หลักการสื่อสาร - วิทยุ FM

การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ใช้ในเครื่องรับวิทยุและโทรทัศน์ การใช้งานหลักของ FM คือการสื่อสารทางวิทยุ ให้เราดูโครงสร้างของเครื่องส่ง FM และเครื่องรับ FM พร้อมกับบล็อกไดอะแกรมและการทำงาน

เครื่องส่ง FM

เครื่องส่ง FM เป็นหน่วยทั้งหมดที่รับสัญญาณเสียงเป็นอินพุตและส่งคลื่นที่มอดูเลต FM ไปยังเสาอากาศเป็นเอาต์พุตที่จะส่ง เครื่องส่ง FM ประกอบด้วย 6 ขั้นตอนหลัก แสดงไว้ในรูปต่อไปนี้

การทำงานของเครื่องส่ง FM สามารถอธิบายได้ดังนี้

  • สัญญาณเสียงจากเอาต์พุตของไมโครโฟนจะถูกส่งไปยังเครื่องขยายเสียงล่วงหน้าซึ่งจะช่วยเพิ่มระดับของสัญญาณมอดูเลต

  • จากนั้นสัญญาณนี้จะถูกส่งผ่านไปยังตัวกรองความถี่สูงซึ่งทำหน้าที่เป็นเครือข่ายก่อนการเน้นเพื่อกรองสัญญาณรบกวนและปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน

  • สัญญาณนี้จะถูกส่งต่อไปยังวงจรโมดูเลเตอร์ FM

  • วงจรออสซิลเลเตอร์สร้างพาหะความถี่สูงซึ่งมอบให้กับโมดูเลเตอร์พร้อมกับสัญญาณมอดูเลต

  • ใช้ตัวคูณความถี่หลายขั้นตอนเพื่อเพิ่มความถี่ในการทำงาน ถึงกระนั้นพลังของสัญญาณก็ไม่เพียงพอที่จะส่ง ดังนั้นจึงใช้เพาเวอร์แอมป์ RF ที่ส่วนท้ายเพื่อเพิ่มพลังของสัญญาณมอดูเลต ในที่สุดเอาท์พุตแบบมอดูเลต FM นี้จะถูกส่งไปยังเสาอากาศเพื่อรับส่ง

ข้อกำหนดของผู้รับ

เครื่องรับวิทยุใช้เพื่อรับทั้งแถบ AM และสัญญาณย่านความถี่ FM การตรวจจับของAM ทำได้โดยวิธีการที่เรียกว่า as Envelope Detection และการตรวจจับ FM ทำได้โดยวิธีการที่เรียกว่า as Frequency Discrimination.

เครื่องรับวิทยุดังกล่าวมีข้อกำหนดดังต่อไปนี้

  • มันควรจะคุ้มค่า

  • ควรรับทั้งสัญญาณ AM และ FM

  • เครื่องรับควรสามารถปรับแต่งและขยายสถานีที่ต้องการได้

  • ควรมีความสามารถในการปฏิเสธสถานีที่ไม่ต้องการ

  • ต้องทำการ Demodulation กับสัญญาณสถานีทั้งหมดไม่ว่าความถี่ของพาหะคืออะไร

เพื่อให้บรรลุตามข้อกำหนดเหล่านี้วงจรจูนเนอร์และวงจรมิกเซอร์ควรมีประสิทธิภาพมาก ขั้นตอนของการผสม RF เป็นปรากฏการณ์ที่น่าสนใจ

การผสม RF

หน่วยผสม RF พัฒนาไฟล์ Intermediate Frequency (IF) ซึ่งจะแปลงสัญญาณที่ได้รับเพื่อประมวลผลสัญญาณอย่างมีประสิทธิภาพ

RF Mixer เป็นขั้นตอนสำคัญในเครื่องรับ สัญญาณสองสัญญาณที่มีความถี่ต่างกันจะถูกนำมาซึ่งระดับสัญญาณหนึ่งมีผลต่อระดับของสัญญาณอื่นเพื่อสร้างเอาต์พุตแบบผสมที่เป็นผลลัพธ์ สัญญาณอินพุตและเอาต์พุตมิกเซอร์ผลลัพธ์แสดงในรูปต่อไปนี้

เมื่อสัญญาณสองสัญญาณเข้าสู่เครื่องผสม RF

  • ความถี่สัญญาณแรก = F1

  • ความถี่สัญญาณที่สอง = F2

จากนั้นความถี่สัญญาณผลลัพธ์ = (F1 + F2) และ (F1 - F2)

เครื่องผสมสัญญาณสองสัญญาณที่มีความถี่ต่างกันถูกสร้างขึ้นที่เอาต์พุต

หากสังเกตสิ่งนี้ในโดเมนความถี่รูปแบบจะมีลักษณะดังรูปต่อไปนี้

สัญลักษณ์ของเครื่องผสม RF มีลักษณะดังรูปต่อไปนี้

สัญญาณทั้งสองถูกผสมกันเพื่อสร้างสัญญาณผลลัพธ์โดยที่ผลของสัญญาณหนึ่งส่งผลต่อสัญญาณอื่นและทั้งสองสร้างรูปแบบที่แตกต่างกันดังที่เห็นก่อนหน้านี้

เครื่องรับ FM

เครื่องรับ FM เป็นหน่วยทั้งหมดที่รับสัญญาณมอดูเลตเป็นอินพุตและสร้างสัญญาณเสียงดั้งเดิมเป็นเอาต์พุต นักวิทยุสมัครเล่นเป็นเครื่องรับวิทยุเริ่มต้น อย่างไรก็ตามพวกเขามีข้อเสียเช่นความไวและการเลือกที่ไม่ดี

Selectivity คือการเลือกสัญญาณเฉพาะในขณะที่ปฏิเสธสัญญาณอื่น ๆ Sensitivity คือความสามารถในการตรวจจับสัญญาณ RF และถอดรหัสสัญญาณในขณะที่ระดับพลังงานต่ำสุด

เพื่อเอาชนะข้อบกพร่องเหล่านี้ super heterodyneเครื่องรับถูกคิดค้นขึ้น เครื่องรับ FM นี้ประกอบด้วย 5 ขั้นตอนหลัก ดังแสดงในรูปต่อไปนี้

ส่วนจูนเนอร์ RF

สัญญาณมอดูเลตที่ได้รับจากเสาอากาศจะถูกส่งไปยังไฟล์ tuner circuitผ่านหม้อแปลง วงจรจูนเนอร์เป็นเพียงวงจร LC ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าresonant หรือ tank circuit. เลือกความถี่ที่เครื่องรับวิทยุต้องการ นอกจากนี้ยังปรับแต่งออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นและตัวกรอง RF ในเวลาเดียวกัน

เครื่องผสม RF

สัญญาณจากเอาต์พุตจูนเนอร์จะถูกกำหนดให้กับ RF-IF converterซึ่งทำหน้าที่เป็นเครื่องผสม มีออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นซึ่งสร้างความถี่คงที่ ขั้นตอนการผสมจะทำที่นี่โดยมีสัญญาณที่ได้รับเป็นอินพุตหนึ่งและความถี่ของออสซิลเลเตอร์ท้องถิ่นเป็นอินพุตอื่น ผลลัพธ์ที่ได้คือส่วนผสมของสองความถี่ [(f 1 + f 2 ), (f 1 - f 2 )] ที่ผลิตโดยเครื่องผสมซึ่งเรียกว่าIntermediate Frequency (IF).

การผลิต IF ช่วยในการ demodulation ของสัญญาณสถานีใด ๆ ที่มีความถี่พาหะ ดังนั้นสัญญาณทั้งหมดจะถูกแปลเป็นความถี่พาหะคงที่เพื่อการเลือกที่เพียงพอ

ถ้ากรอง

ตัวกรองความถี่ระดับกลางคือตัวกรองแบนด์พาสซึ่งส่งผ่านความถี่ที่ต้องการ จะกำจัดส่วนประกอบที่มีความถี่สูงกว่าที่ไม่ต้องการที่มีอยู่รวมทั้งเสียงรบกวน ตัวกรอง IF ช่วยในการปรับปรุงSignal to Noise Ratio (SNR).

Demodulator

ตอนนี้สัญญาณมอดูเลตที่ได้รับจะถูก demodulated ด้วยกระบวนการเดียวกับที่ใช้ที่ด้านเครื่องส่งสัญญาณ โดยทั่วไปจะใช้การแยกแยะความถี่สำหรับการตรวจจับ FM

เครื่องขยายเสียง

นี่คือขั้นตอนของเครื่องขยายเสียงที่ใช้ในการขยายสัญญาณเสียงที่ตรวจพบ สัญญาณที่ประมวลผลจะได้รับความแรงเพื่อให้มีประสิทธิภาพ สัญญาณนี้จะถูกส่งต่อไปยังลำโพงเพื่อรับสัญญาณเสียงต้นฉบับ

ตัวรับสัญญาณ super heterodyne นี้ถูกใช้อย่างดีเนื่องจากข้อดีเช่น SNR ที่ดีกว่าความไวและการเลือก

เสียงรบกวนใน FM

การมีสัญญาณรบกวนเป็นปัญหาใน FM เช่นกัน เมื่อใดก็ตามที่สัญญาณรบกวนที่รุนแรงซึ่งมีความถี่ใกล้เคียงกับสัญญาณที่ต้องการมาถึงเครื่องรับจะล็อคสัญญาณรบกวนนั้น ปรากฏการณ์ดังกล่าวเรียกว่าCapture effect.

ในการเพิ่ม SNR ที่ความถี่มอดูเลตที่สูงขึ้นเรียกว่าวงจร high pass preemphasisใช้ที่เครื่องส่งสัญญาณ อีกวงจรเรียกว่าde-emphasisกระบวนการผกผันของการเน้นล่วงหน้าถูกใช้ที่เครื่องรับซึ่งเป็นวงจร low pass วงจร preemphasis และ de-focus ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องส่งและตัวรับสัญญาณ FM เพื่อเพิ่ม SNR เอาท์พุทอย่างมีประสิทธิภาพ