טרנספורמציה של גלי רדיו

השאלה מאת עמרי לינדנקראוס

התשובה באדיבות אתר "בשער".

ברצוני לשאול, האם יש טרנספורמטור או כל מכשור אחר, המסוגל להמיר גלי רדיו (RF) לזרם ישיר או חילופין. למיטב ידיעתי האנטנות הסלולריות כמו גם אנטנות הרדיו מפיקות גלי רדיו באמצעות זרם חילופין הזורם בהן (תקנו אותי אם אני טועה), האם תהליך הפוך אפשרי ?

תשובה מאת פרופ' גד שני, הנדסה ביורפואית, אוניברסיטת בן גוריון:

השאלה מלמדת על בילבול מושגים. טרנספורמטור מקבל זרם חילופין והופך אותו לזרם חילופין באותה תדירות אבל בעוצמה אחרת. אפשר להגדיל או להקטין את האמפליטודה של הזרם (או המתח) הנכנס לטרנספורמטור ע"י יחס כריכות (ליפופים) של מעגל ראשוני ביחס למעגל המישני. אי אפשר להגביר הספק בטרנספורמטור, כלומר, מכפלת הזרם במתח במעגל הראשוני שווה לזו שבמעגל המשני (פחות הפסדים). אם הזרם עולה המתח יורד ולהפך.
לגבי גלי רדיו, מיצרים גלי רדיו בתדירות RF ובתדירויות אחרות בעזרת שפופרות מתאימות הפועלות כמתנד (מחולל תנודות). זהו זרם חילופין. גם בתנור מיקרוגל ביתי יש שפופרת כזאת שמיצרת את גלי המיקרו. אנטנות רדיו ואנטנות סוללריות משדרות את הגל שנכנס אליהן מהמשדר. הגל שנכנס לאנטנה ומשודר ממנה הוא זרם חילופין בתדירות גבוהה.
אפשר לישר זרם חילופין כלומר להפוך זרם חילופין לזרם ישר בעזרת מישר גל (דיודה). כדי להסביר יותר טוב את פעולת יישור הגל צריך להכנס לפרטים אלקטרוניים ולא כאן המקום לכך.
לגבי השאלה האחרונה - "האם תהליך הפוך אפשרי", תהליך הפוך למה? אם הכוונה היא לשאול האם אנטנה יכולה לקלוט גל ולא רק לשדר גל, בודאי שאפשר, יש אנטנות שידור ויש אנטנות קליטה. האות הניקלט באנטנה מוגבר והאינפורמציה שהוא נושא (דיבור מוזיקה או כל מה שרצה המשדר להעביר) מופקת ממנו באמצעים אלקטרוניים.


תשובה מאת דר' יהונתן מולכו, המחלקה להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטת בן גוריון

הערה מקדימה: גלי רדיו הם גלים אלקטרומגנטיים, כמו הגלים שהמכ"ם משדר, הגלים שמביאים לנו את שידורי הטלביזיה, גלי האור ועוד. הגלים הללו נבדלים בתדר שלהם.
בהתיחס לחלק השני של שאלתך ("האם התהליך הפיך"): כן, הוא הפיך. אם מזרימים באנטנה זרם חילופין בעל תדר כלשהו, האנטנה שולחת גל אלקטרומגנטי בעל אותו התדר. ולהיפך, אם גל אלקטרומגנטי פוגע באנטנה, הוא משרה (יוצר) בה ובמעגל שניזון ממנה, זרם חילופין בעל תדר זהה לתדר הגל. דוגמאות לשימוש באנטנה בשני הכוונים: מכ"ם וטלפון סלולרי.
בהתיחס לחלק הראשון של שאלתך: כאמור,באנטנה נעשית ההמרה מגל לזרם (וגם
ההיפך) ולשניהם אותו התדר. אם נדרש להמיר מגל לזרם ישר, הדבר אפשרי באמצעות דיודה (מישר זרם) ומסנן. הדיודה " מישרת" את זרם החילופין (מקצצת את חלקו השלילי) והמסנן מפיק זרם ישר (קבוע) מזרם החילופין שיושר.