Raadio - Kõik, mida pead teadma !

Signaali modulatsiooni tüübid
Signaali modulatsiooni tüübid

Raadio

Raadio tööd saab kirjeldada mitmes etapis. Mikrofon võtab hääle vastu ja muudab selle elektrisignaaliks. Seejärel töödeldakse signaali saatjaelementide poolt läbi mitme etapi ja edastatakse kaabli kaudu tagasi saatja antennile.

Sama signaali muundab saateantenn elektromagnetlaineteks, mis saadetakse vastuvõtuantennile. Mikrofoni tekitatud elektrisignaali muundumisest tulenevad elektromagnetlained liiguvad valguse kiirusel, peegelduvad ionosfääril, jõudes lõpuks vastuvõtja antennisse.
Maapealseid releed kasutatakse tagamaks, et lained jõuavad saatjast kaugel asuvate vastuvõtjateni. Kasutada võib ka satelliite.

Kui elektromagnetlained jõuavad vastuvõtjani, muundab vastuvõtuantenn need elektrisignaaliks. Seejärel edastatakse see elektriline signaal kaabli kaudu vastuvõtjale. Seejärel muundatakse see vastuvõtja elementide poolt helisignaaliks.
Sel viisil saadud helisignaali taasesitavad valjuhääldid helide kujul.

Saatja ja vastuvõtja

Saatja on elektrooniline seade. See tagab teabe edastamise raadiolainete kiirgamise teel. See koosneb peamiselt kolmest elemendist : võnkegeneraator, mis tagab elektrivoolu muundamise raadiosageduslikuks võnkumiseks,
andur, mis tagab teabe edastamise mikrofoni kaudu, ja võimendi, mis sõltuvalt valitud sagedusest tagab võnkumiste jõu võimendamise.

Vastuvõtjat kasutatakse saatja poolt tekitatud lainete vastuvõtmiseks. See koosneb mitmest elemendist : ostsillaatorist, mis töötleb sissetulevat signaali, ja väljuvast signaalist ning võimendist, mis võimendab püütud elektrisignaale.
demodulaator, mis tagab algse heli täpse taasedastamise, filtrid, mis tagavad signaalide kõrvaldamise, mis võivad rikkuda sõnumite õiget tajumist, ja valjuhääldi, mis on mõeldud elektriliste signaalide muundamiseks helisõnumiteks, et inimesed saaksid neid tajuda.

Meeldetuletused eri lennutranspordiliikide kohta

HF kandja

Mõnikord kuuleme "vedajast" (carrier inglise keeles) või "HF carrier", teadmata tegelikult, mis see on. Operaator on lihtsalt signaal, mis toimib kasuliku signaali kandmiseks (see, mida soovite edastada, näiteks hääl, muusika, analoog või digitaalsed andmed).
Kui jääme analoogülekannete väljale, on kandja lihtne ja ainulaadne sinusoidne signaal. Digitaalringhäälingu valdkonnas (näiteks maapealne digitaaltelevisioon ja maapealne digitaaltelevisioon) on palju operaatoreid, kes jagavad edastatavat teavet.
Me ei räägi siin nende mitme vedaja juhtumist. Kandja eripära on see, et see võngub palju kõrgemal sagedusel kui edastatava signaali maksimaalne sagedus. Oletame, et soovite edastada räägitud või lauldud kõnet 10 km ümber (või mustas, kui kõneleja räägib kiiresti).
Kasutatakse ühte saatjat, mis "kiirgab laineid", mida mitu vastuvõtjat saavad samaaegselt üles võtta.

Kuid füüsikat ei saa leiutada. Kui soovite edastada kõlari häält, ühendades lihtsalt juhtmega silmuse või tohutu antenni LF-võimendi väljundiga, töötab see, kuid mitte väga kaugel (loendage mõni meeter või isegi kümneid meetreid).
Selleks, et edastamine toimuks mugaval kaugusel, tuleb kasutada kandelainet, mis toimib vahendajana ja millel on vahemaade ületamisel vähem raskusi. Selle kandelaine sageduse valik sõltub :

- edastatava teabe liik (hääl, raadio, uudised või digitaalne HD-televisioon),

- oodatav tulemuslikkus;

- vahemaa, mida soovite läbida,

- saatja ja vastuvõtja vahelise maastiku reljeef (alates 50 MHz-st levivad lained üha enam sirgjooneliselt ja kardavad takistusi),

- hind, mida nõustute maksma oma elektritarnijale või akude edasimüüjale,

- load, mida pädevad asutused on valmis meile andma.

Sest võite ette kujutada lainete probleeme, mis põrkuvad, kui keegi ei tulnud selles väikest korda tegema ! Kõik see on väga reguleeritud ja sagedusvahemikud on reserveeritud sellele või teisele edastustüübile (CB, raadioringhääling, televisioon, mobiiltelefonid, radarid jne).
Lisaks nendele sagedusvahemiku reserveerimistele nõutakse saateahelatelt üsna rangeid tehnilisi omadusi, et piirata nii palju kui võimalik häirete ohtu teiste seadmetega, mis ei pruugi töötada samades sagedusvahemikes.
Kaks naabruses asuvat saatjaahelat, mis töötavad väga kõrgetel sagedustel ja üksteise lähedal, võivad väga hästi ummistada vastuvõtja, kes töötab palju madalamas sagedusvahemikus. Eriti kehtib see siis, kui seadmed on omatehtud ja need ei ole HF-väljundis piisavalt filtreeritud.
Lühidalt öeldes on enne ringhäälingu valdkonda sisenemist parem omada mõningaid teadmisi kaasnevate häirete riskidest.
Sagedusmodulatsiooni ülekanne
Sagedusmodulatsiooni ülekanne

Sagedusmodulatsiooni (FM) ülekanne

Selles transpordiliigis on meil vedaja, kelle amplituud jääb konstantseks, olenemata moduleeriva signaali amplituudist. Kandja amplituudi muutmise asemel muudetakse selle hetkesagedust. Modulatsiooni puudumisel (moduleeriva signaali amplituud võrdub nulliga) jääb kandja sagedus täiesti määratletud ja stabiilsele väärtusele, mida nimetatakse kesksageduseks.
Kandesageduse nihke väärtus sõltub moduleeriva signaali amplituudist : mida suurem on moduleeriva signaali amplituud, seda kaugemal on kandesagedus selle algsest väärtusest. Sageduse nihke suund sõltub moduleeriva signaali vaheldumise polaarsusest.
Positiivse vaheldumise korral suureneb kandja sagedus ja negatiivse vaheldumise korral väheneb kandja sagedus. Kuid see valik on meelevaldne, me võiksime väga hästi teha vastupidist ! Kandesageduse varieerumise suurust nimetatakse sagedushälbeks.
Maksimaalne sagedushälve võib olla erinev, nt +/-5 kHz kandesagedusel 27 MHz või +/-75 kHz kandesagedusel 100 MHz.
Järgmised graafikud näitavad moduleerivat signaali fikseeritud sagedusega 1 kHz, mis moduleerib 40 kHz kandjat (horisontaalne skaala on hästi laienenud, et paremini näha, mis toimub kõigis variatsioonides).

Reaalne helisignaal

Kui asendame fikseeritud moduleeriva signaali 1 kHz reaalse helisignaaliga, näeb see välja.
See teine kõverate komplekt on üsna kõnekas, vähemalt rohelise kõvera puhul, mille maksimaalne sagedushälve on väga selge, kuna see on "hästi reguleeritud". Kui teeme moduleeriva signaali (kollane kõver) ja moduleeritud kandja (roheline kõver) vastavuse, näeme suurepäraselt, et kandja amplituudi variatsioonid on aeglasemad
- mis vastab hästi madalamale sagedusele - kui moduleeriv signaal on madalaimal väärtusel (negatiivne tipp).
Teisest küljest saadakse kandja maksimaalne sagedus moduleeriva signaali positiivsete piikide jaoks (kõveratel on veidi vähem lihtne näha, kuid me tunneme seda kõige "täidetud" osadega).
Samal ajal jääb kandja maksimaalne amplituud täiesti konstantseks, moduleeriva allika signaaliga seotud amplituudmodulatsioon puudub.
Raadiovastuvõtja võib olla lihtne
Raadiovastuvõtja võib olla lihtne

Vastuvõtt

FM-vastuvõtja valmistamiseks saate mõne transistoriga või ühe integraallülitusega (näiteks TDA7000). Kuid sel juhul saame standardse kuulamiskvaliteedi. "Tipptasemel" kuulamiseks peate minema kõik välja ja tundma teemat hästi. Ja see kehtib veelgi enam, kui tegemist on stereohelisignaali dekodeerimisega.
Ja jah, ilma stereodekoodrita on teil monosignaal, kus vasak ja parem kanal on segatud (kui raadioprogrammi edastatakse muidugi stereos). Kõrgsageduslikust vaatenurgast ei ole lähtesignaal kandja amplituudis nähtav ja te ei saa olla rahul alaldi / filtriga, mida kasutatakse AM-vastuvõtjas.
Kuna kasulik signaal on kandja sagedusvariatsioonides "peidetud", tuleb leida viis, kuidas muuta need sagedusvariatsioonid pingevariatsioonideks, protsess, mis on vastupidine (peegel) edastamiseks kasutatavale.

Seda funktsiooni täitvat süsteemi nimetatakse FM-diskrimineerijaks ja see koosneb põhiliselt võnkuvast (ja resonantsest) vooluringist, mille sagedus/amplituudireaktsioon on "kella" kujuline. Diskrimineerimisfunktsiooni jaoks võib kasutada diskreetseid komponente (väikesed trafod, dioodid ja kondensaatorid) või spetsiaalset integraallülitust (näiteks SO41P).

Digitaalne edastamine

Kõige lihtsamas rakenduses annab digitaalne ülekanne kandjale võimaluse omada kahte võimalikku olekut, mis vastavad kõrge loogika olekule (väärtus 1) või madalale loogikaolekule (väärtus 0).
Neid kahte olekut saab identifitseerida kandja erineva amplituudiga (ilmne analoogia amplituudmodulatsiooniga) või selle sageduse erineva väärtusega (sagedusmodulatsioon).
Näiteks AM-režiimis võime otsustada, et modulatsioonikiirus 10% vastab madala loogikaga olekule ja et modulatsioonikiirus 90% vastab kõrgele loogikaolekule.

Näiteks FM-režiimis saate otsustada, et kesksagedus vastab madala loogika olekule ja et sagedushälve 10 kHz vastab kõrgele loogikaolekule.
Kui soovite edastada väga suure hulga digitaalset teavet väga lühikese aja jooksul ja tugeva kaitsega edastusvigade eest (täiustatud vigade tuvastamine ja parandamine), saate korraga edastada mitu operaatorit, mitte ainult ühe.
Näiteks 4 vedajat, 100 vedajat või rohkem kui 1000 vedajat.
Seda tehakse näiteks maapealse digitaaltelevisiooni (DTT) ja maapealse digitaalraadio (DTT) puhul.

Vanades mastaapmudelite kaugjuhtimispultides võiks kasutada väga lihtsat digitaalset ülekandefunktsiooni : saatja HF-kandja aktiveerimine või deaktiveerimine vastuvõtjaga, mis lihtsalt tuvastas kandja olemasolu või puudumise (ilma kandjata oli meil palju hingeõhku, nii et suure helitugevusega "BF",
ja kandja juuresolekul kadus hingeõhk, signaal "BF" kadus).
Muud tüüpi kaugjuhtimispuldi puhul rakendati proportsionaalsuse põhimõtet, mis võimaldas edastada mitu teavet järjest, kasutades lihtsalt monostabiilseid, mis toodavad erineva kestusega teenindusaegu. Saadud impulsside kestus vastas väga täpsetele "numbrilistele" väärtustele.

Hääle või muusika edastamine

Kõne edastamine ei nõua suurt helikvaliteeti, kui tegemist on informatiivse sõnumi edastamise küsimusega. Peaasi on see, et me mõistame, mida öeldakse. Teisest küljest ootame ülekande kvaliteedilt rohkem, kui tegemist on laulja hääle või muusikaga.
Sel põhjusel ei põhine intercomide või raadiosaatjate paari ja ringhäälingus kasutatavad edastusmeetodid rangelt identsetel reeglitel. Me ei saa öelda, et meil on tingimata parem heli sagedusmodulatsiooni edastamisega kui see, mida edastatakse amplituudmodulatsioonis (AM prantsuse keeles, AM inglise keeles).
Isegi kui on ilmne, et teie hifi-tuuner annab FM-sagedusalas 88-108 MHz paremaid tulemusi. Kui soovite, saate AM-is üsna hästi hakkama ja FM-is saate väga halvasti hakkama. Nii nagu saate teha väga head analoogheli ja väga halba digitaalset heli.
Kui soovite muusikat oma majas ühest ruumist teise või garaažist aeda edastada, saate ehitada väikese raadiosaatja, mis suudab edastada FM-ribal või väikesel laineribal (prantsuse keeles PO, inglise keeles MW), millisel juhul saab komplementi teha kommertsvastuvõtja.
FM-is saate paremaid helitulemusi lihtsalt seetõttu, et ringhäälingustandardid pakuvad palju erinevat ribalaiust kui AM (GO, PO ja OC) sagedusalades. AM-vastuvõtja suurem tundlikkus ümbritsevate häirete suhtes (atmosfääri- ja tööstuslik) on samuti sellega palju seotud.

"Aeglane" analoogandmete edastamine

Siin on tegemist analoogväärtuse, näiteks temperatuuri, voolu, rõhu, valguse koguse jne edastamisega, mis kõigepealt muundatakse eelnevalt sellega proportsionaalseks otsepingeks.
Meetodeid on mitmeid ja loomulikult on igal neist oma eelised ja puudused, saate kasutada amplituudmodulatsiooni või sagedusmodulatsiooni. Termin amplituudmodulatsioon või sagedusmodulatsioon on mõnevõrra liialdatud, kuna kui edastatav analoogväärtus ei muutu,
Kandja säilitab oma amplituudi ja sageduse karakteristikud, mis vastavad jooksvalt edastatavale väärtusele. Kuid me peame rääkima suurusest, mis varieerub. Tegelikult ei ole raskem edastada teavet, mis varieerub vähe (kui üldse) kui kiiresti varieeruvat teavet.
Kuid te ei saa alati kasutada klassikalist AM- või FM-raadiosaatjat (saadaval kaubanduslikult valmistatud või komplekti kujul), sest viimasel võib väga hästi olla sisendis madalpääsfilter, mis piirab aeglaseid pinge kõikumisi.

Ja kui sisendsignaali teele implanteeritakse linkkondensaator, siis on toiming lihtsalt võimatu ! Sellise emitteri muutmine selle "ühilduvaks" muutmiseks pole tingimata alati lihtne ...
mis võib hõlmata operatsiooni jaoks spetsiaalse saatja/vastuvõtja koostu projekteerimist.
Aga kui me vaatame probleemi küljelt, mõistame, et suudame väga hästi edastada signaali, mille amplituud, sõltuvalt edastatava pideva pinge väärtusest, põhjustab ise kandja varieerumise. Ja kui vahepealne moduleeriv signaal jääb helisagedusalasse (nt vahemikus 100 Hz kuni 10 kHz), siis võib uuesti kaaluda tavalise raadiosaatja kasutamist.

Nagu näete, on lihtne pinge/sagedusmuundur ülekande poolel ja selle komplement sagedus/pingemuundur vastuvõtja poolel üks lahendus teiste näidete hulgas.

Digitaalne andmeedastus

Olge ettevaatlik, et mitte segi ajada "digitaalset edastust" ja "digitaalset andmeedastust". Saame edastada analoogteavet digitaalse edastusrežiimiga, nii nagu saame edastada digitaalseid andmeid analoogedastusrežiimiga, isegi kui viimasel juhul võime seda arutada.
Digitaalandmete edastamiseks analoogedastusrežiimiga võib eeldada, et digitaalsignaalide elektrilised tasemed vastavad analoogsignaali minimaalsele ja maksimaalsele tasemele.
Olge siiski ettevaatlik digitaalsignaalide kujuga, mis, kui need on kiired ja ruudukujulised, võivad sisaldada suurt hulka harmoonilisi, mida saatja ei saa tingimata seedida.
Võib osutuda vajalikuks edastada digitaalandmeid signaalidega, millel on analoogvorm, näiteks siinus. Kui edastatavad digitaalsed andmed on väga olulised (näiteks turvaline juurdepääs pääsukoodiga), tuleb rakendada mõningaid ettevaatusabinõusid.

Tegelikult ei saa mingil juhul arvata, et ühest punktist teise edastamine on defektideta ja osa edastatud teabest ei pruugi kunagi jõuda või jõuda moonutatud ja kasutuskõlbmatuks.
Edastatud teavet võib seega täiendada kontrolliteabega (näiteks lapse õiguste konventsioon) või lihtsalt korrata kaks või kolm korda järjest.
https : //onde-numerique.fr/la-radio-comment-ca-marche/

Copyright © 2020-2024 instrumentic.info
contact@instrumentic.info
Oleme uhked, et pakume teile küpsisevaba saiti ilma reklaamideta.

See on teie rahaline toetus, mis meid edasi hoiab.

Klõpsake !