Принципы общения - FM-радио

Мультиплексирование с частотным разделением используется в радио- и телевизионных приемниках. В основном FM используется для радиосвязи. Давайте посмотрим на структуру FM-передатчика и FM-приемника, а также их блок-схемы и работу.

FM-передатчик

FM-передатчик - это целое устройство, которое принимает аудиосигнал в качестве входа и доставляет модулированные FM-волны на антенну в качестве выхода для передачи. FM-передатчик состоит из 6 основных ступеней. Они проиллюстрированы на следующем рисунке.

Работу FM-передатчика можно объяснить следующим образом.

  • Аудиосигнал с выхода микрофона подается на предварительный усилитель, который повышает уровень модулирующего сигнала.

  • Затем этот сигнал передается на фильтр верхних частот, который действует как сеть предыскажений для фильтрации шума и улучшения отношения сигнал / шум.

  • Этот сигнал далее передается в схему модулятора FM.

  • Схема генератора генерирует высокочастотную несущую, которая подается на модулятор вместе с модулирующим сигналом.

  • Несколько ступеней умножителя частоты используются для увеличения рабочей частоты. Даже тогда мощности сигнала недостаточно для передачи. Следовательно, в конце используется ВЧ-усилитель мощности для увеличения мощности модулированного сигнала. Этот FM-модулированный выходной сигнал передается на антенну для передачи.

Требования к получателю

Радиоприемник используется для приема сигналов как диапазона AM, так и диапазона FM. ОбнаружениеAM выполняется методом, называемым Envelope Detection и обнаружение FM выполняется методом, называемым Frequency Discrimination.

К такому радиоприемнику предъявляются следующие требования.

  • Это должно быть рентабельным.

  • Он должен принимать сигналы AM и FM.

  • Приемник должен уметь настраивать и усиливать желаемую станцию.

  • Он должен иметь возможность отклонять нежелательные станции.

  • Демодуляция должна выполняться для всех сигналов станции, независимо от несущей частоты.

Для выполнения этих требований схема тюнера и схема смесителя должны быть очень эффективными. Процедура ВЧ-смешения - интересное явление.

RF смешивание

Блок микширования RF развивает Intermediate Frequency (IF), в который преобразуется любой принятый сигнал для эффективной обработки сигнала.

RF Mixer - важный этап в приемнике. Для получения результирующего смешанного выходного сигнала берутся два сигнала с разными частотами, где один уровень сигнала влияет на уровень другого сигнала. Входные сигналы и результирующий выход смесителя показаны на следующих рисунках.

Когда два сигнала поступают в РЧ-смеситель,

  • Частота первого сигнала = F1

  • Частота второго сигнала = F2

Тогда результирующие частоты сигнала = (F1 + F2) и (F1 - F2)

На выходе формируется смеситель двух сигналов разной частоты.

Если это наблюдается в частотной области, картина выглядит как на следующем рисунке.

Символ ВЧ-смесителя выглядит как на следующем рисунке.

Два сигнала смешиваются для получения результирующего сигнала, в котором эффект одного сигнала влияет на другой сигнал, и оба образуют различную картину, как было показано ранее.

FM-приемник

FM-приемник - это целое устройство, которое принимает модулированный сигнал на входе и производит исходный аудиосигнал на выходе. Радиолюбители - первые радиоприемники. Однако у них есть такие недостатки, как низкая чувствительность и селективность.

Selectivity выбор одного сигнала при отклонении других. Sensitivity это способность обнаруживать РЧ-сигнал и демодулировать его при самом низком уровне мощности.

Чтобы преодолеть эти недостатки, super heterodyneбыл изобретен ресивер. Этот FM-приемник состоит из 5 основных каскадов. Они показаны на следующем рисунке.

Радиочастотный тюнер

Модулированный сигнал, принимаемый антенной, сначала передается на tuner circuitчерез трансформатор. Схема тюнера - это не что иное, как LC-схема, которую также называютresonant или же tank circuit. Он выбирает частоту, желаемую радиоприемником. Он также одновременно настраивает гетеродин и ВЧ-фильтр.

RF микшер

Сигнал с выхода тюнера подается на RF-IF converter, который действует как микшер. Он имеет гетеродин, который производит постоянную частоту. Здесь выполняется процесс микширования, при этом принимаемый сигнал является одним входом, а частота гетеродина - другим входом. Результирующий выходной сигнал представляет собой смесь двух частот [(f 1 + f 2 ), (f 1 - f 2 )], производимых микшером, который называетсяIntermediate Frequency (IF).

Создание IF помогает в демодуляции любого сигнала станции, имеющего любую несущую частоту. Следовательно, все сигналы переводятся на фиксированную несущую частоту для адекватной избирательности.

IF фильтр

Фильтр промежуточной частоты - это полосовой фильтр, пропускающий нужную частоту. Он устраняет любые нежелательные высокочастотные компоненты, присутствующие в нем, а также шум. Фильтр IF помогает улучшитьSignal to Noise Ratio (SNR).

Демодулятор

Принятый модулированный сигнал теперь демодулируется с помощью того же процесса, что и на стороне передатчика. Частотная дискриминация обычно используется для обнаружения FM.

Усилитель звука

Это каскад усилителя мощности, который используется для усиления обнаруженного аудиосигнала. Обработанному сигналу придают силу, чтобы он был эффективным. Этот сигнал передается на громкоговоритель, чтобы получить исходный звуковой сигнал.

Этот супергетеродинный приемник хорошо используется из-за его преимуществ, таких как лучшее соотношение сигнал / шум, чувствительность и избирательность.

Шум в FM

Наличие шума также является проблемой для FM. Каждый раз, когда приходит сильный сигнал помехи с частотой, близкой к желаемой, приемник блокирует этот сигнал помехи. Такое явление называетсяCapture effect.

Для увеличения отношения сигнал / шум на более высоких частотах модуляции схема верхних частот, называемая preemphasis, используется в передатчике. Другая цепь называетсяde-emphasis, обратный процесс предыскажения используется в приемнике, который является схемой нижних частот. Цепи предварительного выделения и устранения выделения широко используются в FM-передатчике и приемнике для эффективного увеличения выходного отношения сигнал / шум.