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