על גבי גל נושא
קול אנושי נשמע למרחק של כמה עשרות מטרים. גל רדיו יכול לחצות יבשת. לכן, כדי לשלוח קול רחוק, משדר יוצר גל רדיו בתדר אחד קבוע, הגל הנושא, ומשנה אותו בהתאם להודעה. גל נושא קבוע לבדו לא אומר כלום; המידע נמצא בשינויים, ויצירת השינויים נקראת אפנון. התפקיד של המקלט הוא לבטל אותם.
שלוש דרכים לכתוב על גל
AM (אפנון משרעת) גורם לעוצמת הגל הנושא לעקוב אחרי הקול: רגעים חזקים יוצרים גלים גבוהים, ורגעים שקטים גלים נמוכים. FM (אפנון תדר) שומר על עוצמה קבועה, ובמקום זה דוחס את הגלים זה לזה או מרחיק אותם זה מזה כשהקול עולה ויורד. רדיו דיגיטלי הופך קודם את ההודעה לסיביות, ואז מעביר את הגל הנושא בין כמה סמלים קבועים. הסצנה משתמשת בקבוצה הפשוטה ביותר, של שני סמלים: הסיבית 1 שולחת את הגל בכיוון אחד, והסיבית 0 שולחת אותו הפוך, ולכן הסיביות נראות כהיפוכים פתאומיים בגל.
חלש יותר בכל קילומטר
גל רדיו מתפשט בדרכו, ולכן ההספק שלו מתחלק על פני שטח שהולך וגדל. במרחק כפול המקלט קולט רק רבע מההספק. בינתיים המקלט שומע תמיד רחש חלש של רעש: התנודות האקראיות של האלקטרונים במעגלים שלו עצמו, פצפוצי רדיו מברקים וממכונות, והזוהר של השמים עצמם. מה שקובע הוא יחס האות לרעש, שנמדד בדרך כלל בדציבלים: כל 10 dB הם פי עשרה בהספק, וכל הכפלה של המרחק מורידה 6 dB.
נסו: באפנון בחרו AM, הזיזו את המרחק מ־5 km אל 100 km, ואז בחרו הודעה תחת פענוח האות. עברו ל־FM ולדיגיטלי באותם מרחקים, והשוו את ההודעה המפוענחת בגרפים שליד הסצנה.
שלוש דרכים להיכשל
AM נכשל בהדרגה. הרעש מתווסף ישירות לגובה הגל, והגובה הוא ההודעה, ולכן הרחש בקול גובר בהתמדה ככל שהאות נחלש. במרחק גדול הצליל עדיין שם, קלוש, מתחת לשאון.
FM מחזיק מעמד, ואז נשבר. המקלט קורא רק באיזה קצב מגיעים שיאי הגל, ולא כמה הם גבוהים, ולכן מעט רעש כמעט לא מזיז את ההודעה. בזכות זה FM נשמע נקי יותר מ־AM מאותו משדר, במחיר של נתח רחב יותר מספקטרום הרדיו. אבל כשהרעש כמעט חזק כמו הגל הנושא, הוא מדי פעם מסיט את התזמון של הגל במחזור שלם, וכל החלקה כזאת נשמעת כנקישה. מעבר לסף הזה הקול מתפרק במהירות.
השידור הדיגיטלי מושלם, ואז נופל מצוק. המקלט צריך רק להחליט איזה סמל הגיע. סיבית יוצאת שגויה רק כשהרעש דוחף אותה עד מעבר לקו ההחלטה, וקפיצות רעש גדולות נדירות: הסיכוי להן דועך כמו הזנב של עקומת הפעמון. לכן שיעור שגיאות הסיביות יורד מאחת מכל מאה לאחת מכל עשרה מיליון על פני כשבעה דציבלים בלבד. מערכות אמיתיות מוסיפות קודים לתיקון שגיאות שמתקנים טעויות מפוזרות, וזה מחדד את הצוק עוד יותר: תחנה דיגיטלית מנגנת ללא רבב עד שקצת יותר רחוק היא נעלמת לגמרי.
מה המודל הזה משאיר בחוץ
הסצנה שולחת צליל אחד או שתי אותיות בנתיב ישר ופנוי. קישורים אמיתיים מאבדים אות בגבעות, בבניינים ובגשם, והחזרות מגיעות באיחור קל ומתאבכות, כך שהאות נחלש ומתחזק לסירוגין כשזזים. הרעש ממודל מהסוג של ספרי הלימוד, חלק ואקראי, ומתווסף במקלט, בעוד שהפרעות אמיתיות מגיעות בפרצים. טלפונים ו־Wi-Fi מודרניים משתמשים בעשרות סמלים בבת אחת על אלפי גלים נושאים, וגם בתיקון שגיאות, ושום דבר מזה לא מוצג. הגל הנושא והגל המתקדם מואטים ונמתחים מאוד כדי שהעין תוכל לעקוב אחריהם, וגובה הגל לאורך הדרך מצויר בקנה מידה דחוס.