για καλύτερη στήριξη, η προσεκτική βαφή της βελόνας, και η τελική μορφή του οργάνου φαίνεται στην εικόνα 3. Εικόνα 1 Εικόνα 2 Εικόνα 3 Για την οδήγηση των Vu meter χρησιμοποιήθηκε ένα κλασικό κύκλωμα τελεστικού ενισχυτή, με μεγάλο κέρδος τάσης, όπως φαίνεται παρακάτω. Η VR 2, που δημιουργεί και την μεγάλη απώλεια του σήματος διέγερσης σε συνδυασμό με την R 1, που ορίζει το άνω όριο διέγερσης, ρυθμίζει ακριβώς τη στάθμη διέγερσης της βαθμίδας για απολαβή 100% ή 0db. Μετά την έξοδο του σήματος από τον τελεστικό ενισχυτή γίνεται ημιανόρθωση και εξομάλυνση για την λειτουργία του γαλβανομέτρου. Η τιμή του πυκνωτή εξομάλυνσης ορίζει και την «νευρικότητα» της κίνησης της βελόνας. Για την κατασκευή του κυκλώματος για την οδήγηση των Vu meter χρησιμοποιήθηκε το κύκλωμα του παρακάτω σχήματος (Στεφάνου, 1977β) με τιμές εξαρτημάτων: R3 Vcc +12V Vin vu R1 VR2 7 2 UA D1 R4 R5 R6 Vcc -12V C1 VU + - Σχήμα 5.3. Ηλεκτρονικό κύκλωμα οδήγησης των Vu meter. OPAMP_5T_VIRTUAL 1kΩ VCC15V 1.0kΩ VCC 15V UA_741 Key=A X1 50% 2.5 V 1.0kΩ 1.0kΩ 1.0kΩ DIODE_VIRTUAL 330uF 1.0kΩ R 1 =27K, R 3 =220K, R 4, R 5, R 6 =1K, VR 2 =47K (Γραμμικό Τρίμμερ) C 1 =330μF /25V (Ηλεκτρολυτικός) D 1 =1N4448 IC=UA 741 (Τελεστικός ενισχυτής) 39

40 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Το υλοποιημένο κύκλωμα οδήγησης των Vu meter. Μονάδα φίλτρων. Η λειτουργία του κυκλώματος των ενεργών φίλτρων ανάδρασης Α βαθμού στηρίζεται στην κλασική λειτουργία της επιστροφής αντιφασικού σήματος από την έξοδο στην είσοδο ενός ενισχυτή, με αποτέλεσμα την εξασθένισή του. Όταν μια περιοχή συχνοτήτων επιστρέφει κατά κάποιο ποσοστό με διαφορά φάσης 180 ο στην είσοδο του ενισχυτή από τον οποίο έχει ενισχυθεί, αφαιρείται από το ενισχυόμενο ποσοστό της περιοχής ενίσχυσης, με αποτέλεσμα η στάθμη του να είναι χαμηλότερη από την στάθμη του σήματος της υπόλοιπης ζώνης. Έτσι ο βρόχος, που ελέγχεται από το ποτενσιόμετρο VR 2 στέλνει προς εξασθένιση την περιοχή των χαμηλών συχνοτήτων με συχνότητα αναφοράς 70Hz μέσω του φίλτρου διέλευσης χαμηλών R 1, R 3, C 1, C 2, R 5 στην αναστρέφουσα (180 o διαφορά φάσης με την έξοδο) είσοδο του τελεστικού ενισχυτή. Κατά τον ίδιο τρόπο, ο βρόχος μεσαίων συχνοτήτων, που ελέγχεται από το ποτενσιόμετρο VR 7 και αναφέρεται στα εξαρτήματα R 6, C 3, R 8, C 4 ορίζει το ποσοστό εξασθένισης για τις μεσαίες συχνότητες, με συχνότητα αναφοράς 1KHz. Ομοίως λειτουργεί ο βρόχος διέλευσης υψηλών συχνοτήτων, με συχνότητα αναφοράς 10KHz, που ελέγχεται από το ποτενσιόμετρο VR 10 και περιλαμβάνει τα εξαρτήματα R 9, C 5, C 6, R 11. Οι ενδείξεις της στάθμης των περιοχών συχνοτήτων, που αναγράφονται στο χειριστήριο των φίλτρων είναι πραγματικές και σημειώθηκαν έπειτα από μετρήσεις και διορθώσεις: LOW: 70Hz 0db (40%), -25db, +12db MID: 1KHz 0db (60%), -18db, +8db HIGH: 10KHz 0db (40%), -25db, +12db Για την κατασκευή του κυκλώματος για το φίλτρο 3 δρόμων χρησιμοποιήθηκε το παρακάτω κύκλωμα με τιμές εξαρτημάτων: C1 R1 VR2 R4 R3 Vcc +12V 1kΩ Key=A 0% 1.0uF 1.0uF 1.0uF 1.0kΩ X2 1.0kΩ 1.0kΩ kΩ V 1.0kΩ Vin 0db C2 C3 R6 VR7 R9 C5 R5 R8 C4 VR10 R UA R12 Vcc -12V Vout db R13 OPAMP_5T_VIRTUAL VCC 1.0kΩ 1.0uF 5VX1 2.5 V U1 1.0kΩ VCC 5V 1.0uF 1.0kΩ 1.0kΩ 1.0uF C % Σχήμα 5.4. Ηλεκτρονικό κύκλωμα φίλτρων 1kΩ 3 δρόμων. Key=A 50% 1kΩ Key=A 40

41 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ R 1 =30K, R 3 =1K, R 4 =6K6, R 5 =6K6, R 6 =12K, R 8 =1K, R 9 =12K, R 11 =1K, R 12 =1K, R 13 =2K, VR 2, VR 7, VR 10 =47Κ (Γραμμικά Ποτενσιόμετρα) C 1, C 2 =22nF (Πολυεστερικοί), C 3, C 4, C 6 =10nF (Πολυπροπυλενίου), C 5 =2n2F (Κεραμικός) IC=UA 741(Τελεστικός ενισχυτής) Το υλοποιημένο κύκλωμα φίλτρων 3 δρόμων. Ομοίως εργαζόμαστε και για το δεύτερο κανάλι της κονσόλας. 5.4 Βοηθητικός δίαυλος σήματος Τα ίδια κυκλώματα ενίσχυσης τάσης (αλλά με μικρότερες ενισχύσεις) και φίλτρων χρησιμοποιούνται και για το βοηθητικό κανάλι. Επίσης, το ποσοστό μίξης του σήματός του με το υπόλοιπο σύστημα δεν ορίζεται από συρόμενο ποτενσιόμετρο, όπως στις φέτες, αλλά από το αντίστοιχο περιστροφικό ποτενσιόμετρο της κάθε φέτας. 5.5 Γενικός έλεγχος στάθμης σήματος Η σχεδίαση της κλίμακας Vu για τα δύο κανάλια του master volume έγινε πάνω σε ένα βολτόμετρο dc 6V της αγορά. Αφού αφαιρέθηκε η αντίσταση σειράς 15ΚΩ (για χρήση βολτομέτρου) του βασικού οργάνου, στο 60% της διαδρομής της βελόνας ορίστηκε το σημείο 100% ή 0db (στάθμη αναφοράς). Στη συνέχεια, με τη βοήθεια της σχέσης: σημειώθηκαν οι στάθμες ένδειξης πριν και μετά τη στάθμη αναφοράς. Ακολούθησε η σχεδίαση και η πλαστικοποίηση της επιφάνειας ανάγνωσης, καθώς και η βαφή της βελόνας με φθορίζον πορτοκαλοκόκκινο χρώμα (όπως κατασκευάζονταν τα παραδοσιακά όργανα Vu). Το κύκλωμα λειτουργίας έχει προαναφερθεί. Το βασικό όργανο για την παρακολούθηση της στάθμης των δύο καναλιών του master volume. 41

42 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Η βαθμίδα του γενικού ελέγχου στάθμης του σήματος περιλαμβάνει ένα λογαριθμικό ποτενσιόμετρο 2 47Κ για volume και ένα γραμμικό 47Κ για την ισοστάθμιση (balance). Η συνδεσμολογία του δικτυώματος Volume Balance φαίνεται στο block διάγραμμα. H led pilot αναφέρεται στην γενική λειτουργία (power on) της κατασκευής. Το χειριστήριο για τον γενικό έλεγχο της στάθμης του σήματος. 5.6 Ενισχυτής ισχύος Σαν τελικός ενισχυτής (ισχύος) επιλέχθηκε ο μονολιθικός STK 4048 της εταιρίας Sanyo. Τα κριτήρια επιλογής του είναι η λειτουργία με μειωμένη ισχύ απωλειών (μικρή θερμοκρασία στην ψήκτρα), το πολύ χαμηλό ρεύμα ηρεμίας, παρότι χρησιμοποιεί κύκλωμα χωρίς πυκνωτή εξόδου και με συμμετρική τροφοδοσία, και η απόλυτα γραμμική απόκριση συχνότητας. Γενικά το κύκλωμα του τελικού ενισχυτή STK 4048 είναι ένας τελεστικός ενισχυτής ισχύος. Στην είσοδο, το δικτύωμα R 1, C 1 αποτελεί φίλτρο αποκοπής παρασιτικών υψηλών συχνοτήτων για την προστασία του κυκλώματος από ραδιοσυχνότητες, συχνότητα δειγματοληψίας cd κλπ. Ο διαιρέτης τάσης R 1, R 2 κάνει μια πρώτη υποβάθμιση θορύβου στην είσοδο. Ο C 2 είναι συζευκτικός. Ο διαιρέτης R 5 και C 3 σε σειρά με την R 4 είναι το δικτύωμα ανασύζευξης με την τιμή του πυκνωτή να ορίζει το ποσοστό ανασύζευξης των χαμηλών και οδηγεί το σήμα από την έξοδο στην μη αναστρέφουσα είσοδο του τελεστικού (βάση του δεύτερου τρανζίστορ του διαφορικού ενισχυτή εισόδου). Οι αντιστάσεις R 10, R 11, R 12, R 13 παρεμβάλλονται μεταξύ των εκπομπών των τρανζίστορ εξόδου, που εργάζονται σε διάταξη push pull και του φορτίου R L για να παρέχουν θερμική ισορροπία στο σημείο λειτουργίας των ημιαγωγών. Το δικτύωμα L 1, R 14, C 4, R 7 είναι ένα φίλτρο αποκοπής υψηλών τύπου Γ, που σαν σκοπό έχει την εξασθένιση παρασιτικών ταλαντώσεων υψηλής συνήθως εκτός ακουστικού φάσματος συχνότητας, η οποία θα μπορούσε να προκαλέσει υπερθέρμανση του ενισχυτή αν έκλεινε κύκλωμα μέσω του φορτίου. Ο πυκνωτής C 5 συνδέει τις βάσεις των οδηγών darlington ως προς την εναλλασσόμενη συνιστώσα. Οι υπόλοιποι πυκνωτές του κυκλώματος είναι τοπικές εξωτερικές αποζεύξεις, που είναι απαραίτητες για την καλή λειτουργία του ενισχυτή. 42

43 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Με δεδομένο ότι το κύκλωμα του ενισχυτή στην παρούσα κατασκευή λειτουργεί σε χαμηλή ισχύ (40Wrms με επιδόσεις κυκλώματος 150Wrms) χρησιμοποιήθηκε ψύκτρα αλουμινίου SK-88 της FISCER ELEKTRONIK με χαρακτηριστικά 0,7 O C/W 100mm. Η μέγιστη θερμοκρασία που μετρήθηκε κατά τις δοκιμές ήταν 42 O C. Τα χαρακτηριστικά λειτουργίας (Bookmark, n.d) του, φαίνονται στο παράρτημα Β. Το κύκλωμα που προτείνει η εταιρία και που χρησιμοποιήθηκε φαίνεται παρακάτω. Σχήμα 5.5. Ηλεκτρονικό κύκλωμα τελικής ενίσχυσης. Το υλοποιημένο κύκλωμα του τελικού ενισχυτή. Τα δυο κανάλια της ενίσχυσης ισχύος τοποθετημένα στην ψήκτρα τους. 43

44 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ 5.7 Λειτουργία PFL Ανάλογα με την ανάγκη του ηχολήπτη για στιγμιαία δειγματοληπτική ακρόαση ενός ή περισσοτέρων καναλιών, οι διακόπτες PFL σε κάθε φέτα και στο master volume επιτρέπουν την επιθυμητή έξοδο στα ακουστικά. Για την κατασκευή του κυκλώματος του ενός καναλιού ενίσχυσης PFL, χρησιμοποιήθηκε ένας μικρός τελεστικός ενισχυτής ισχύος, χαρακτηριστικά του οποίου αναφέρονται στο ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β. Ο TDA 2003 είναι ένας απλός και αξιόπιστος ενισχυτής με επάρκεια χαρακτηριστικών για την λειτουργία PFL. Σαν είσοδος χρησιμοποιείται η μη αναστρέφουσα, ενώ η αναστρέφουσα είναι γειωμένη κατά την εναλλασσόμενη συνιστώσα μέσω του C 6 και της R 1. Στην κατασκευή η VR 1 είναι ρυθμιζόμενη και ορίζει τη στάθμη εισόδου ανάλογα με το σήμα του διαύλου, της aux in ή του master volume. Το δικτύωμα C 5, R 2 γειώνει τις υψηλές παρασιτικές συχνότητες, ενώ ο συνδυασμός του ηλεκτρολυτικού C 3 και του κεραμικού C 2 (που περνάει ευκολότερα τις πολύ υψηλές συχνότητες λόγω μικρότερης αδράνειας) κάνει απόζευξη παρασίτων στην τάση τροφοδοσίας. Στην παρούσα κατασκευή, ο πυκνωτής εξόδου C 4 ακολουθείται από μια αντίσταση 470Ω, ώστε να είναι δυνατή η παράλληλη σύνδεση των εξόδων των ενισχυτών, χωρίς να παραλληλίζονται οι σύνθετες αντιστάσεις εξόδου τους και να οδηγούνται μαζί στα ακουστικά. VCC 12V C2 C3 Vin Αmp. 1 C1 1 5 VR1 TDA C R1 C4 4 Vout Αmp. 1 C5 R2 Σχήμα 5.6. Ηλεκτρονικό κύκλωμα ενίσχυσης PFL. U1 50% R4 10kΩ Key=A 1uF X2 VCC 1.0uF X1 1uF 1.0uF 1uF kΩ V OPAMP_5T_VIRTUAL 1uF 2.5 V Για την κατασκευή του κυκλώματος (Κοντάκος, χ.χ.) χρησιμοποιήθηκαν τα παρακάτω εξαρτήματα: R 1 =1K, R 2 =1Ω5 VR 1 =47Κ (Γραμμικά Ποτενσιόμετρα) C 1 =1μF/25V (Ηλεκτρολυτικός), C 2 =100nF (Κεραμικός), C 3 =100μF/25V (Ηλεκτρολυτικός), C 4 =1000μF/25V (Ηλεκτρολυτικός), C 5 =μ1f (Κεραμικός) IC=TDA 2003 (Τελεστικός ενισχυτής) 44

45 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Το υλοποιημένο κύκλωμα του ενισχυτή PFL (τέσσερα κανάλια). 5.8 Ηχεία μόνιτορ Ο προορισμός ενός ηχείου monitor είναι να δώσει στον ηχολήπτη όσο το δυνατόν πιστή εικόνα του τελικού ήχου που θα «φύγει» από το studio. Για το λόγο αυτό η καμπύλη του πρέπει να είναι όσο το δυνατόν γραμμικότερη. Η επιλογή των μεγαφώνων γίνεται σύμφωνα με τις επιδόσεις τους, τον όγκο τους και το κόστος τους. Στην συγκεκριμένη κατασκευή χρησιμοποιήθηκε μεγάφωνο ευρείας περιοχής απόκρισης, μικρού όγκου και μικρού βάρους, λόγω των διαστάσεων της κατασκευής. Για να αξιοποιηθούν κατά το μέγιστο δυνατόν οι επιδόσεις του μεγαφώνου, έγιναν οι κατάλληλες μετρήσεις, που οδήγησαν σε διορθώσεις της γραμμικότητας του, χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα φίλτρα. Επιδόσεις του μεγαφώνου πριν την διόρθωση γραμμικότητας. Η μέτρηση του συγκεκριμένου μεγαφώνου της Gemini έγινε εκτός ανηχοϊκού θαλάμου, σε απόσταση μέτρησης 30cm, η ηχητική ισχύς ταυτίζεται με την ηχητική πίεση και η επίδραση των ανακλώμενων από τον χώρο ήχων στο μικρόφωνο του db meter είναι πρακτικά αμελητέα. Η συγκεκριμένη μέτρηση επειδή δεν είναι στατική, δίνει την δυνατότητα μεγάλης προσέγγισης με τη 45

46 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ βοήθεια της λειτουργίας max hold του οργάνου. Έτσι, για κάθε συχνότητα χωριστά έχουμε μια αντιστοιχία στην καμπύλη απόκρισης. Η μεθοδολογία μέτρησης της σύνθετης αντίστασης του μεγαφώνου για κάθε συχνότητα είναι όμοια με την μεθοδολογία εύρεσης της σύνθετης αντίστασης εισόδου ενός κυκλώματος. Με την αντικατάσταση του προς μέτρηση μεγαφώνου από ωμική αντίσταση στη συγκεκριμένη συχνότητα και για την ίδια πτώση τάσης βρίσκεται η σύνθετη αντίσταση του μεγαφώνου για κάθε συχνότητα του ακουστικού φάσματος. Για την μέτρηση της ευαισθησίας του μεγαφώνου (Sound Pressure Level 1W/1m) τοποθετούμε το db meter σε ένα μέτρο από την πηγή, η οποία είναι ρυθμισμένη για ισχύ 1W (2,83 Vrms/8Ω) τυπικά. Για την επίτευξη των επιθυμητών για την περίπτωσή μας επιδόσεων (χαμηλή ακουστότητα και καλή γραμμικότητα) κατασκευάστηκε το παρακάτω κύκλωμα φίλτρων 1 ου βαθμού (cross over), με τιμές εξαρτημάτων: C1 R3 L1 R1 R2 IN_L C2 RL (L) Σχήμα 5.7. Ηλεκτρονικό κύκλωμα cross over 1 ου βαθμου. C3 2.5 V 47uF 47uF L2 1.0mH 1.0mH 1.0kΩ 1.0kΩ 1.0kΩ 1 R 1, R 2 =27/11W, R 3 =200/11W L 1 =16mH C 1 =100nF (Πολυεστέρας), C 2, C 3 =47μF/250V (Ηλεκτρολυτικοί) Η υλοποίηση του ηλεκτρονικού κυκλώματος του cross over. 46

47 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Οι επιδόσεις που προέκυψαν μετά την εφαρμογή των φίλτρων και μετρήσεων. 5.9 Εκπομπή ραδιοφωνικού σήματος Για την εκπομπή του επεξεργασμένου σήματος επιλέχθηκε ένα μικρό κλασικό αυτοταλάντωτο κύκλωμα διαμόρφωσης κατά συχνότητα (FM), που εκπέμπει σε μια χαμηλότερη συχνότητα εκτός της ραδιοφωνικής περιοχής εκπομπής και λήψης. Η κεντρική συχνότητα εκπομπής είναι 52,2 MHz. Για την κατασκευή του κυκλώματος του πομπού χρησιμοποιήθηκε το κύκλωμα του παρακάτω σχήματος με τιμές εξαρτημάτων: Vcc 17V U2 LM7809CT LINE VREG VOLTAGE C1 COMMON C2 R1 C3 C4 R3 R2 Q1 C5 R5 R6 C6 C7 L1 Q2 Ant. C8 1.0kΩ 1.0uF 1.0uF 1.0kΩ 1.0uF 1.0mH 800fF 1.0kΩ Vin to transsmiter R7 R4 X1 2.5 V 4.7uF 1.0kΩ 1.0kΩ 4.7uF 33pF 1.0kΩ BJT_NPN_VIRTUAL 1.0kΩ Σχήμα 5.8. Ηλεκτρονικό κύκλωμα πομπού. R 1 =1Μ4, R 2 =M82, R 3 =10Κ, R 4 =5K4, R 5 =10K, R 6 =2K7, R 7 =10 BJT_NPN_VIRTUAL VCC C 1 =4μ7F/16V (Ηλεκτρολυτικός), C 2 =100pF 5V (Κεραμικός), C 3 =100mF, C 4 =1000μF/16V (Ηλεκτρολυτικός), C 5 =4μ7F/16V (Ηλεκτρολυτικός), C 6 =2n2F (Κεραμικός), C 7 =2n7F (polyester), C 8 =12pF (Κεραμικός) IC 2 = LM 7809 (Σταθεροποιητής Τάσης) Q 2 =BC337NPN, Q 2 =BD139 NPN 47

48 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Το τρανζίστορ Q 2 ταλαντώνεται στη συχνότητα που ορίζεται από τα στοιχεία του κυμαινόμενου κυκλώματος L 1, C 8. Οι ενδοχωρητικότητες του Q 2 συμπληρώνονται από τους C 6, C 7. Οι αντιστάσεις R 5, R 6 ρυθμίζουν την πόλωση της βάσης του τρανζίστορ. Ο πυκνωτής C 5 είναι συζευκτικός μεταξύ της βαθμίδας εισόδου, που είναι ένας ενισχυτής κοινού εκπομπού με μικρή ενίσχυση και της βαθμίδας ταλάντωσης. Το δικτύωμα R 1, C 2 διορθώνει την καμπύλη απόκρισης της βαθμίδας του πομπού. Ο σταθεροποιητής LM 7809 παρέχει σταθερή τάση 9V στο κύκλωμα και υποστηρίζεται από την απόζευξη των πυκνωτών C 3, C 4 για καλύτερη εξομάλυνση. Σαν κεραία εκπομπής επιλέχθηκε μια πτυσσόμενη κεραία ραδιοφώνου, η οποία λειτουργεί ικανοποιητικά εκτός της βαλίτσας κατασκευής μετά το ½ του αναπτύγματός της. Το πηνίο L 1 έχει αριθμό σπειρών n=9, διατομή πηνιοσύρματος d=1mm και διατομή πηνίου Φ=18mm. Το υλοποιημένο κύκλωμα του πομπού Λήψη ραδιοφωνικού σήματος Για την λήψη του αποτελέσματος της επεξεργασίας του σήματος της κατασκευής χρησιμοποιήθηκε ένας κοινός αναλογικός φορητός δέκτης FM και στα κυκλώματα συντονισμού του έγινε επέμβαση σε δύο πηνία από τα LC του. Αντικαθιστώντας τα πηνία συντονισμού του δέκτη με μεγαλύτερα ως προς τον αριθμό σπειρών, μεταφέρθηκε προς τα αριστερά το φάσμα λήψης του, με αποτέλεσμα η κλίμακα των FM να γίνει από 48 έως 60 MHz αντί 88 έως 108 MHz που ήταν. Στη συχνότητα 52,2 MHz έγινε η κεντρική λήψη της εκπομπής του πομπού της κατασκευής. Οι δοκιμές λήψης που έγιναν έδειξαν πως η εμβέλεια του πομπού πλησίασε τα 20 μέτρα με ικανοποιητική ποιότητα. Η νέα κλίμακα λήψης στα FM με σημειωμένη την κεντρική συχνότητα λήψης αντικατέστησε την παλιά, όπως φαίνεται στην παρακάτω φωτογραφία. 48

49 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ 5.11 Τροφοδοσία Το τροφοδοτικό της κατασκευής αποτελείται από έναν τοροειδή μετασχηματιστή με τρία δευτερεύοντα τυλίγματα και έναν συμβατικό με την κατανομή τάσεων, όπως φαίνεται παρακάτω και από τα κυκλώματα ανόρθωσης. Σχήμα 5.9. Ηλεκτρονικό κύκλωμα μετασχηματιστή και η συνδεσμολογία τους. Για όλες τις ανορθώσεις χρησιμοποιήθηκε διάταξη διπλής (ή πλήρης) ανόρθωσης με γέφυρα και επί πλέον, για τις περιπτώσεις συμμετρικής τροφοδοσίας, χρησιμοποιήθηκε δευτερεύον τύλιγμα μετασχηματιστή με μεσαία λήψη. Για την κατασκευή του κυκλώματος παραγωγής των ±36V dc, χρησιμοποιήθηκε το παρακάτω κύκλωμα με τιμές εξαρτημάτων: D1 F1 A1 25 V D2 C1 R1 +36V A2 25 V D3 D4 C2 F2 R2-36V Σχήμα Ηλεκτρονικό κύκλωμα για την παραγωγή τάσης ±36V. LED2 1 A 3.3mF 1 A 1.0kΩ D 1, D 2, D 3, D 4 =1Ν V X6 1.0kΩ LED1 X22.5 V DIODE_VIRTUAL 3.3mF C -36 V 1, C 2 =10mF/40V (Ηλεκτρολυτικοί) DIODE_VIRTUAL X4 36 V DIODE_VIRTUAL DIODE_VIRTUAL X5 F 1, F 2 =1A/230V +36 R 1, R 2 =1K8/1W 49

50 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Για την κατασκευή του κυκλώματος παραγωγής των 17V dc, χρησιμοποιήθηκε το παρακάτω κύκλωμα με τιμές εξαρτημάτων: B1 12 V D1 D2 D3 C1 F1 R1 L C2 FM 17 V B2 12 V D4 Σχήμα Ηλεκτρονικό κύκλωμα για την παραγωγή LED τάσης 17V. 3.3mF DIODE_VIRTUAL X1 1 A 1.0mH L1 DIODE_VIRTUAL D 2.5 V 1.0kΩ 1, D 2, D 3, D 4 =1Ν5406 DIODE_VIRTUAL 3.3mF C 1 =2200μF/25V (Ηλεκτρολυτικός), C 2 =3300μF/35V (Ηλεκτρολυτικός) DIODE_VIRTUAL F 1 =1A/230V R 1 =K82/1W Χρησιμοποιήθηκε, επιπλέον, και ένα αποπνικτικό (Fowler, 1999) πηνίο L για βελτίωση της εξομάλυνσης της τάσης που τροφοδοτεί την βαθμίδα εκπομπής. Για την κατασκευή του κυκλώματος παραγωγής των 48V dc, χρησιμοποιήθηκε το κύκλωμα του παρακάτω σχήματος με τιμές εξαρτημάτων: D1 F1 Γ1 34 V Γ2 34 V D2 D3 D4 C1 Σχήμα Ηλεκτρονικό κύκλωμα για την παραγωγή τάσης 48V. 1kΩ X1 48 V X2 1mF LED1 D 1, D 2, D 3, D 4 =1Ν4001 C 1 =1000μF/63V (Ηλεκτρολυτικός) F 1 =0.1A/230V R 1 =2K7/1W R1 48 V DIODE_VIRTUAL DIODE_VIRTUAL DIODE_VIRTUAL 1 DIODE_VIRTUAL A 50

51 ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ Για την κατασκευή του κυκλώματος παραγωγής των ±12Vdc, χρησιμοποιήθηκε το κύκλωμα του παρακάτω σχήματος με τιμές εξαρτημάτων: Δ1 12 V D1 D2 C1 F1 R1 LM7812CT LINE VREG VOLTAGE COMMON +12V Δ2 12 V D3 D4 C2 F2 R2 COMMON VOLTAGE LINE VREG -12V LM7912CT Σχήμα X Ηλεκτρονικό κύκλωμα για την παραγωγή τάσης±12v. 2.5 V LED1 DIODE_VIRTUAL DIODE_VIRTUAL LED2 X5 1.0kΩ 1.0kΩ X6 12 V D 1, D 2, D 3, D 4 =1Ν4001 DIODE_VIRTUAL DIODE_VIRTUAL U52.5 V 1_AMP X4 2.5 V 1_AMP 3.3mF U6 C 1, C 2 =2200μF/25V (Ηλεκτρολυτικοί) 3.3mF F 1 = 0.3A/230V R 1, R 2 = K62/1W IC 1 =LM 7812 (Σταθεροποιητής Τάσης) IC 2 = LM 7912 (Σταθεροποιητής Τάσης) Στην παρακάτω φωτογραφία φαίνεται η κατανομή ισχύων με τις ασφαλειοθήκες και τις ενδεικτικές led. 51

52 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Ο : ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Έχοντας μια πρώτη προηγούμενη επαγγελματική εμπειρία από μια εταιρία τηλεπικοινωνιακών κατασκευών, στην οποία εργαζόμουν, και από δικές μου ηλεκτρονικές μικροεφαρμογές, ξεκίνησα την παρούσα κατασκευή, που στηρίζεται στο γνωστικό πεδίο που μου πρόσφεραν οι σπουδές μου μέχρι σήμερα. Είχα την πεποίθηση πως έστω και με μεγάλες δυσκολίες θα μπορούσα να αντεπεξέλθω στις απαιτήσεις της υλοποίησης αυτής της κατασκευής. Οι δυσκολίες, μικρές οι μεγάλες, μηχανικές ή ηλεκτρονικές, που πρόεκυψαν σε όλη την πορεία, μου έδειξαν τον δρόμο μιας περισσότερο σωστής εκτίμησης του τρόπου εργασίας και του χρόνου διεκπεραίωσης της. Οι λανθασμένες εκτιμήσεις διαφόρων μεγεθών ή εφαρμογών με οδήγησαν μέσω μετρήσεων και καθοδηγήσεων - από άτομα σχετικά με το χώρο της κατασκευής - σε σημαντική επανεξέταση της μεθοδολογίας και του τρόπου εργασίας μου. Με την ηθική και ουσιαστική βοήθεια που μου πρόσφεραν οι καθηγητές του ΑΤΕΙ Ιόνιων Νήσων κατανοώντας τη δυσκολία να είμαι χρονικά συνεπής, λόγω του όγκου εργασίας της κατασκευής, ένιωσα την μεγάλη ικανοποίηση της ολοκλήρωσης της εργασίας μου. Έρχομαι λοιπόν να συμφωνήσω με τη ρήση του Mahatma Gandhi πως ότι κάνουμε στη ζωή είναι ασήμαντο, είναι όμως πολύ σημαντικό το να το κάνουμε. 52

53 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΒΙΒΛΙΑ: Brice, R. (2001).Τεχνολογία μουσικής. Θεσσαλονίκη: Τζιόλα. Fowler, R. (1999). Ηλεκτροτεχνία ac-dc. Θεσσαλονίκη: Τζιόλα. Ρήγας, Δ., & Τζιόλας, Δ. (1989). Ραδιοφωνία ηλεκτροακουστική θεωρία επισκευή. Θεσσαλονίκη: Τζιόλα. Ρήγας, Δ. (1996). Ηλεκτρονικές κατασκευές. Θεσσαλονίκη: Τζιόλα. Σκλαβούνης, Γ. (2000). Ραδιοτηλεοπτική παραγωγή. Αθήνα: Έλλην. Τουσούνης, Ν., & Κόρδας, Σ. (1998). Ηλεκτρονικές ηχητικές διατάξεις. Αθήνα: Ίων. Παπακίτσου, Χ. (1997). Ραδιοφωνία (Ραδιοεπικοινωνία). Αθήνα: Ίδρυμα Ευγενίδου. Χονδρογιάννης, Ε., & Τσαμούταλος, Κ. (1997). Ραδιοεπικοινωνία αναλογικές & ψηφιακές συσκευές ήχου. Αθήνα: Ιδίων. ΠΕΡΙΟΔΙΚΟ: Στεφάνου, Μ. (1977α). Πανοραμικός προενισχυτής. Τεχνική εκλογή. Στεφάνου, Μ. (1977β). Οι μετρήσεις των εναλλασσομένων τάσεων και κατασκευή ενός ηλεκτρονικού μιλλιβολτόμετρου. Τεχνική εκλογή. ΠΗΓΕΣ ΑΠΟ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟ: Bookmark. (n.d). Electronic component s. Διαθέσιμο στον δικτυακό τόπο: (2/7/2010). Έξαρχος, Δ. (2008). Σχεδίαση και κατασκευή ασύρματου μικροφώνου. Διπλωματική εργασία, 13-14,15, 25. Διαθέσιμο στον δικτυακό τόπο: artemis.cslab.ntua.gr/el_thesis/artemis.ntua.ece/.../dt doc (14/2/2011). Κοντάκος, Κ. (χ.χ.). Ενισχυτής ισχύος ακουστικών συχνοτήτων με προενισχυτή. Διαθέσιμο στον δικτυακό τόπο: (22/6/2010). 53

54 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ A: ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α: ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ ΤΗΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ Η εξωτερική όψη της κατασκευής. Γενική εικόνα της κατασκευής. Οι δύο βασικοί δίαυλοι και επιφάνεια χειρισμού. 54

55 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ A: Στάδια της κατασκευής και ενίσχυση βάσης στήριξης. Κυκλώματα τελικών ενισχυτών και τροφοδοσία. Τοροειδής μετασχηματιστής τροφοδοσίας. 55

56 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ A: Τα στάδια κατασκευής της επιφάνειας χειρισμού. Το εσωτερικό της κατασκευής με τις βαθμίδες επεξεργασία και ενίσχυσης. Συναρμολόγηση πλακετών βαθμίδων. 56

57 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β: DATASHEETS ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΩN IN 4001 IN 5406 IN 4448 BC 337 BD 139 LM 7809 LM 7812 LM 7912 UA 741 TDA 2003 STK

58 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 58

59 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 59

60 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 60

61 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 61

62 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 62

63 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 63

64 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 64

65 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 65

66 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 66

67 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 67

68 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 68

69 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 69

70 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 70

71 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 71

72 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 72

73 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 73

74 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 74

75 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 75

76 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 76

77 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ B: 77