Radiovastaanottimen tehtävänä on vastaanottaa signaali ja suorittaa demodulointi toipua alkuperäinen viestisignaali. Radiolähetin lähettää signaalin alkuvaiheessa. Lähettimen puolella oleva antenni säteilee signaalia, jonka toinen antenni sieppaa. radiovastaanotin .
Olemme jo keskustelleet lähetysprosessista radiolähettimen avulla. Modulaatioprosessi on radiolähettimien pääperiaate, jossa signaali välitetään viestintäkanavan kautta vastaanottimeen. Vastaanottimen pääperiaate on demodulointi. Keskustellaan signaalin vastaanotto- ja palautusprosessista radiovastaanottimessa.
AM-demodulaatio
AM:n demodulointiprosessi on samanlainen kuin FM:n (Frequency Modulation) ja muun tyyppisen modulaation. Ainoa ero on vastaanottimen demodulaatiolohkon muutos. Radiovastaanottimen demodulointiprosessi sisältää vastaanotetun signaalin käsittelyn kantataajuisen signaalin, joka tunnetaan myös sanomasignaalina, palauttamiseksi.
Oletetaan, että signaali on vaimentunut suuresti lähetettäessä viestintäkanavan kautta. Tästä syystä vastaanotetun signaalin vahvistus on tarpeen vaimennuksen parantamiseksi.
Radiovastaanottimen lohkokaavio on esitetty alla:
Vastaanotettu signaalin kantoaalto tunnetaan nimellä RF (Radio Frequency) kantoaalto, jonka toimintataajuus on Fr . RF-vahvistimen tehtävänä on vahvistaa vastaanotettua signaalia radiovastaanottimen alkulohkona olevan signaalin vaimennuksen poistamiseksi. Vahvistuksen jälkeen se välittää signaalin mikseri . RF-kantoaaltosignaali kerrotaan siniaaltomuodolla, jonka tarjoaa paikallinen oskillaattori toimii taajuudella Fo. Se auttaa muuttamaan kantoaaltotaajuuden kantataajuudelle. Demodulaatioprosessi on juuri modulaatioprosessin vastakohta. Moduloinnissa kantataajuus muunnetaan kantoaaltotaajuudelle, kun taas demoduloinnissa kantoaaltotaajuus muunnetaan takaisin kantataajuudelle.
Kahden signaalin sekoitusprosessi tunnetaan nimellä heterodynaaminen . Jos valittu oskillaattoritaajuus on RF-taajuuden yläpuolella, sekoitusprosessi tunnetaan myös nimellä Superheteroyne .
Kantoaaltosignaalin kertominen siniaaltomuodolla tuottaa kaksi lähtötaajuutta, jotka ovat näiden signaalien kahden taajuuden summa ja erotus. Summataajuus on Fo + Fr ja erotaajuus on Fo - Fr.
Sekoitin sisältää implisiittisesti suodattimen, joka hylkää summataajuudet ja välittää erotaajuudet (Fo - Fr) JOS (Keskitaajuus) harjoittaja . RF-kantoaalto korvataan IF-kantoaalolla tuottaakseen välitaajuusalueen lähdössä. IF-kantoaallon lähtöä sovelletaan IF vahvistin . Tulos välitetään edelleen demodulaattori ja lopuksi siihen baseband suodatin , joka palauttaa kantataajuisen signaalin. Siten vastaanottimen päätehtävänä oli suorittaa muunnos kantoaaltotaajuudesta kantataajuudelle. Jos signaali on tarpeeksi vahva demodulaatiota varten, suodattimia ja vahvistimia voidaan välttää. Kantoaallon tulosignaali syötetään suoraan sekoittimeen tällaisissa tapauksissa.
Synkronisen demodulaatiomenetelmän tapauksessa meidän on käytettävä asynkronista kantoaaltolähdettä.
RF-vahvistimissa voi olla useita vahvistusasteita vaatimuksista ja signaalin voimakkuudesta riippuen.
Superheterodyne-periaatteen tärkein etu on vastaanottimen virittäminen erilaisiin signaaleihin. Täällä emme tarvitse erillistä vahvistusastetta ja erillistä viritystä. Se vaikeuttaa lähetysprosessia. Superheterodyne-periaatteella meidän tarvitsee vain muuttaa paikallisoskillaattorin taajuutta siirtyäksemme yhdestä RF-taajuudesta toiseen.
AGC (Automatic Gain Control)
Jännitteen vahvistus vastaanottimessa useissa vahvistusvaiheissa on erittäin suuri. Sitä tarvitaan, kun tulo on erittäin matalataajuinen ja vaadittu lähtö on korkeataajuinen. Suuri vahvistus muuntaa matalataajuiset signaalit korkeataajuisiksi. Se auttaa lähettämään erittäin heikkoja signaaleja. Mutta jos tulosignaali on korkeataajuinen, suuri vahvistus vastaanottimessa ei olisi etu ja voi aiheuttaa vääristymiä. AGC säätää vahvistusta automaattisesti tunnistamalla signaalin voimakkuuden. Muuten järjestelmän jatkuvaa säätöä tarvitaan tehokkaan lähetyksen aikaansaamiseksi, mikä vaikeutuu.
Radiovastaanottimen toiminnot
Radiovastaanottimen toiminnot ovat seuraavat:
Vahvistus
Vahvistus on ensimmäinen olennainen osa radiovastaanottimen vastaanottoa. Saapuva radiosignaali on yleensä vaimennettu. Vahvistin auttaa poistamaan signaalin vaimennuksen. Toinen vahvistimien tehtävä on lisätä tuloradiosignaalien amplitudia. Se käyttää akkujen tai pistokkeiden virtaa amplitudin lisäämiseen. Nykyään useimmat laitteet käyttävät transistoria vahvistustarkoituksiin.
Vahvistimia käytetään sekä lähetys- että vastaanottopäässä. Ensimmäisessä vaiheessa sitä käytetään signaalin tekemiseen modulaatioon sopivaksi. Vastaanottopäässä sitä käytetään signaalin tekemiseen kohinattomaksi sen lähettämiseksi vastaanottimeen (esimerkiksi kaiuttimeen).
Demodulaatio
Signaali kulkee useista modulaattoreista, mikseri- ja vahvistinasteikoista. Vastaanottimessa signaali demoduloidaan alkuperäisen signaalin erottamiseksi moduloidusta kantoaaltosignaalista. Se tehdään demodulaattorin avulla. Jokainen vastaanotintyyppi vaatii erilaisen demodulointiprosessin. Esimerkiksi,
DSBSC (Double Sideband Suppress Carrier) vaatii koherentin tunnistusmenetelmän demoduloinnille
SSBC (Single Sideband with carrier) vaatii demodulointiin verhokäyrän ilmaisinmenetelmän
Fm-vastaanotin käyttää FM-tyyppistä demodulaattoria
Kaistanpäästösuodatus
Eri lähettimet lähettävät radioaallot eri taajuuksilla estääkseen signaalien väliset häiriöt. Jokaisella lähettimellä on vastaava vastaanotin, joka valitsee signaalinsa taajuuden perusteella. Kaistanpäästösuodattimia käytetään suodattamaan haluttu radiosignaali kullekin lähettimelle. Se suodattaa pois halutun signaalin ja estää muut muilla taajuuksilla olevat signaalit. Se auttaa havaitsemaan halutun signaalin ja maadoittamaan kaikki muut radiosignaalit resonanssitaajuuksilla. Se voi myös sisältää viritettyjä piirejä antennin ja maan välillä.
Radiovastaanottimien tyypit
Radiovastaanottimet luokitellaan seuraavasti:
- Superheteroyne vastaanotin
- Regeneratiivinen vastaanotin
- Super regeneratiivinen vastaanotin
- Suora muunnosvastaanotin
- Viritetty radiotaajuusvastaanotin
Superheteroyne vastaanotin
Edellä mainittu vastaanotin on Superheteroyne-vastaanotin. Se käyttää taajuussekoitusta muuntaakseen taajuudet välitaajuudelle (IF). Sen keksi amerikkalainen keksijä ja sähköinsinööri nimeltä Edwin Armstrong . Mutta varhaisen patentin ansiosta keksinnöstä ansioitui ranskalainen radiovalmistaja Lucien Lavy . Suurin osa tiedonsiirtoprosessissa käytetyistä vastaanottimista on Superheteroyne-vastaanottimia. Jotkut vastaanottimet perustuvat myös suoraan näytteenottoon.
Radiovastaanottimien aikakauden alussa TRF (Tunned Radio Frequency) -vastaanottimia käytettiin yleisesti niiden alhaisten kustannusten ja helpon käytön vuoksi. Nämä vastaanottimet olivat vähemmän suosittuja korkeiden kustannusten ja toiminnan vaatiman ammattitaitoisen työvoiman vuoksi. 1920-luvun jälkeen luotiin Superheterodyne-vastaanottimia IF-taajuuden perusteella, joka tunnetaan myös nimellä IF muuntajat . Mutta se korvattiin tyhjiöputkiradiovastaanottimilla, jotka keksittiin noin 1930-luvulla.
staattinen toiminto javassa
Regeneratiivinen vastaanotin
Regeneratiivisia vastaanottimia käytetään yleensä lisäämään vahvistimien vahvistusta. Sen keksi ja patentoi vuonna 1914 Edwin Armstrong . Vastaanottimia käytettiin vuosien 1915 ja toisen maailmansodan välillä niiden paremman herkkyyden ja selektiivisyyden vuoksi. Tällaisten vastaanottimien periaate on positiivinen palaute, joka toimii regeneraatioprosessina. Lähtö syötetään uudelleen sisääntuloon sen vahvistuksen lisäämiseksi. 1930-luvulle mennessä nämä vastaanottimet korvattiin TRF- ja Superheterodyne-vastaanottimilla niiden haittapuolen säteilyhäiriöiden vuoksi. Mutta regeneratiivisia vastaanottimia käytetään laajalti vahvistimissa ja oskillaattorissa.
Super regeneratiivinen vastaanotin
Se on regeneratiivinen vastaanotin, jossa on laaja regeneraatiotyyppi korkean vahvistuksen saavuttamiseksi. Edwin Armstrong keksi myös sen vuonna 1922. Sitä käytetään useissa laitteissa, kuten radiopuhelimet ja langattomat verkot. Se toimii hyvin AM (Amplitude Modulation) ja laajakaista FM (Frequency Modulation) kanssa, kun taas regeneratiiviset vastaanottimet toimivat hyvin kapeakaistaisissa FM:issä. Superregeneratiiviset vastaanottimet eivät pysty havaitsemaan kunnolla SSB 9Single Sideband -signaaleja), koska se värähtelee aina itsestään. Se voi vastaanottaa voimakkaimmat signaalit, koska se toimii parhaiten taajuuskaistoilla, joissa ei ole häiriöitä.
Suora muunnosvastaanotin
DCR:n (Direct Conversion Receiver) toiminto on samanlainen kuin Superheteroyne-vastaanottimen, paitsi taajuuden muuntaminen IF:ksi (välitaajuukseksi). DCR demoduloi saapuvan radiosignaalin käyttämällä paikallisoskillaattorin ohjaamaa synkronista ilmaisua. Taajuus on läheisesti sama kuin kantoaaltotaajuus. Se ei sisällä kahden taajuusmuunnoksen monimutkaisuutta, kuten Superheteroyne-vastaanotin. Se käyttää vain yhtä taajuusmuuttajaa. Jos Superheteroyne-vastaanottimessa käytetään IF-astetta seuraavaa synkronista ilmaisinta, demoduloitu lähtö olisi sama kuin Direct Conversion -vastaanottimessa.
Viritetty radiotaajuusvastaanotin
The TRF (Tunned Radio Frequency) käyttää yhtä tai useampaa radiotaajuista (RF) vahvistinta poimimaan äänisignaalin saapuvasta radiosignaalista. Useamman kuin yhden RF-vahvistimen käytön ideana oli vahvistaa tulevaa signaalia jokaisessa peräkkäisessä vaiheessa, mikä auttaa poistamaan häiriöitä. Varhain keksittyjen vastaanottimien toiminta oli monimutkaista, koska taajuus oli viritetty erikseen aseman taajuudelle. Mutta myöhempiä malleja käytettiin käyttämällä yhtä nuppia taajuuden säätämiseen. TRF korvattiin Superheterodyne-vastaanottimilla, jotka Edwin Armstrong keksi 1930-luvulla.
Historia
Vuonna 1887 saksalainen fyysikko nimeltä Heinrich Hertz tunnisti ensimmäiset radioaallot käyttämällä sähkömagneettiseen (EM) teoriaan perustuvia kokeita. Keksintö perustui erityyppisiin antenneihin, mukaan lukien kipinäherätetyt dipoliantennit. Mutta he pystyivät havaitsemaan vain lähetyksen jopa 100 metrin päässä lähettimestä. Hän löysi myös kipinäkaasulähettimen samana vuonna.
- Nämä lähettimet olivat suosittuja vuosina 1887-1917. Mutta näiden kipinälähettimien välittämä tieto oli meluisaa eikä soveltunut äänen siirtoon.
- Näin ollen ensimmäiset keksityt radiovastaanottimet pystyivät havaitsemaan vain radioaaltoja ja vastaanottavaa laitetta kutsuttiin ilmaisimeksi. Tuolloin ei ollut vahvistimia signaalin vahvistamiseksi.
- Vuonna 1895, G Marconi kehitti ensimmäisen radioviestintäjärjestelmän.
- Vuoteen 1897 mennessä Marconi ja muut tutkijat ovat hyväksyneet käytön viritetyt piirit radioaaltolähetyksessä. Se toimii myös kaistanpäästösuodattimena ohittamalla halutun taajuusalueen ja hylkäämällä toisen, kun se on kytketty antennin ja ilmaisimen väliin.
- Noin 1900-luvulla radioita alettiin käyttää kaupallisesti kaikkialla maailmassa.
- Koherentteja ilmaisimia käytettiin radiolähetyksessä. Sitä käytettiin varhaisessa radiovastaanottimessa jopa 10 vuotta.
- Vuonna 1907 koherentit ilmaisimet korvattiin kristalliilmaisimet .
- Vuoteen 1920 asti löydettiin erilaisia ilmaisimia, kuten elektrolyyttisiä ilmaisimia ja magneettisia ilmaisimia.
- Vuonna 1920 keksittiin tyhjiöputken ilmaisin korvasi kaikki muut ennen 1920-lukua löydetyt ilmaisimet. Tänä aikana ilmaisin nimettiin uudelleen nimellä a demodulaattori .
- Demodulaattori oli laite, joka pystyi erottamaan äänisignaaleja radiosignaalista.
- Vuonna 1924 dynaamisen ydinkaiuttimen keksintö paransi järjestelmän äänitaajuusvastetta verrattuna aikaisempiin keksittyihin kaiuttimiin.
- Sen jälkeen keksittiin erilaisia radiovastaanottimia.
- Vuonna 1947 transistorien aikakausi tuli ja löysi erilaisia radiolähetyssovelluksia.
- 1970-luvun jälkeen digitaalitekniikka loi uuden vallankumouksen ja muutti koko vastaanotinpiirit siruksi.