Princípios de Comunicação - Rádio FM
A multiplexação por divisão de frequência é usada em receptores de rádio e televisão. O principal uso do FM é para comunicações de rádio. Vamos dar uma olhada na estrutura do transmissor FM e do receptor FM, juntamente com seus diagramas de blocos e funcionamento.
Transmissor FM
O transmissor FM é a unidade completa que recebe o sinal de áudio como entrada e fornece ondas moduladas FM para a antena como uma saída a ser transmitida. O transmissor FM consiste em 6 estágios principais. Eles são ilustrados na figura a seguir.
O funcionamento do transmissor FM pode ser explicado da seguinte forma.
O sinal de áudio da saída do microfone é dado ao pré-amplificador que aumenta o nível do sinal de modulação.
Este sinal é então passado para o filtro passa-alta, que atua como uma rede pré-ênfase para filtrar o ruído e melhorar a relação sinal-ruído.
Este sinal é posteriormente passado para o circuito modulador FM.
O circuito oscilador gera uma portadora de alta frequência, que é fornecida ao modulador junto com o sinal modulante.
Vários estágios do multiplicador de frequência são usados para aumentar a frequência de operação. Mesmo assim, a potência do sinal não é suficiente para transmitir. Portanto, um amplificador de potência RF é usado no final para aumentar a potência do sinal modulado. Esta saída modulada FM é finalmente passada para a antena para ser transmitida.
Requisitos de um receptor
Um receptor de rádio é usado para receber sinais da banda AM e da banda FM. A detecção deAM é feito pelo método chamado como Envelope Detection e a detecção de FM é feito pelo método chamado como Frequency Discrimination.
Esse receptor de rádio tem os seguintes requisitos.
Deve ser rentável.
Deve receber sinais AM e FM.
O receptor deve ser capaz de sintonizar e amplificar a estação desejada.
Deve ter a capacidade de rejeitar as estações indesejadas.
A demodulação deve ser feita em todos os sinais da estação, seja qual for a frequência portadora.
Para que esses requisitos sejam atendidos, o circuito do sintonizador e o circuito do mixer devem ser muito eficazes. O procedimento de mixagem de RF é um fenômeno interessante.
Mixagem RF
A unidade de mistura de RF desenvolve um Intermediate Frequency (IF) para o qual qualquer sinal recebido é convertido, de modo a processar o sinal de forma eficaz.
O RF Mixer é um estágio importante no receptor. Dois sinais de frequências diferentes são captados onde um nível de sinal afeta o nível do outro sinal, para produzir a saída mista resultante. Os sinais de entrada e a saída resultante do mixer são ilustrados nas figuras a seguir.
Quando dois sinais entram no mixer RF,
A primeira frequência de sinal = F1
A segunda frequência de sinal = F2
Então, as frequências de sinal resultantes = (F1 + F2) e (F1 - F2)
Um mixer de dois sinais de frequências diferentes é produzido na saída.
Se isso for observado no domínio da frequência, o padrão se parece com a figura a seguir.
O símbolo de um mixer RF se parece com a figura a seguir.
Os dois sinais são mixados para produzir um sinal resultante, onde o efeito de um sinal afeta o outro sinal e ambos produzem um padrão diferente, conforme visto anteriormente.
Receptor FM
O receptor FM é a unidade completa que recebe o sinal modulado como entrada e produz o sinal de áudio original como saída. Os rádios amadores são os primeiros receptores de rádio. No entanto, eles têm desvantagens, como baixa sensibilidade e seletividade.
Selectivity é a seleção de um determinado sinal enquanto rejeita os outros. Sensitivity é a capacidade de detectar um sinal de RF e demodulá-lo com o nível de potência mais baixo.
Para superar essas desvantagens, super heterodynereceptor foi inventado. Este receptor FM consiste em 5 fases principais. Eles são mostrados na figura a seguir.
Seção de sintonizador RF
O sinal modulado recebido pela antena é primeiro passado para o tuner circuitatravés de um transformador. O circuito do sintonizador nada mais é do que um circuito LC, que também é chamado deresonant ou tank circuit. Seleciona a freqüência desejada pelo receptor de rádio. Ele também ajusta o oscilador local e o filtro de RF ao mesmo tempo.
Mixer RF
O sinal da saída do sintonizador é dado ao RF-IF converter, que atua como um mixer. Possui um oscilador local, que produz uma frequência constante. O processo de mixagem é feito aqui, tendo o sinal recebido como uma entrada e a frequência do oscilador local como a outra entrada. A saída resultante é uma mistura de duas frequências [(f 1 + f 2 ), (f 1 - f 2 )] produzida pelo misturador, que é chamada deIntermediate Frequency (IF).
A produção de IF auxilia na demodulação de qualquer sinal de estação com qualquer frequência portadora. Portanto, todos os sinais são traduzidos para uma frequência de portadora fixa para seletividade adequada.
Filtro IF
O filtro de frequência intermediário é um filtro passa-banda, que passa a frequência desejada. Ele elimina quaisquer componentes indesejados de alta frequência presentes nele, bem como o ruído. O filtro IF ajuda a melhorar oSignal to Noise Ratio (SNR).
Demodulator
O sinal modulado recebido agora é demodulado com o mesmo processo usado no lado do transmissor. A discriminação de frequência é geralmente usada para detecção de FM.
Amplificador de áudio
Este é o estágio de amplificador de potência que é usado para amplificar o sinal de áudio detectado. O sinal processado recebe força para ser eficaz. Este sinal é passado para o alto-falante para obter o sinal de som original.
Este receptor super heteródino é bem utilizado devido às suas vantagens como melhor SNR, sensibilidade e seletividade.
Ruído em FM
A presença de ruído também é um problema no FM. Sempre que um sinal de interferência forte com frequência mais próxima do sinal desejado chega, o receptor bloqueia esse sinal de interferência. Esse fenômeno é chamado deCapture effect.
Para aumentar o SNR em frequências de modulação mais altas, um circuito passa-alto chamado preemphasis, é usado no transmissor. Outro circuito chamadode-emphasis, o processo inverso de pré-ênfase é usado no receptor, que é um circuito passa-baixo. Os circuitos de pré-ênfase e de não ênfase são amplamente usados no transmissor e receptor FM para aumentar efetivamente o SNR de saída.