Επικοινωνία

Επικοινωνία

15/4/15

Μια απλή εισαγωγή στις τηλεπικοινωνίες. Λίγα λόγια για το «παράξενο» θέμα.

Γράφει ο ερευνητής Πέτρος Καλλιοντζής

Ίσως το θέμα, του παρόντος άρθρου, να φανεί παράξενο για τον αναγνώστη-ερευνητή. Θεώρησα όμως χρήσιμο να κάνουμε κάποια απλή αναφορά, στις τηλεπικοινωνίες, ώστε ό αναγνώστης να μπει στο νόημα της δυνατότητας επικοινωνίας με εξωγήϊνους πολιτισμούς. Οι διάφορες τηλεπικοινωνίες γίνονται με διαφόρους τρόπους διαμόρφωσης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα αποτελείται από μία συνυφασμένη μορφή ηλεκτρικού και μαγνητικού κύματος (συχνότητας). Τα δύο αυτά κύματα είναι μεταξύ τους κάθετα. Αναλόγως της καθετότητας του ηλεκτρικού κύματος, πάνω στο μαγνητικό κύμα, διακρίνουμε τα δύο ήδη πόλωσης. Οριζόντια και κάθετη. Η συσκευή που εκπέμπει το ηλεκτρομαγνητικό κύμα ονομάζεται πομπός. Τούτη συνίσταται από τον τοπικό ταλαντωτή που παράγει την ηλεκτρική συχνότητα. Τον ενισχυτή ισχύος ή εξόδου και το κύκλωμα εκπομπής, που ονομάζεται κεραία από την οποία δημιουργείται και εκπέμπεται το ηλεκτρομαγνητικό κύμα ή συχνότητα. Το ωφέλιμο σήμα, πληροφορία, υπεισέρχεται στο ηλεκτρικό σήμα του ταλαντωτή με την βοήθεια του κυκλώματος του διαμορφωτή. Η λειτουργία αυτή ονομάζεται διαμόρφωση. Υπάρχουν αρκετά είδη διαμόρφωσης ανάλογα του σκοπού της εκπομπής και των αναγκών εκμετάλλευσης του φάσματος ραδιοσυχνοτήτων. Πολύ διαδεδομένες μέθοδοι διαμόρφωσης είναι: Η «κατά πλάτος ΑΜ», η «κατά συχνότητα FM», η «κατά παλμούς PM» κλπ. Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα μεταδίδεται με την ταχύτητα του φωτός και έχει ταχύτητα διάδοσης ίση με αυτό. Δηλαδή 300.000 Km/sec. Χαρακτηριστικό του ηλεκτρομαγνητικού κύματος είναι το πλάτος (τιμή AC τάσης), η τιμή συχνότητας (πόσες φορές μεταβάλλεται στην μονάδα του χρόνου) και το μήκος του : λ=c/f . Όπου c είναι η ταχύτητα του φωτός και f η εκπεμπόμενη συχνότητα. Από τον τύπο του μήκους κύματος της συχνότητας, υπολογίζεται και το μήκος της κεραίας που θα χρησιμοποιηθεί για την εκπομπή της εν λόγω συχνότητας. Συνεπώς εκπομπή σήματος υψηλής συχνότητας απαιτεί κεραία μικρών διαστάσεων, ενώ εκπομπή σήματος χαμηλής συχνότητας απαιτεί κεραία μεγάλη. 

Ομοίως,αλλά με αντίστροφη διαδικασία γίνονται οι λήψεις των διαφόρων συχνοτήτων. Οι συσκευές αυτές ονομάζονται δέκτες.Ένας δέκτης αποτελείται από την βαθμίδα ενίσχυσης του ραδιοσήματος. Επειδή το οδεύον στο χώρο σήμα υφίσταται σημαντικότατες εξασθενίσεις, η βαθμίδα ενίσχυσης του δέκτη χρειάζεται προκειμένου το λαμβανόμενο σήμα να ενισχυθεί και να περάσει το κατώφλι θορύβου του δέκτη. Ώστε, να διεγερθούν στην συνέχεια οι υπόλοιπες βαθμίδες του δέκτη. Ας σημειωθεί ότι συναρτήσει της απόστασης πομπού-δέκτη, καθώς και άλλων παραγόντων, ένα σήμα πχ 50 KW, μπορεί να φθάνει στην κεραία με ένα πλάτος της τάξης από 5-50 μV. Αναλόγως της ευαισθησίας του δέκτη (μικρός θόρυβος) το σήμα αυτό μπορεί να διεγείρει τον δέκτη. Η δε ισχύς του σήματος έχει σχεδόν εξανεμιστεί .Πχ. Εάν ή κεραία μας έχει χαρακτηριστική αντίσταση 50 ΩΜ και το πλάτος του λαμβανόμενου σήματος είναι 50 μV,τότε η λαμβανόμενη ισχύς είναι μόλις 50 μW.Δηλαδή το σήμα λήψης έγινε, από πλευράς ισχύος, 109 φορές μικρότερο του αρχικά εκπεμπόμενου. Ο δέκτης συμπληρώνεται από τις βαθμίδες του τοπικού ταλαντωτή, της μίξης της αποδιαμόρφωσης, του ενισχυτή ανάδειξης του ωφέλιμου σήματος και της βαθμίδας αναπαραγωγής αυτού. Οι εξηγήσεις των λειτουργιών των βαθμίδων  του δέκτη δεν αποτελούν απαραίτητο αντικείμενο για το θέμα μας. Όσο η συχνότητα αυξάνεται τόσο οι χρησιμοποιούμενες κεραίες εκπομπής μειώνονται σε μέγεθος. Πλην όμως οι κεραίες λήψης αυξάνονται σε χαρακτηριστικά κατασκευής προκειμένου να «συλλάβουν» όσο το δυνατόν μεγαλύτερο σήμα. 

Ένα απλό παράδειγμα είναι το εξής: Προκειμένου να κάνουμε λήψη ενός δορυφορικού προγράμματος χρησιμοποιούμε τις δορυφορικές κεραίες. Το μέγεθος των οποίων εξαρτάται από το πόσο «δύσκολος» (βλέπε μικρό πλάτος σήματος λήψης)είναι ο δορυφόρος και σε ποια περιοχή συχνοτήτων εκπέμπει. Έτσι λοιπόν στην υψηλή περιοχή συχνοτήτων (Κu-Band 10.950 MHz-16.500 MHz), σήμα 30 dBW λαμβάνεται με κεραία 2.60 m. Eνώ στην χαμηλή περιοχή (C-Band  3.400 MΗz6.425 MHz), σήμα 30 dBW λαμβάνεται με κεραία 3.50 m. Το στοιχείο αυτό είναι χρησιμότατο προκειμένου από μόνοι μας να καταλάβουμε πόσο μεγάλες κεραίες πρέπει να έχει κάποιος ερασιτέχνης ραδιοαστρονόμος για να μπορέσει να λάβει σήματα από μακρινά σημεία του σύμπαντος ή ακόμη και από την περιοχή του φάσματος του H2 (υδρογόνου).Περιοχή όπου ισχυρίζονται ότι πρέπει να χρησιμοποιήται για γαλαξιακή επικοινωνία με εξωγήινες μορφές ζωής. Η συχνότητα ταλάντωσης του H2 είναι οι 1.420 MHz.Ο λόγος επιλογής της συχνότητας του υδρογόνου σαν περιοχή επικοινωνίας, είναι διότι τι αέριο αυτό είναι ευρέως διαδεδομένο στο Σύμπαν. Συνεπώς οποιαδήποτε διατάραξη (βλέπε διαμόρφωση) του φάσματός του θα γίνει άμεσα αντιληπτή από οποιονδήποτε εξελιγμένο πολιτισμό στο Σύμπαν. Δεν συμφωνούμε απολύτως, αλλά δεν είμαι αστροφυσικός ή ραδιοαστρονόμος, για να μπορώ να εκφέρω κάποια επιστημονική γνώμη. Στην δορυφορική επικοινωνία και κατά συνέπεια και στην ραδιοαστρονομία χρησιμοποιούμε γενικά παραβολικής μορφής κεραίες. Η λειτουργία των κεραιών αυτών βασίζεται στις ιδιότητες των κοίλων κατόπτρων. Μία παραβολική κεραία έχει την ικανότητα της συγκέντρωσης αλλά και ενίσχυσης πολύ ασθενικών σημάτων, υψηλών ως επί τω πλείστον συχνοτήτων.


Print Friendly and PDF

Περιπλανηθείτε σε τόπους μυστηρίου, μέσα από τις επιτόπιες έρευνες της ομάδας μας (Κλικ στην εικόνα)