Du har vel ikke tenkt over det mens du hører på radio på turen, men radio er et mysterium, basert på usynlige bølger som kommer av at elektriske ladninger akselererer.
Bildet øverst: Radio i bilen er nesten like gammelt som bilen selv, Cadillac var tidlig ute med dette også. Men de nye systemene og apparatene gir en helt annen opplevelse. (Foto: Panasonic)
Av Stein Bekkevold
Navnet bak radioeventyret er Marconi, «radioens far» – men Nicola Tesla var først, ikke overraskende – for Tesla var en briljant fysiker – men dårlig forretningsmann.
- G. M. Marconi, 1. markis av Marconi (1874 –1937) var en italiensk smarting som bygget et praktisk radiobølgebasert, trådløst telegrafsystem. Dermed kunne han i 1909 dele Nobelprisen i fysikk med K. F. Braun som belønning. Verden glemte som vanlig Tesla. Marconi grunnla The Wireless Telegraph & Signal Company i London i 1897, senere The Marconi Company.
I 1929 ble han adlet, og fikk tittel markis av kong Vittorio Emmanuele. I 1931 startet Marconi Vatikanets radio for pave Pius XI. Bare så du vet det. Dette er litt av en fysikkhistorie*!
Med radio i bilen blir jo turen mye hyggeligere, og nye familiebiler har systemet DAB. (Foto: Which Car)
Kjær musikk…
Men hva er radio? Hvordan kan vi sende hørbare signaler fra en stasjon – en mast – ut til bilende mottagere langt, langt unna? Jo: Radiobølger kommer fra elektriske ladninger som akselereres. De skapes av tidsvarierende elektrisk strøm, elektroner som flyr frem og tilbake i en metalleder – en antenne, og hisses opp.
Når noe skal sendes går en vekselstrøm med radiofrekvens inn i antennen. Antennen sender ut energien som radiobølger. Når bølgene treffer en antenne som gjenkjennervibrasjonene, dyttes elektronene i denne også hit og dit, og skaper en liknende lokal, bitteliten vekselstrøm. Bilens radio registrerer denne hit-og-dit-strømmen, og forsterker den. Og dermed får du inn kjente stemmer og kjær musikk på turen…
Lysets hastighet
Når radiobølgene havner lenger unna senderantennen sprer de seg, og signalstyrken (i watt per m2) synker, derfor kan du bare motta radio over en viss avstand fra senderen. Dette er Del 2 av mysteriet; brukbar mottakeravstand avhenger av sendereffekten i kW, og av sender-antennenes strålingsmønster, bilradioens (og antennens) følsomhet, den samlede støyen – og eventuelle hindre.
En rundstrålende antenne sender eller mottar – logisk nok – radiobølger i alle retninger, mens en retningsantenne (høyt-forsterkende) sender i en bestemt retning, og mottar ditto. Radiobølger går gjennom vakuum med lysets hastighet (300 000 km/sek), og i luft nesten like fort. Og: Bølgelengden er omvendt proporsjonal med senderfrekvensen …
Du verden.
Snodig
Andre typer elektromagnetiske bølger er jo infrarødt lys, synlig lys, ultrafiolett, røntgen- og gammastråler. Alle disse kan bære energi og brukes til kommunikasjon.
Populariteten til radiobølgene kommer av enorm kapasitet, med stor bølgelengde. Radiobølger kan passere atmosfæren, bladverket og de fleste byggematerialer, og kan (ved diffraksjon, spredning) bøye seg rundt hindre. Ulikt andre bølger blir de spredt snarere enn å bli sugd opp av ting som er større enn bølgelengden.
Snodig fysikk …
DAB er en ny form for radioteknikk som mange liker og mange avskyr. (Illustrasjon: EuroRadio)
Modulering
Du har sikkert hørt om AM, FM og DAB. Ved sending endres de utgående signalene av en såkalt transduser. Da skapes det tidsvarierende elektriske signalet – kalt modulasjons-signal. Det kan være et lydsignal – lyd fra en mikrofon, et videosignal fra et videokamera, eller et digitalt signal som er en sekvens av biter – binære data (1 eller null) fra en datamaskin. Dette signalet tilføres radiosenderen. I denne skaper en oscillator en vekselstrøm som i sin tur lager en radiofrekvens – bærebølgen – og denne frakter informasjonen. Signalet modulerer bærebølgen, varierer deler av den, og forbedrer informasjonen på den. Her er tre ulike modulasjons-metoder:
AM (amplitudemodulasjon) – her varieres amplituden (styrken) til radiobærebølgen.
FM (frekvensmodulasjon) – her varieres frekvensen.
DAB Digital Audio Broadcasting (DAB) er en ny digital radiostandard i mange land, laget av World DAB-forum. Standarden dominerer i Europa og brukes også i deler av Afrika, Asia og Australia.
Mer robust
DAB startet som det europeiske forskningsprosjektet Eureka-147 på 1980-tallet. NRK lanserte den første DAB-kanalen i verden 1. juni 1995 med NRK Klassisk, og BBC og Sveriges Radio (SR) kom litt senere det året.
DAB sies å være mer effektiv teknologi enn den analoge, og tilbyr flere tjenester i samme båndbredde. Radiostasjonen kan velge ønsket lydkvalitet, fra super HF for musikk til lav LF for tale. Da kan lydkvaliteten oppfattes som dårligere enn FM. HF betyr høy bit-hastighet og vil øke overføringskostnaden.
DAB er mer robust mot støy og flerveisfading brukt i bil, selv om mottakskvaliteten raskt blir dårligere når signalstyrken synker under kritisk nivå – noe som gjelder alle digitale sendinger. Så langt er Norge det eneste landet som har kjørt et analogt avstengingsprogram, etter å ha skiftet til digitalt i 2017.
Men god tur da dere, uansett!
*H. R. Hertz´ oppdagelse av elektromagnetiske bølger (og radiobølger) på 1880-tallet kom etter en teoretisk utredning av sammenhengen mellom elektrisitet og magnetisme – dette startet tidlig på 1800-tallet etter at Faraday hadde vist elektromagnetisme, og danske Ørsted hadde gjort sitt. Arbeidet ga en teori om elektromagnetisk stråling ved J. C. Maxwell i 1873, og Hertz viste dette eksperimentelt. Men ingen så verdien i et kommunikasjonssystem. I midten av 1890-tallet, basert på studier av fenomenet, utviklet først N. Tesla og så G. Marconi de første teoriene for langdistanse radiokommunikasjon.
Så: 23. desember 1900 var den kanadiske oppfinner R. A. Fessenden først med å sende lyd (trådløs telefoni) med radio, over 1,6 kilometer, og seks år senere (på julaften 1906) ble han den første som gjorde en offentlig trådløs sending. Men smarte Marconi står altså som oppfinner av radioen – selv om Tesla egentlig var først, der også …
