Jak to działa? Cz. 8: radio

Na pytanie: „Jak działa radio?” każdy odpowie, że wyłapuje fale radiowe. Tylko co to właściwie znaczy? Jak dźwięk staje się falą radiową? Co sprawia, że potem znów staje się dźwiękiem?

Fale radiowe to promieniowanie elektromagnetyczne o określonych częstotliwościach: od 3 kHz do 3 Thz. Światło też jest promieniowaniem elektromagnetycznym, ale o innej długości fali. Poprzez promieniowanie można przesyłać przeróżne informacje – od dźwięku, przez obraz, aż po polecenie aktywacji urządzenia, np. sterowanego radiem samochodziku.

Radioodbiorniki, o których tu mówimy – czyli radia służące do słuchania aksamitnego głosu Wojciecha Manna – są urządzeniami stworzonymi w celu odbierania fal z określonego przedziału i o określonej długości, oraz do przetwarzania ich na dźwięk.

Na filmie: Tokyo Tower, czyli gigantyczna wieża radiowa.

System nadajników i odbiorników działa, w uproszczeniu, następująco: jeżeli do anteny zostanie podłączone zasilanie, poruszające się w niej elektrony zaczną generować pole elektromagnetyczne. Jeśli w jego zasięgu znajdzie się druga antena, również i w niej zacznie płynąć prąd.

Teraz wystarczy zrozumieć, jak dźwięk staje się falą, i jak z powrotem zmienia się w dźwięk, aby pojąć działanie radia.

Jeżeli przyłożymy zasilanie do anteny, wygenerujemy falę radiową, ale będzie to pozbawiony informacji szum. To jednak dobry punkt wyjścia: wystarczy włączać i wyłączać zasilanie, aby móc nadawać alfabetem Morse'a. Jeżeli jednak zaczniemy modulować falę – pobawimy się jej amplitudą lub częstotliwością, czyli wychyleniem sinusoidy lub prędkością, z jaką się zmienia – zaczniemy uzyskiwać inne dźwięki.

W trakcie nagrywania audycji, kiedy mówimy lub gramy na instrumencie, dźwięk, czyli fale akustyczne, jest przetwarzany przez mikrofon na sygnał elektryczny, zwany sygnałem informacyjnym. Nie będziemy zgłębiać tego zagadnienia – działanie mikrofonu to temat na inny odcinek cyklu. W każdym razie: głos spikera zostaje przetworzony na prąd. Teoretycznie już teraz fala mogłaby pójść w eter, jednak tak się nie dzieje.

Transmitowanie pierwotnego sygnału byłoby zbyt kosztowne ze względu na jego niewielką moc. Nadajnik generuje więc silniejszą, pozbawioną informacji falę nośną, która jest modulowana na podobieństwo sygnału informacyjnego. Aby odbiornik wyłowił tę jedną spośród niezliczonej ilości fal, potrzebuje tunera, który dostosowuje się do określonej częstotliwości i wyodrębnia oraz wzmacnia sygnał, który jest na niej nadawany.

Wystarczy ustawić częstotliwość, na której nadawana jest nasza audycja – i voila! Przechwycona fala elektromagnetyczna zostanie "odczytana" przez demodulator, który wyodrębni pierwotną informację zawartą w zmodulowanej fali nośnej, i przetworzona w falę akustyczną przez głośnik.

Różnica między radiem AM i FM tkwi w sposobie modulacji fali. Stacje AM wykorzystują modyfikację amplitudy do kodowania informacji o dźwięku, natomiast stacje FM – modyfikację częstotliwości. Każda z opcji ma wady i zalety.

Sygnał AM, działający w niższych częstotliwościach, oferuje niższą jakość dźwięku, ale nadawanie wiąże się z mniejszymi kosztami. Zasięg radia AM jest duży, lecz fale mogą zostać stosunkowo łatwo zakłócone poprzez warunki pogodowe czy nakładające się sygnały radiowe. Zakłócenie sygnału FM w taki sposób jest trudniejsze, a jakość dźwięku wyższa, ale zasięg jest mniejszy i dodatkowo ograniczany m.in. przez wysokie budynki czy przeszkody terenowe.

Pamiętacie piosenkę „Video Killed the Radio Star” autorstwa The Buggles? Pierwszy w historii MTV teledysk – właśnie do niej – zapowiadał rewolucję w świecie muzyki. Kto miałby słuchać radia, skoro może słuchać i jednocześnie oglądać telewizję? Nowe i lepsze wyprze stare i gorsze, nie może być inaczej.

Oczywiście stało się inaczej. Radio wciąż jest popularne. Według Komitetu Badań Radiowych prawie trzy czwarte Polaków włącza odbiornik co najmniej na 15 minut dziennie. W 2015 przeciętny słuchacz słuchał audycji średnio przez 4,5 godziny dziennie. Temu niemłodemu już medium nic nie grozi… choć zgubę wieszczono mu nawet tuż po jego narodzinach.

„Radio nie ma przyszłości” - takie słowa przypisuje się Sir Williamowi Thomasowi, Baronowi Kelvin, odkrywcy jednego ze zjawisk termodynamicznych. Ten znakomity naukowiec, usłyszawszy w 1894 r. o nowym wynalazku, uznał, że nie ma szans się przyjąć. Pięć lat później rozpoczęła działalność pierwsza fabryka radioodbiorników.

Pamiętajmy też, że i radio, i telewizja były uważane za wielkie zagrożenie dla prasy. Telewizja 3D miała wyprzeć 2D, a co kilka lat mówi się o czających się tuż za rogiem końcu konsol do gier – który nigdy nie następuje. Staremu, dobremu radiu - które możemy słuchać w tle podczas pracy, i które jest mniejsze i poręczniejsze niż telewizor czy komputer - jeszcze długo nic nie zagrozi.