Радио - Всичко, което трябва да знаете !

Видове модулация на сигнала
Видове модулация на сигнала

Радио

Работата на радиото може да бъде описана в няколко стъпки. Микрофонът приема гласа и го преобразува в електрически сигнал. След това сигналът се обработва от предавателните елементи през няколко етапа и се предава обратно към антената на предавателя чрез кабел.

Същият този сигнал се преобразува от предавателната антена в електромагнитни вълни, които ще бъдат изпратени към приемна антена. Електромагнитните вълни, получени в резултат на трансформацията на електрическия сигнал, произведен от микрофона, пътуват със скоростта на светлината, отразяват се върху йоносферата, за да се озоват в приемна антена.
Наземните релета се използват, за да се гарантира, че вълните достигат до приемници, разположени далеч от предавателя. Могат да се използват и сателити.

След като електромагнитните вълни достигнат приемника, приемащата антена ги превръща в електрически сигнал. След това този електрически сигнал се предава на приемника чрез кабел. След това се трансформира в звуков сигнал от елементите на приемника.
Звуковият сигнал, получен по този начин, се възпроизвежда от високоговорителите под формата на звуци.

Предавател и приемник

Предавателят е електронно устройство. Той осигурява предаването на информация чрез излъчване на радиовълни. По същество се състои от три елемента : генератор на трептения, който осигурява преобразуването на електрическия ток в радиочестотно трептене,
датчика, който осигурява предаването на информация през микрофон, и усилвателя, който в зависимост от избраната честота осигурява усилването на силата на трептенията.

Приемникът се използва за улавяне на вълните, излъчвани от предавателя. Той се състои от няколко елемента : осцилатор, който обработва входящия сигнал, и изходящия, и усилвател, който усилва уловените електрически сигнали.
демодулаторът, който осигурява точното препредаване на оригиналния звук, филтрите, които осигуряват елиминирането на сигналите, които биха могли да развалят правилното възприемане на съобщенията, и високоговорителя, който служи за преобразуване на електрическите сигнали в звукови съобщения, така че те да могат да бъдат възприемани от хората.

Напомняния за различните видове въздушен транспорт

HF превозвач

Понякога чуваме за "превозвач" (carrier на английски) или "HF носител", без наистина да знае какво е то. Носителят е просто сигнал, който служи като средство за пренасяне на полезния сигнал (този, който искате да предадете, като глас, музика, аналогови или цифрови данни).
Когато останем в областта на аналоговите предавания, носителят е прост и уникален синусоидален сигнал. В областта на цифровото радиоразпръскване (например DTT и DTT) има множество превозвачи, които споделят информацията, която трябва да бъде предадена.
Тук няма да говорим за случая с тези мулти-превозвачи. Особеността на носителя е, че той се колебае с много по-висока честота от максималната честота на сигнала, който трябва да бъде предаден. Да предположим, че искате да предадете изговорена или изпята реч в продължение на 10 км наоколо (или в черно, ако говорещият говори бързо).
Използва се един предавател, който "излъчва вълни", които няколко приемника могат да вземат едновременно.

Но физиката не може да бъде измислена. Ако искате да предадете гласа на високоговорителя, като просто свържете кабелен контур или огромна антена към изхода на усилвателя LF, той ще работи, но не много далеч (бройте няколко метра или дори десетки метри).
За да може предаването да се осъществи на удобно разстояние, трябва да се използва носеща вълна, която действа като посредник и която има по-малко трудности при пресичане на разстояния. Изборът на честотата на тази носеща вълна зависи от :

- вида на информацията, която ще се предава (глас, радио, новини или цифрова HD телевизия),

- очаквано изпълнение;

- разстоянието, което искате да изминете,

- релефът на терена между предавател и приемник (от 50 MHz вълните се разпространяват все повече по права линия и се страхуват от препятствия),

- цената, която сте съгласни да платите на вашия доставчик на електроенергия или препродавач на батерии,

- разрешения, които компетентните органи са готови да ни дадат.

Защото можете да си представите проблемите на вълните, които се сблъскват, ако никой не дойде да сложи малко ред в това ! Всичко това е силно регулирано и честотните диапазони са запазени за този или онзи тип предаване (CB, радиоразпръскване, телевизия, мобилни телефони, радари и др.).
В допълнение към тези резервации на честотния диапазон се изискват доста строги технически характеристики на предавателните вериги, за да се ограничи колкото е възможно повече рискът от смущения с друго оборудване, което не е задължително да работи в същите честотни диапазони.
Две съседни предавателни вериги, които работят на много високи честоти и близо една до друга, могат много добре да заглушат приемник, работещ в много по-нисък честотен диапазон. Особено вярно, ако устройствата са домашно приготвени и те са недостатъчно филтрирани в HF изход.
Накратко, преди да се впуснете в областта на излъчването, е по-добре да имате известни познания за рисковете от смущения.
Предаване на честотна модулация
Предаване на честотна модулация

Предаване на честотна модулация (FM)

При този вид транспорт имаме носител, чиято амплитуда остава постоянна, независимо от амплитудата на модулиращия сигнал. Вместо да се променя амплитудата на носителя, се променя моментната му честота. При липса на модулация (амплитуда на модулиращия сигнал, равна на нула), честотата на носителя остава на перфектно определена и стабилна стойност, която се нарича централна честота.
Стойността на изместването на носещата честота зависи от амплитудата на модулиращия сигнал : колкото по-голяма е амплитудата на модулиращия сигнал, толкова по-далеч е носещата честота от първоначалната му стойност. Посоката на честотното изместване зависи от полярността на редуването на модулиращия сигнал.
За положително редуване честотата на носителя се увеличава, а за отрицателно редуване честотата на носителя се намалява. Но този избор е произволен, много добре бихме могли да направим обратното ! Размерът на вариацията в носещата честота се нарича честотно отклонение.
Максималното отклонение на честотата може да приема различни стойности, например +/- 5 kHz за носеща честота от 27 MHz или +/- 75 kHz за носеща честота от 100 MHz.
Следващите графики показват модулиращ сигнал с фиксирана честота от 1 kHz, модулиращ носител от 40 kHz (хоризонталната скала е добре разширена, за да се види по-добре какво се случва при всички вариации).

Реален аудио сигнал

Ако заменим фиксирания модулиращ сигнал от 1 kHz с истински аудио сигнал, ето как изглежда.
Този втори набор от криви е доста показателен, поне за зелената крива, за която максималното отклонение на честотата е много ясно, защото е "добре коригирана". Ако направим съответствието между модулиращия сигнал (жълта крива) и модулирания носител (зелена крива), можем да видим перфектно, че вариациите в амплитудата на носителя са по-бавни
- което съответства добре на по-ниска честота - когато модулиращият сигнал е на най-ниската си стойност (отрицателен пик).
От друга страна, максималната честота на носителя се получава за положителните пикове на модулиращия сигнал (малко по-малко лесно се вижда на кривите, но го усещаме с най-"запълнените" части).
В същото време максималната амплитуда на носителя остава напълно постоянна, няма амплитудна модулация, свързана с модулиращия сигнал на източника.
Радиоприемникът може да бъде прост
Радиоприемникът може да бъде прост

Рецепция

За да направите FM приемник, можете да се справите с няколко транзистора или с една интегрална схема (например TDA7000). Но в този случай получаваме стандартно качество на слушане. За слушане от "висок клас" трябва да излезете и да познавате добре темата. И това е още по-вярно, когато става въпрос за декодиране на стерео аудио сигнал.
И да, без стерео декодер имате моно сигнал, където левият и десният канал се смесват (ако радиопрограмата се излъчва в стерео разбира се). От високочестотна гледна точка изходният сигнал не се вижда в амплитудата на носителя и не можете да се задоволите с токоизправител/филтър като този, използван в AM приемник.
Тъй като полезният сигнал е "скрит" в честотните вариации на носителя, трябва да се намери начин тези честотни вариации да се трансформират в вариации на напрежението, процес, който е противоположен (огледало) на този, използван за предаване.

Системата, която изпълнява тази функция, се нарича FM дискриминатор и основно се състои от осцилираща (и резонансна) верига, чийто честотен / амплитуден отговор е във формата на "звънец". За функцията за дискриминация могат да се използват дискретни компоненти (малки трансформатори, диоди и кондензатори) или специализирана интегрална схема (например SO41P).

Цифрово предаване

В най-простото си приложение цифровото предаване дава възможност на носителя да има две възможни състояния, които съответстват на високо логическо състояние (стойност 1) или ниско логическо състояние (стойност 0).
Тези две състояния могат да бъдат идентифицирани чрез различна амплитуда на носителя (очевидна аналогия с амплитудната модулация) или чрез различна стойност на неговата честота (честотна модулация).
В режим AM, например, можем да решим, че скоростта на модулация от 10% съответства на ниско логическо състояние и че скоростта на модулация от 90% съответства на високо логическо състояние.

В режим FM например можете да решите, че централната честота съответства на ниско логическо състояние и че отклонение на честотата от 10 kHz съответства на високо логическо състояние.
Ако искате да предадете много голямо количество цифрова информация за много кратко време и със силна защита срещу грешки при предаване (разширено откриване и коригиране на грешки), можете да предадете няколко оператора едновременно, а не само един.
Например, 4 превозвачи, 100 превозвачи или повече от 1000 превозвачи.
Това се прави например за цифровата наземна телевизия (DTT) и цифровото наземно радио (DTT).

В старите дистанционни управления за мащабни модели може да се използва много проста функция за цифрово предаване : активиране или деактивиране на HF носителя на предавателя, с приемник, който просто открива наличието или отсъствието на носителя (без носител имахме много дъх, така че "BF" с голям обем,
и в присъствието на носител дъхът изчезна, сигналът "БФ" изчезна).
При други видове дистанционно управление е приложен принцип на "пропорционалност", който дава възможност да се предават няколко части от информацията подред, като просто се използват моностабилни такива, произвеждащи слотове с различна продължителност. Продължителността на получените импулси съответства на много точни "числови" стойности.

Предаване на глас или музика

Предаването на речта не изисква голямо качество на звука, стига да става въпрос за предаване на информационно съобщение. Основното е, че разбираме какво се говори. От друга страна, очакваме повече от качеството на предаване, когато става въпрос за гласа или музиката на певеца.
Поради тази причина методите за предаване, използвани за двойка домофони или уоки-токита, и тези, използвани за излъчване, не се основават на строго идентични правила. Не можем да кажем, че имаме непременно по-добър звук с предаване на честотна модулация от този, предаван в амплитудна модулация (AM на френски, AM на английски).
Дори ако е очевидно, че вашият hifi тунер дава по-добри резултати на FM лентата 88-108 MHz. Ако искате, можете да се справите доста добре в AM и можете да се справите много зле в FM. Точно както можете да направите много добро аналогово аудио и много лошо цифрово аудио.
Ако искате да предавате музика от една стая в друга в къщата си или от гаража до градината, можете да изградите малък радиопредавател, който може да предава на FM лентата или на малката вълнова лента (PO на френски, MW на английски), в който случай търговският приемник може да направи допълнението.
В FM ще получите по-добри звукови резултати, просто защото стандартите за излъчване осигуряват много по-различна честотна лента от тази, налична в лентите AM (GO, PO и OC). По-високата чувствителност на AM приемника към атмосферните смущения (атмосферни и промишлени) също има много общо с това.

"Бавно" аналогово предаване на данни

Тук става въпрос за предаване на аналогова стойност като температура, ток, налягане, количество светлина и т.н., която първо ще се трансформира предварително в директно напрежение, което е пропорционално на нея.
Има няколко метода и разбира се всеки има своите предимства и недостатъци, можете да използвате амплитудна модулация или честотна модулация. Терминът амплитудна модулация или честотна модулация е донякъде преувеличен, тъй като ако аналоговата стойност, която трябва да бъде предадена, не варира,
Носителят запазва своите амплитудни и честотни характеристики, които съответстват на стойността, която се предава в ход. Но трябва да говорим за величието, което варира. Всъщност не е по-трудно да се предава информация, която варира малко (ако изобщо), отколкото информация, която варира бързо.
Но не винаги можете да използвате класически AM или FM радиопредавател (наличен в търговската мрежа или под формата на комплект), защото последният може много добре да има нискочестотен филтър на входа, който ограничава бавните вариации на напрежението.

И ако на пътя на входния сигнал е имплантиран линк кондензатор, тогава операцията е просто невъзможна ! Модифицирането на такъв излъчвател, за да го направи "съвместим", не винаги е лесно...
което може да включва проектиране на специализиран предавател/приемник за операцията.
Но ако погледнем проблема отстрани, осъзнаваме, че можем много добре да предаваме сигнал, чиято амплитуда, в зависимост от стойността на непрекъснатото напрежение, което трябва да се предава, сама по себе си кара носителя да варира. И ако междинният модулиращ сигнал е в рамките на звуковата лента (например между 100 Hz и 10 kHz), тогава използването на конвенционален радиопредавател може да се обмисли отново.

Както можете да видите, прост преобразувател на напрежение / честота от страната на предаване и неговото допълнение преобразувател на честота / напрежение от страната на приемника е едно решение сред другите примери.

Цифрово предаване на данни

Внимавайте да не объркате "цифрово предаване" и "цифрово предаване на данни". Можем да предаваме аналогова информация с цифров режим на предаване, точно както можем да предаваме цифрови данни с аналогов режим на предаване, дори ако за последния случай можем да го обсъдим.
За предаване на цифрови данни с аналогов режим на предаване може да се приеме, че електрическите нива на цифровите сигнали съответстват на минимума и максимума на аналогов сигнал.
Въпреки това, бъдете внимателни с формата на цифровите сигнали, които, ако са бързи и квадратни, могат да съдържат висока скорост на хармоници, които не е задължително да бъдат усвоени от предавателя.
Може да е необходимо да се предават цифровите данни със сигнали, които имат "аналогова форма" като синус. Ако цифровите данни, които трябва да се предават, са много важни (например сигурен достъп с код за достъп), трябва да се вземат няколко предпазни мерки.

Всъщност в никакъв случай не може да се счита, че предаването от една точка до друга ще бъде без дефекти и част от предаваната информация може никога да не пристигне или да пристигне изкривена и неизползваема.
Следователно предадената информация може да бъде допълнена с контролна информация (например КРС) или просто да бъде повторена два или три пъти подред.
https : //onde-numerique.fr/la-radio-comment-ca-marche/

Copyright © 2020-2024 instrumentic.info
contact@instrumentic.info
Горди сме да Ви предложим сайт без бисквитки без реклами.

Вашата финансова подкрепа е тази, която ни крепи.

Кликване !