Radio - Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää !

Signaalimodulaation tyypit
Signaalimodulaation tyypit

Radio

Radion toiminta voidaan kuvata useissa vaiheissa. Mikrofoni vastaanottaa äänen ja muuntaa sen sähköiseksi signaaliksi. Lähetinelementit käsittelevät signaalin useiden vaiheiden kautta ja lähetetään kaapelia pitkin takaisin lähettimen antenniin.

Lähettävä antenni muuntaa tämän saman signaalin sähkömagneettisiksi aalloiksi, jotka lähetetään vastaanottoantenniin. Mikrofonin tuottaman sähköisen signaalin muuntumisesta johtuvat sähkömagneettiset aallot kulkevat valon nopeudella, heijastuvat ionosfääriin päätyäkseen vastaanotinantenniin.
Maanpäällisiä releitä käytetään varmistamaan, että aallot saavuttavat kaukana lähettimestä sijaitsevat vastaanottimet. Myös satelliitteja voidaan käyttää.

Kun sähkömagneettiset aallot saavuttavat vastaanottimen, vastaanottoantenni muuntaa ne sähköiseksi signaaliksi. Tämä sähköinen signaali lähetetään sitten vastaanottimeen kaapelin kautta. Sitten vastaanotinelementit muuttavat sen äänisignaaliksi.
Tällä tavalla saatu äänisignaali toistetaan kaiuttimilla äänien muodossa.

Lähetin ja vastaanotin

Lähetin on elektroninen laite. Se varmistaa tiedonsiirron lähettämällä radioaaltoja. Se koostuu pääasiassa kolmesta osasta : värähtelygeneraattorista, joka varmistaa sähkövirran muuntamisen radiotaajuusvärähtelyksi,
anturi, joka varmistaa tiedonsiirron mikrofonin kautta, ja vahvistin, joka valitusta taajuudesta riippuen varmistaa värähtelyvoiman vahvistamisen.

Vastaanotinta käytetään lähettimen lähettämien aaltojen poimimiseen. Se koostuu useista elementeistä : oskillaattorista, joka käsittelee saapuvan signaalin, ja lähtevästä signaalista sekä vahvistimesta, joka vahvistaa siepatut sähköiset signaalit.
demodulaattori, joka varmistaa alkuperäisen äänen tarkan uudelleenlähetyksen, suodattimet, jotka varmistavat signaalien poistamisen, jotka voivat pilata viestien oikean havaitsemisen, ja kaiutin, joka muuntaa sähköiset signaalit ääniviesteiksi, jotta ihmiset voivat havaita ne.

Muistutukset eri lentoliikennemuodoista

HF-kantaja

Joskus kuulee puhuttavan "kantajasta" (carrier englanniksi) tai "HF-kantaja" tietämättä todella, mikä se on. Kantoaalto on yksinkertaisesti signaali, joka toimii välineenä hyödyllisen signaalin kuljettamiseksi (se, jonka haluat lähettää, kuten ääni, musiikki, analoginen tai digitaalinen data).
Kun pysymme analogisten lähetysten alalla, kantaja on yksinkertainen ja ainutlaatuinen sinimuotoinen signaali. Digitaalisten lähetysten alalla (esimerkiksi DTT ja DTT) on lukuisia liikenteenharjoittajia, jotka jakavat välitettävät tiedot.
Emme puhu tässä näiden monen lentoliikenteen harjoittajan tapauksesta. Kantajan erityispiirre on, että se värähtelee paljon korkeammalla taajuudella kuin lähetettävän signaalin suurin taajuus. Oletetaan, että haluat lähettää puhutun tai lauletun puheen 10 km ympäri (tai mustana, jos puhuja puhuu nopeasti).
Käytetään yhtä lähetintä, joka "lähettää aaltoja", joita useat vastaanottimet voivat poimia samanaikaisesti.

Mutta fysiikkaa ei voi keksiä. Jos haluat lähettää kaiuttimen äänen yksinkertaisesti kytkemällä langallisen silmukan tai valtavan antennin LF-vahvistimen ulostuloon, se toimii, mutta ei kovin pitkälle (laske muutama metri tai jopa kymmeniä metrejä).
Jotta lähetys tapahtuisi mukavalla etäisyydellä, on käytettävä kantoaaltoa, joka toimii välittäjänä ja jolla on vähemmän vaikeuksia ylittää etäisyyksiä. Tämän kantoaallon taajuuden valinta riippuu :

- lähetettävien tietojen tyyppi (ääni, radio, uutiset tai digitaalinen HD-televisio),

- odotettu suorituskyky;

- matka, jonka haluat kulkea,

- lähettimen ja vastaanottimen välisen maaston helpotus (50 MHz : stä aallot etenevät yhä enemmän suorassa linjassa ja pelkäävät esteitä),

- hinta, jonka sitoudut maksamaan sähköntoimittajallesi tai akkujen jälleenmyyjälle,

- luvat, jotka toimivaltaiset viranomaiset ovat halukkaita myöntämään meille.

Koska voitte kuvitella törmäävien aaltojen ongelmat, jos kukaan ei tulisi laittamaan vähän järjestystä tähän ! Kaikki tämä on erittäin säänneltyä, ja taajuusalueet on varattu tämän tai tämän tyyppisille lähetyksille (CB, radiolähetykset, televisio, matkapuhelimet, tutkat jne.).
Näiden taajuusaluevarausten lisäksi lähetyspiireiltä vaaditaan melko tiukat tekniset ominaisuudet, jotta voidaan rajoittaa mahdollisimman paljon häiriöriskiä muihin laitteisiin, jotka eivät välttämättä toimi samoilla taajuusalueilla.
Kaksi vierekkäistä lähetinpiiriä, jotka toimivat erittäin korkeilla taajuuksilla ja lähellä toisiaan, voivat hyvin tukkia vastaanottimen, joka toimii paljon matalammalla taajuusalueella. Erityisen totta, jos laitteet ovat kotitekoisia ja niitä ei suodateta riittävästi HF-lähdössä.
Lyhyesti sanottuna, ennen kuin ryhdyt lähetystoimintaan, on parempi saada jonkin verran tietoa häiriöriskeistä.
Taajuusmodulaation siirto
Taajuusmodulaation siirto

Taajuusmodulaation (FM) lähetys

Tässä kuljetusmuodossa meillä on kantoaalto, jonka amplitudi pysyy vakiona moduloivan signaalin amplitudista riippumatta. Kantajan amplitudin muuttamisen sijaan sen hetkellistä taajuutta muutetaan. Modulaation puuttuessa (moduloivan signaalin amplitudi nolla) kantoaallon taajuus pysyy täydellisesti määritellyssä ja vakaassa arvossa, jota kutsutaan keskitaajuudeksi.
Kantoaallon taajuusmuutoksen arvo riippuu moduloivan signaalin amplitudista : mitä suurempi moduloivan signaalin amplitudi, sitä kauempana kantoaallon taajuus on alkuperäisestä arvostaan. Taajuusmuutoksen suunta riippuu moduloivan signaalin vuorottelun napaisuudesta.
Positiivista vuorottelua varten kantajan taajuus kasvaa ja negatiivisessa vuorottelussa kantajan taajuus pienenee. Mutta tämä valinta on mielivaltainen, voisimme hyvin tehdä päinvastoin ! Kantoaallon taajuuden vaihtelun määrää kutsutaan taajuuspoikkeamaksi.
Suurin taajuuspoikkeama voi olla eri arvoja, esimerkiksi +/-5 kHz kantoaallon taajuudella 27 MHz tai +/-75 kHz 100 MHz : n kantotaajuudella.
Seuraavat kaaviot osoittavat moduloivan signaalin, jonka kiinteä taajuus on 1 kHz ja joka moduloi 40 kHz : n kantoaaltoa (vaaka-asteikko on hyvin laajentunut, jotta voidaan paremmin nähdä, mitä tapahtuu kaikissa muunnelmissa).

Todellinen äänisignaali

Jos korvaamme kiinteän moduloivan 1 kHz : n signaalin todellisella äänisignaalilla, se näyttää tältä.
Tämä toinen käyräsarja on varsin kuvaava, ainakin vihreälle käyrälle, jonka suurin taajuuspoikkeama on hyvin selvä, koska se on "hyvin säädetty". Jos teemme vastaavuuden moduloivan signaalin (keltainen käyrä) ja moduloidun kantoaallon (vihreä käyrä) välillä, voimme nähdä täydellisesti, että kantoaallon amplitudin vaihtelut ovat hitaampia
- joka vastaa hyvin pienempää taajuutta - kun moduloiva signaali on alimmassa arvossaan (negatiivinen huippu).
Toisaalta kantoaallon maksimitaajuus saadaan moduloivan signaalin positiivisille huipuille (hieman vähemmän helppo nähdä käyrissä, mutta tunnemme sen kaikkein "täytetyimmillä" osilla).
Samalla kantoaallon suurin amplitudi pysyy täysin vakiona, moduloivaan lähdesignaaliin ei liity amplitudimodulaatiota.
Radiovastaanotin voi olla yksinkertainen
Radiovastaanotin voi olla yksinkertainen

Vastaanotto

FM-vastaanottimen valmistamiseksi voit tulla toimeen muutamalla transistorilla tai yhdellä integroidulla piirillä (esimerkiksi TDA7000). Mutta tässä tapauksessa saamme tavallisen kuuntelulaadun. "Huippuluokan kuuntelua" varten sinun on mentävä kaikki ulos ja tunnettava aihe hyvin. Ja tämä pätee vielä enemmän, kun on kyse stereoäänisignaalin dekoodaamisesta.
Ja kyllä, ilman stereodekooderia sinulla on monosignaali, jossa vasen ja oikea kanava sekoitetaan (jos radio-ohjelma lähetetään tietysti stereona). Korkean taajuuden näkökulmasta lähdesignaali ei näy kantoaallon amplitudissa, etkä voi olla tyytyväinen tasasuuntaajaan/suodattimeen, jota käytetään AM-vastaanottimessa.
Koska hyödyllinen signaali on "piilotettu" kantoaallon taajuusvaihteluihin, on löydettävä tapa muuttaa nämä taajuusvaihtelut jännitevaihteluiksi, prosessi, joka on päinvastainen (peili) kuin lähetykseen käytetty.

Tätä toimintoa suorittavaa järjestelmää kutsutaan FM-erottimeksi ja se koostuu periaatteessa värähtelevästä (ja resonanssista) piiristä, jonka taajuus/amplitudivaste on "kellon" muotoinen. Erottelutoimintoa varten voidaan käyttää erillisiä komponentteja (pienet muuntajat, diodit ja kondensaattorit) tai erikoistunutta integroitua piiriä (esimerkiksi SO41P).

Digitaalinen lähetys

Yksinkertaisimmassa sovelluksessaan digitaalinen lähetys antaa kantajalle mahdollisuuden saada kaksi mahdollista tilaa, jotka vastaavat korkeaa logiikkatilaa (arvo 1) tai matalaa loogista tilaa (arvo 0).
Nämä kaksi tilaa voidaan tunnistaa kantajan eri amplitudilla (ilmeinen analogia amplitudimodulaatiolla) tai sen taajuuden eri arvolla (taajuusmodulaatio).
Esimerkiksi AM-tilassa voimme päättää, että 10% : n modulaationopeus vastaa matalaa loogista tilaa ja että 90% : n modulaationopeus vastaa korkeaa loogista tilaa.

Esimerkiksi FM-tilassa voit päättää, että keskitaajuus vastaa matalaa logiikkatilaa ja että 10 kHz : n taajuuspoikkeama vastaa suurta logiikkatilaa.
Jos haluat lähettää erittäin suuren määrän digitaalista tietoa hyvin lyhyessä ajassa ja vahvalla suojauksella lähetysvirheiltä (edistynyt virheiden havaitseminen ja korjaaminen), voit lähettää useita operaattoreita samanaikaisesti eikä vain yhtä.
Esimerkiksi 4 kuljettajaa, 100 kuljettajaa tai yli 1000 kuljettajaa.
Näin tehdään esimerkiksi digitaaliselle maanpäälliselle televisiolle (DTT) ja digitaaliselle maanpäälliselle radiolle (DTT).

Vanhoissa pienoismallien kaukosäätimissä voitiin käyttää hyvin yksinkertaista digitaalista lähetystoimintoa : lähettimen HF-kantoaallon aktivointi tai deaktivointi vastaanottimella, joka yksinkertaisesti havaitsi kantoaallon läsnäolon tai puuttumisen (ilman kantoaaltoa meillä oli paljon hengitystä, joten suuren äänenvoimakkuuden "BF",
ja kantajan läsnä ollessa hengitys katosi, signaali "BF" katosi).
Muissa kaukosäädintyypeissä toteutettiin "suhteellisuuden" periaate, joka mahdollisti useiden tietojen lähettämisen peräkkäin yksinkertaisesti käyttämällä monostabiileja, jotka tuottavat eripituisia aukkoja. Vastaanotettujen pulssien kesto vastasi hyvin tarkkoja "numeerisia" arvoja.

Äänen tai musiikin siirto

Puheen välittäminen ei vaadi suurta äänenlaatua, kunhan kyse on informatiivisen viestin välittämisestä. Tärkeintä on, että ymmärrämme, mitä sanotaan. Toisaalta odotamme enemmän lähetyksen laadulta, kun kyse on laulajan äänestä tai musiikista.
Tästä syystä sisäpuhelin- tai radiopuhelinparissa käytetyt lähetysmenetelmät ja lähetystoiminnassa käytettävät menetelmät eivät perustu tiukasti identtisiin sääntöihin. Emme voi sanoa, että meillä on välttämättä parempi ääni taajuusmodulaatiolähetyksellä kuin amplitudimodulaatiossa lähetetty ääni (AM ranskaksi, AM englanniksi).
Vaikka on selvää, että hifiviritin antaa parempia tuloksia FM-kaistalla 88-108 MHz. Jos haluat, voit pärjätä melko hyvin AM : ssä ja voit tehdä erittäin huonosti FM : ssä. Aivan kuten voit tehdä erittäin hyvää analogista ääntä ja erittäin huonoa digitaalista ääntä.
Jos haluat lähettää musiikkia talosi huoneesta toiseen tai autotallista puutarhaan, voit rakentaa pienen radiolähettimen, joka voi lähettää FM-kaistalla tai pienaaltokaistalla (PO ranskaksi, MW englanniksi), jolloin kaupallinen vastaanotin voi tehdä täydennyksen.
FM : ssä saat parempia äänituloksia yksinkertaisesti siksi, että lähetysstandardit tarjoavat paljon erilaisen kaistanleveyden kuin AM (GO, PO ja OC) -kaistoilla. AM-vastaanottimen suuremmalla herkkyydellä ympäristön häiriöille (ilmakehän ja teollisuuden) on myös paljon tekemistä sen kanssa.

"Hidas" analoginen tiedonsiirto

Tässä on kyse analogisen arvon, kuten lämpötilan, virran, paineen, valon määrän jne., Lähettämisestä, joka ensin muunnetaan etukäteen siihen verrannolliseksi tasajännitteeksi.
Menetelmiä on useita, ja tietysti jokaisella on etuja ja haittoja, voit käyttää amplitudimodulaatiota tai taajuusmodulaatiota. Termi amplitudimodulaatio tai taajuusmodulaatio on jonkin verran liioiteltu, koska jos lähetettävä analoginen arvo ei vaihtele,
Kantaja säilyttää amplitudi- ja taajuusominaisuutensa, jotka vastaavat käynnissä olevaa lähetysarvoa. Mutta meidän on puhuttava suuruudesta, joka vaihtelee. Itse asiassa ei ole vaikeampaa välittää tietoa, joka vaihtelee vähän (jos ollenkaan) kuin tietoa, joka vaihtelee nopeasti.
Mutta et voi aina käyttää klassista AM- tai FM-radiolähetintä (saatavana kaupallisesti tai sarjamuodossa), koska jälkimmäisessä voi hyvinkin olla alipäästösuodatin tulossa, mikä rajoittaa hitaita jännitevaihteluita.

Ja jos linkkikondensaattori istutetaan tulosignaalin polulle, toiminta on yksinkertaisesti mahdotonta ! Tällaisen emitterin muokkaaminen "yhteensopivaksi" ei välttämättä ole aina helppoa...
johon voi sisältyä erityisen lähetin-/vastaanotinkokoonpanon suunnittelu operaatiota varten.
Mutta jos tarkastelemme ongelmaa sivulta, ymmärrämme, että voimme hyvin lähettää signaalin, jonka amplitudi, riippuen lähetettävän jatkuvan jännitteen arvosta, itsessään aiheuttaa kantajan vaihtelun. Ja jos moduloiva välisignaali on äänikaistalla (esim. välillä 100 Hz - 10 kHz), tavanomaisen radiolähettimen käyttöä voidaan harkita uudelleen.

Kuten näette, yksinkertainen jännite-/taajuusmuuttaja siirtopuolella ja sen täydennys taajuus-/jännitemuunnin vastaanottimen puolella on yksi ratkaisu muiden esimerkkien joukossa.

Digitaalinen tiedonsiirto

Varo sekoittamasta "digitaalista lähetystä" ja "digitaalista tiedonsiirtoa". Voimme lähettää analogista tietoa digitaalisella lähetystilalla, aivan kuten voimme lähettää digitaalista dataa analogisella lähetystilalla, vaikka jälkimmäisessä tapauksessa voimme keskustella siitä.
Digitaalisen datan lähettämiseksi analogisella lähetystilalla voidaan olettaa, että digitaalisten signaalien sähköiset tasot vastaavat analogisen signaalin minimiä ja maksimia.
Ole kuitenkin varovainen digitaalisten signaalien muodon suhteen, sillä jos ne ovat nopeita ja neliömäisiä, ne voivat sisältää suuren määrän harmonisia yliaaltoja, joita lähetin ei välttämättä pysty sulattamaan.
Voi olla tarpeen lähettää digitaalista dataa signaaleilla, joilla on "analoginen muoto", kuten sini. Jos siirrettävät digitaaliset tiedot ovat erittäin tärkeitä (esimerkiksi suojattu pääsy pääsykoodilla), on toteutettava muutamia varotoimia.

Itse asiassa ei voida missään tapauksessa katsoa, että siirto paikasta toiseen olisi virheetön, ja osa lähetetyistä tiedoista ei ehkä koskaan saavu tai saapuu vääristyneenä ja käyttökelvottomana.
Lähetettyjä tietoja voidaan siis täydentää valvontatiedoilla (esimerkiksi CRC) tai yksinkertaisesti toistaa kaksi tai kolme kertaa peräkkäin.
https : //onde-numerique.fr/la-radio-comment-ca-marche/

Copyright © 2020-2024 instrumentic.info
contact@instrumentic.info
Olemme ylpeitä voidessamme tarjota sinulle evästeettömän sivuston ilman mainoksia.

Teidän taloudellinen tukenne pitää meidät liikkeellä.

Napsauttaa !