Rozhlas - Vše, co potřebujete vědět !

Typy modulace signálu
Typy modulace signálu

Rozhlas

Fungování rádia lze popsat v několika krocích. Mikrofon přijímá hlas a převádí jej na elektrický signál. Signál je pak zpracován vysílacími prvky v několika fázích a je přenášen zpět do antény vysílače pomocí kabelu.

Stejný signál je vysílací anténou převáděn na elektromagnetické vlny, které budou odeslány do přijímací antény. Elektromagnetické vlny, které vznikají transformací elektrického signálu produkovaného mikrofonem, se šíří rychlostí světla, odrážejí se na ionosféře a končí v anténě přijímače.
Pozemní relé se používají k zajištění toho, aby se vlny dostaly k přijímačům umístěným daleko od vysílače. Lze použít i satelity.

Jakmile elektromagnetické vlny dosáhnou přijímače, přijímací anténa je přemění na elektrický signál. Tento elektrický signál je pak kabelem přenášen do přijímače. Prvky přijímače jej pak transformují na zvukový signál.
Takto získaný zvukový signál je reprodukován reproduktory ve formě zvuků.

Vysílač a přijímač

Vysílač je elektronické zařízení. Zajišťuje přenos informací vyzařováním rádiových vln. V podstatě se skládá ze tří prvků : generátoru oscilací, který zajišťuje přeměnu elektrického proudu na vysokofrekvenční oscilaci,
převodník, který zajišťuje přenos informací prostřednictvím mikrofonu, a zesilovač, který v závislosti na zvolené frekvenci zajišťuje zesílení síly kmitů.

Přijímač se používá k zachycení vln vyzařovaných vysílačem. Skládá se z několika prvků : oscilátoru, který zpracovává příchozí signál, a odchozího, a zesilovače, který zesiluje zachycené elektrické signály.
demodulátor, který zajišťuje přesný přenos původního zvuku, filtry, které zajišťují eliminaci signálů, které by mohly zkazit správné vnímání zpráv, a reproduktor, který slouží k převodu elektrických signálů na zvukové zprávy, aby je mohli vnímat lidé.

Připomenutí různých druhů letecké dopravy

HF nosič

Někdy slýcháme o "nosiči" (carrier v angličtině) nebo "HF carrier", aniž bychom skutečně věděli, co to je. Nosná je jednoduše signál, který slouží jako médium pro přenos užitečného signálu (ten, který chcete přenášet, jako je hlas, hudba, analogová nebo digitální data).
Když zůstaneme v oblasti analogových přenosů, nosnou je jednoduchý a jedinečný sinusový signál. V oblasti digitálního vysílání (například DTT a DTT) existuje velké množství operátorů, kteří sdílejí informace, které mají být přenášeny.
Nebudeme zde hovořit o případu těchto multi-nosičů. Zvláštností nosné je, že kmitá na mnohem vyšší frekvenci, než je maximální frekvence vysílaného signálu. Předpokládejme, že chcete přenášet mluvenou nebo zpívanou řeč na vzdálenost 10 km (nebo v černém, pokud mluvčí mluví rychle).
Používá se jeden vysílač, který "vysílá vlny", které může zachytit několik přijímačů současně.

Ale fyzika se nedá vymyslet. Pokud chcete přenášet hlas reproduktoru jednoduchým připojením kabelové smyčky nebo obrovské antény k výstupu LF zesilovače, bude to fungovat, ale ne příliš daleko (počítejte několik metrů nebo dokonce desítky metrů).
Aby přenos probíhal na pohodlnou vzdálenost, musí být použita nosná vlna, která funguje jako prostředník a která má menší potíže s překonáváním vzdáleností. Volba frekvence této nosné vlny závisí na :

- druh přenášených informací (hlas, rádio, zprávy nebo digitální HD TV),

- očekávaný výkon;

- vzdálenost, kterou chcete urazit,

- reliéf terénu mezi vysílačem a přijímačem (od 50 MHz se vlny šíří stále více v přímé linii a bojí se překážek),

- cenu, kterou se zavazujete zaplatit svému dodavateli elektřiny nebo prodejci baterií,

- oprávnění, která jsou nám příslušné orgány ochotny udělit.

Protože si dovedete představit problémy vln, které se srazí, kdyby nikdo nepřišel a nedal tomu trochu řádu ! To vše je vysoce regulováno a frekvenční rozsahy byly vyhrazeny pro ten či onen typ přenosu (CB, rozhlasové vysílání, televize, mobilní telefony, radary atd.).
Kromě těchto výhrad kmitočtového rozsahu jsou od vysílacích obvodů vyžadovány poměrně přísné technické vlastnosti, aby se co nejvíce omezilo riziko rušení jinými zařízeními, která nemusí nutně pracovat ve stejných frekvenčních rozsazích.
Dva sousední obvody vysílače, které pracují na velmi vysokých frekvencích a blízko sebe, mohou velmi dobře rušit přijímač pracující v mnohem nižším frekvenčním rozsahu. Zvláště platí, pokud jsou zařízení domácí a jsou nedostatečně filtrována v HF výstupu.
Stručně řečeno, než se pustíte do oblasti vysílání, je lepší mít určité znalosti o rizicích rušení.
Přenos frekvenční modulace
Přenos frekvenční modulace

Přenos frekvenční modulace (FM)

V tomto způsobu dopravy máme nosnou, jejíž amplituda zůstává konstantní bez ohledu na amplitudu modulačního signálu. Místo změny amplitudy nosné se změní její okamžitá frekvence. Při absenci modulace (amplituda modulačního signálu rovna nule) zůstává frekvence nosné na dokonale definované a stabilní hodnotě, která se nazývá střední frekvence.
Hodnota posunu nosné frekvence závisí na amplitudě modulačního signálu : čím větší je amplituda modulačního signálu, tím dále je nosná frekvence od své původní hodnoty. Směr frekvenčního posunu závisí na polaritě střídání modulačního signálu.
Při kladném střídání se frekvence nosiče zvyšuje a při záporném střídání se frekvence nosiče snižuje. Ale tato volba je libovolná, mohli bychom docela dobře udělat opak ! Velikost změny nosné frekvence se nazývá frekvenční odchylka.
Maximální odchylka frekvence může nabývat různých hodnot, např. +/-5 kHz pro nosnou frekvenci 27 MHz nebo +/-75 kHz pro nosnou frekvenci 100 MHz.
Následující grafy ukazují modulační signál s pevnou frekvencí 1 kHz modulující nosnou 40 kHz (horizontální stupnice je dobře dilatovaná, aby bylo lépe vidět, co se děje na všech variantách).

Reálný zvukový signál

Pokud nahradíme pevný modulační signál 1 kHz skutečným zvukovým signálem, vypadá to takto.
Tato druhá sada křivek je docela výmluvná, alespoň pro zelenou křivku, pro kterou je maximální odchylka frekvence velmi jasná, protože je "dobře nastavená". Pokud uděláme korespondenci mezi modulačním signálem (žlutá křivka) a modulovanou nosnou (zelená křivka), můžeme dokonale vidět, že změny amplitudy nosné jsou pomalejší
- což dobře odpovídá nižší frekvenci - když je modulační signál na nejnižší hodnotě (záporná špička).
Na druhou stranu se maximální frekvence nosné získá pro kladné špičky modulačního signálu (na křivkách je to trochu méně vidět, ale cítíme to s nejvíce "vyplněnými" částmi).
Současně zůstává maximální amplituda nosné dokonale konstantní, nedochází k amplitudové modulaci související s modulačním zdrojovým signálem.
Rádiový přijímač může být jednoduchý
Rádiový přijímač může být jednoduchý

Recepce

Chcete-li vytvořit FM přijímač, vystačíte si s několika tranzistory nebo s jedním integrovaným obvodem (například TDA7000). Ale v tomto případě dostaneme standardní kvalitu poslechu. Pro "špičkový" poslech musíte jít naplno a dobře znát téma. A to platí ještě více, pokud jde o dekódování stereofonního zvukového signálu.
A ano, bez stereo dekodéru máte mono signál, kde se mísí levý a pravý kanál (pokud je rozhlasový program vysílán stereo samozřejmě). Z vysokofrekvenčního hlediska není zdrojový signál viditelný v amplitudě nosné a nemůžete se spokojit s usměrňovačem/filtrem, jako je ten, který se používá v AM přijímači.
Vzhledem k tomu, že užitečný signál je "skryt" ve frekvenčních změnách nosné, musí být nalezen způsob, jak tyto frekvenční změny transformovat na změny napětí, což je proces, který je opačný (zrca
RCA
Zásuvka RCA, známá také jako fonograf nebo zásuvka cinch, je velmi běžným typem elektrického připojení. Byl vytvořen v roce 1940 a dodnes se nachází ve většině domácností. Přenáší zvukové a obrazové signály. Zkratka RCA znamená Radio Corporation of America.
dlový) než ten, který se používá pro přenos.

Systém, který tuto funkci vykonává, se nazývá FM diskriminátor a v podstatě se skládá z oscilačního (a rezonančního) obvodu, jehož frekvenční/amplitudová odezva je ve tvaru "zvonu". Pro diskriminační funkci lze použít diskrétní součástky (malé transformátory, diody a kondenzátory) nebo specializovaný integrovaný obvod (například SO41P).

Digitální přenos

Ve své nejjednodušší aplikaci dává digitální přenos nosné možnost mít dva možné stavy, které odpovídají vysokému logickému stavu (hodnota 1) nebo nízkému logickému stavu (hodnota 0).
Tyto dva stavy mohou být identifikovány odlišnou amplitudou nosné (zřejmá analogie s amplitudovou modulací) nebo jinou hodnotou její frekvence (frekvenční modulace).
Například v režimu AM se můžeme rozhodnout, že modulační rychlost 10 % odpovídá nízkému logickému stavu a že modulační rychlost 90 % odpovídá vysokému logickému stavu.

Například v režimu FM se můžete rozhodnout, že střední frekvence odpovídá nízkému logickému stavu a že frekvenční odchylka 10 kHz odpovídá vysokému logickému stavu.
Pokud chcete přenášet velmi velké množství digitálních informací ve velmi krátkém čase a se silnou ochranou proti chybám přenosu (pokročilá detekce a oprava chyb), můžete přenášet několik nosných současně a ne pouze jednu.
Například 4 dopravci, 100 nosičů nebo více než 1000 dopravců.
To se děje například pro digitální pozemní televizi (DTT) a digitální pozemní rozhlasové vysílání (DTT).

Ve starých dálkových ovladačích pro zmenšené modely bylo možné použít velmi jednoduchou funkci digitálního přenosu : aktivace nebo deaktivace HF nosné vysílače, s přijímačem, který jednoduše detekoval přítomnost nebo nepřítomnost nosiče (bez nosiče jsme měli hodně dechu, takže "BF" vysoké hlasitosti,
a v přítomnosti nosiče dech zmizel, signál "BF" zmizel).
U jiných typů dálkového ovládání byl implementován princip "proporcionality", který umožňoval přenášet několik informací za sebou, jednoduše pomocí monostabilních a vytvářet sloty s různou délkou. Doba trvání přijatých pulzů odpovídala velmi přesným "číselným" hodnotám.

Přenos hlasu nebo hudby

Přenos řeči nevyžaduje velkou kvalitu zvuku, pokud se jedná o předání informačního sdělení. Hlavní věc je, že rozumíme tomu, co se říká. Na druhou stranu od kvality přenosu očekáváme více, pokud jde o hlas zpěváka nebo hudbu.
Z tohoto důvodu nejsou přenosové metody používané pro dvojici interkomů nebo vysílaček a metody používané pro vysílání založeny na striktně identických pravidlech. Nemůžeme říci, že máme nutně lepší zvuk s přenosem frekvenční modulace, než je zvuk přenášený v amplitudové modulaci (AM ve francouzštině, AM v angličtině).
I když je zřejmé, že váš hifi tuner podává lepší výsledky v pásmu FM 88-108 MHz. Pokud chcete, můžete si vést docela dobře v AM a můžete si vést velmi špatně v FM. Stejně jako můžete dělat velmi dobrý analogový zvuk a velmi špatný digitální zvuk.
Pokud chcete přenášet hudbu z jedné místnosti do druhé ve vašem domě nebo z garáže na zahradu, můžete si postavit malý rádiový vysílač, který může vysílat v pásmu FM nebo v pásmu malých vln (PO ve francouzštině, MW v angličtině), v takovém případě může doplněk provést komerční přijímač.
V pásmu FM dosáhnete lepších zvukových výsledků, jednoduše proto, že vysílací standardy poskytují mnohem jinou šířku pásma, než jaká je k dispozici v pásmech AM (GO, PO a OC). Hodně s tím souvisí i vyšší citlivost AM přijímače na okolní rušení (atmosférické a průmyslové).

"Pomalý" analogový přenos dat

Zde jde o přenos analogové hodnoty, jako je teplota, proud, tlak, množství světla atd., která se nejprve předem přemění na stejnosměrné napětí, které je jí úměrné.
Existuje několik metod a každá má samozřejmě své výhody a nevýhody, můžete použít amplitudovou modulaci nebo frekvenční modulaci. Termín amplitudová modulace nebo frekvenční modulace je poněkud přehnaný, protože pokud se analogová hodnota, která má být přenášena, nemění,
Nosná si zachovává své amplitudové a frekvenční charakteristiky, které odpovídají hodnotě, která má být přenášena. Musíme však mluvit o velikosti, která se liší. Ve skutečnosti není o nic obtížnější přenášet informace, které se liší jen málo (pokud vůbec), než informace, které se mění rychle.
Ale nemůžete vždy použít klasický AM nebo FM rádiový vysílač (dostupný komerčně vyrobený nebo ve formě sady), protože ten může mít na vstupu velmi dobře dolní propust, který omezuje pomalé kolísání napětí.

A pokud je do cesty vstupního signálu implantován vazební kondenzátor, pak je operace prostě nemožná ! Upravit takový zářič tak, aby byl "kompatibilní", nemusí být nutně vždy snadné...
což může zahrnovat návrh specializované sestavy vysílače/přijímače pro provoz.
Pokud se ale na problém podíváme ze strany, uvědomíme si, že můžeme velmi dobře přenášet signál, jehož amplituda v závislosti na hodnotě přenášeného trvalého napětí sama způsobuje změnu nosné. A pokud je mezilehlý modulační signál ve slyšitelném pásmu (např. mezi 100 Hz a 10 kHz), lze opět uvažovat o použití konvenčního rádiového vysílače.

Jak vidíte, jednoduchý měnič napětí/frekvence na straně přenosu a jeho doplněk měnič frekvence/napětí na straně přijímače je jedním z řešení mezi jinými příklady.

Digitální přenos dat

Dávejte pozor, abyste nezaměnili "digitální přenos" a "digitální přenos dat". Můžeme přenášet analogové informace s režimem digitálního přenosu, stejně jako můžeme přenášet digitální data s režimem analogového přenosu, i když v druhém případě o tom můžeme diskutovat.
Pro přenos digitálních dat v analogovém přenosovém režimu lze předpokládat, že elektrické úrovně digitálních signálů odpovídají minimu a maximu analogového signálu.
Pozor však na tvar digitálních signálů, které, pokud jsou rychlé a hranaté, mohou obsahovat vysokou míru harmonických, které vysílač nemusí nutně strávit.
Může být nutné přenášet digitální data pomocí signálů, které mají "analogovou formu", jako je sinus. Pokud jsou přenášená digitální data velmi důležitá (například zabezpečený přístup pomocí přístupového kódu), je třeba přijmout několik opatření.

Ve skutečnosti nelze v žádném případě předpokládat, že přenos z jednoho bodu do druhého bude bez závad a část přenášených informací nemusí nikdy dorazit nebo dorazí zkreslená a nepoužitelná.
Přenášené informace tak mohou být doplněny kontrolními informacemi (např. CRC) nebo mohou být jednoduše opakovány dvakrát nebo třikrát za sebou.
https : //onde-numerique.fr/la-radio-comment-ca-marche/

Copyright © 2020-2024 instrumentic.info
contact@instrumentic.info
Jsme hrdí na to, že vám můžeme nabídnout web bez souborů cookie bez reklam.

Je to vaše finanční podpora, která nás udržuje v chodu.

Kliknout !