Rádió - Minden, amit tudnod kell !

A jelmoduláció típusai
A jelmoduláció típusai

Rádió

A rádió működése több lépésben írható le. A mikrofon fogadja a hangot, és elektromos jellé alakítja. A jelet ezután az adóelemek több fokozaton keresztül dolgozzák fel, és kábelen keresztül továbbítják vissza az adóantennához.

Ugyanezt a jelet az adóantenna elektromágneses hullámokká alakítja, amelyeket egy vevőantennára küld. A mikrofon által keltett elektromos jel átalakulásából származó elektromágneses hullámok fénysebességgel haladnak, visszaverődnek az ionoszférára, és végül egy vevőantennába kerülnek.
A földi reléket annak biztosítására használják, hogy a hullámok elérjék az adótól távol eső vevőket. Műholdak is használhatók.

Amint az elektromágneses hullámok elérik a vevőt, a vevőantenna elektromos jellé alakítja őket. Ezt az elektromos jelet ezután kábelen keresztül továbbítják a vevőhöz. Ezután a vevő elemei hallható jellé alakítják.
Az így kapott hangjelet a hangszórók hangok formájában reprodukálják.

Adó és vevő

Az adó elektronikus eszköz. Rádióhullámok kibocsátásával biztosítja az információ továbbítását. Alapvetően három elemből áll : az oszcillációs generátorból, amely biztosítja az elektromos áram átalakítását rádiófrekvenciás oszcillációvá,
a jelátalakító, amely biztosítja az információ továbbítását egy mikrofonon keresztül, és az erősítő, amely a választott frekvenciától függően biztosítja az oszcillációk erejének erősítését.

A vevőt az adó által kibocsátott hullámok felvételére használják. Több elemből áll : az oszcillátorból, amely feldolgozza a bejövő jelet, és a kimenőből, valamint az erősítőből, amely felerősíti a rögzített elektromos jeleket.
A demodulátor, amely biztosítja az eredeti hang pontos újraküldését, a szűrők, amelyek biztosítják az üzenetek megfelelő észlelését rontó jelek kiküszöbölését, és a hangszóró, amely az elektromos jelek hangüzenetekké alakítására szolgál, hogy az emberek érzékelhessék őket.

Emlékeztetők a légi közlekedés különböző módjairól

HF hordozó

Néha hallunk a "fuvarozóról" (carrier angolul) vagy "HF carrier" anélkül, hogy igazán tudná, mi az. A hordozó egyszerűen olyan jel, amely médiumként szolgál a hasznos jel hordozására (az, amelyet továbbítani szeretne, például hang, zene, analóg vagy digitális adatok).
Amikor az analóg adások területén maradunk, a hordozó egy egyszerű és egyedi szinuszos jel. A digitális műsorszórás területén (például DTT és DTT) számos fuvarozó osztja meg a továbbítandó információkat.
Itt nem fogunk beszélni ezeknek a több fuvarozónak az esetéről. A hordozó sajátossága, hogy sokkal magasabb frekvencián oszcillál, mint az átadandó jel maximális frekvenciája. Tegyük fel, hogy egy beszélt vagy énekelt beszédet szeretne továbbítani 10 km-re (vagy feketében, ha a beszélő gyorsan beszél).
Egyetlen adót használnak, amely "hullámokat bocsát ki", amelyeket több vevő egyszerre képes felvenni.

De a fizikát nem lehet feltalálni. Ha a hangszóró hangját egyszerűen vezetékes hurok vagy hatalmas antenna csatlakoztatásával szeretné továbbítani az LF erősítő kimenetéhez, akkor működni fog, de nem túl messze (számoljon néhány métert vagy akár tíz métert).
Annak érdekében, hogy az átvitel kényelmes távolságon történjen, vivőhullámot kell használni, amely közvetítőként működik, és amely kevésbé nehezen halad át a távolságokon. A vivőhullám frekvenciájának megválasztása a következőktől függ :

- a továbbítandó információ típusa (hang, rádió, hír vagy digitális HD TV),

- elvárt teljesítmény;

- a megtenni kívánt távolság,

- az adó és a vevő közötti terep megkönnyebbülése (50 MHz-től a hullámok egyre inkább egyenes vonalban terjednek, és félnek az akadályoktól),

- az ár, amelyet Ön vállal az áramszolgáltatónak vagy az akkumulátor viszonteladójának,

- olyan engedélyek, amelyeket az illetékes hatóságok hajlandók megadni nekünk.

Mert el tudjátok képzelni az összeütköző hullámok problémáit, ha senki sem jönne, hogy egy kis rendet tegyen ebben ! Mindez szigorúan szabályozott, és frekvenciatartományokat tartottak fenn erre vagy az ilyen típusú átvitelre (CB, rádiós műsorszórás, televízió, mobiltelefonok, radarok stb.).
Ezeken a frekvenciatartomány-fenntartásokon kívül az adóáramköröknek meglehetősen szigorú műszaki jellemzőkre van szükségük annak érdekében, hogy a lehető legnagyobb mértékben korlátozzák az interferencia kockázatát más berendezésekkel, amelyek nem feltétlenül működnek ugyanabban a frekvenciatartományban.
Két szomszédos adóáramkör, amelyek nagyon magas frekvenciákon és egymáshoz közel működnek, nagyon jól zavarhatják a sokkal alacsonyabb frekvenciatartományban működő vevőt. Különösen igaz, ha az eszközök házi készítésűek, és nem megfelelően szűrtek HF kimenetben.
Röviden, mielőtt a műsorszórás területére lépnénk, jobb, ha van némi ismeretünk az interferencia kockázatairól.
Frekvenciamodulációs átvitel
Frekvenciamodulációs átvitel

Frekvenciamodulációs (FM) átvitel

Ebben a szállítási módban van egy hordozónk, amelynek amplitúdója állandó marad, függetlenül a moduláló jel amplitúdójától. A hordozó amplitúdójának megváltoztatása helyett pillanatnyi frekvenciája megváltozik. Moduláció hiányában (a moduláló jel amplitúdója nulla) a vivő frekvenciája tökéletesen meghatározott és stabil értéken marad, amelyet középfrekvenciának nevezünk.
A vivőfrekvencia-eltolódás értéke a moduláló jel amplitúdójától függ : minél nagyobb a moduláló jel amplitúdója, annál távolabb van a vivőfrekvencia az eredeti értékétől. A frekvenciaeltolódás iránya a moduláló jel váltakozásának polaritásától függ.
Pozitív váltakozás esetén a hordozó frekvenciája növekszik, negatív váltakozás esetén pedig a hordozó frekvenciája csökken. De ez a választás önkényes, nagyon is megtehetjük az ellenkezőjét ! A vivőfrekvencia változásának mértékét frekvenciaeltérésnek nevezzük.
A maximális frekvenciaeltérés különböző értékeket vehet fel, pl. +/-5 kHz 27 MHz-es vivőfrekvencia vagy +/-75 kHz 100 MHz-es vivőfrekvencia esetén.
A következő grafikonok egy moduláló jelet mutatnak 1 kHz-es rögzített frekvenciával, amely egy 40 kHz-es vivőt modulál (a vízszintes skála jól kitágult, hogy jobban lássa, mi történik az összes változaton).

Valódi audiojel

Ha az 1 kHz-es fix moduláló jelet valódi audiojelre cseréljük, akkor így néz ki.
Ez a második görbesorozat elég sokatmondó, legalábbis a zöld görbe esetében, amelynél a maximális frekvenciaeltérés nagyon világos, mert "jól be van állítva". Ha megfeleltetjük a moduláló jelet (sárga görbe) és a modulált hordozót (zöld görbe), tökéletesen láthatjuk, hogy a vivő amplitúdójának változásai lassabbak
- ami jól megfelel egy alacsonyabb frekvenciának - amikor a moduláló jel a legalacsonyabb értéken van (negatív csúcs).
Másrészt a vivő maximális frekvenciáját a moduláló jel pozitív csúcsaira kapjuk (egy kicsit kevésbé könnyű látni a görbéken, de a leginkább "kitöltött" részekkel érezzük).
Ugyanakkor a hordozó maximális amplitúdója tökéletesen állandó marad, nincs amplitúdómoduláció a moduláló forrásjelhez kapcsolódóan.
A rádióvevő egyszerű lehet
A rádióvevő egyszerű lehet

Recepció

FM-vevő készítéséhez néhány tranzisztorral vagy egyetlen integrált áramkörrel (például TDA7000) is boldogulhat. De ebben az esetben szabványos hallgatási minőséget kapunk. A "csúcskategóriás" hallgatáshoz mindent meg kell tennie, és jól ismernie kell a témát. És ez még inkább igaz, ha sztereó audiojel dekódolásáról van szó.
És igen, sztereó dekóder nélkül van egy mono jel, ahol a bal és a jobb csatorna keveredik (ha a rádióműsort természetesen sztereóban sugározzák). Nagyfrekvenciás szempontból a forrásjel nem látható a vivő amplitúdójában, és nem lehet elégedett egy olyan egyenirányítóval/szűrővel, mint amilyet egy AM vevőben használnak.
Mivel a hasznos jel "rejtve van" a hordozó frekvenciaváltozásaiban, meg kell találni a módját, hogy ezeket a frekvenciaváltozásokat feszültségváltozásokká alakítsuk, egy olyan folyamatot, amely ellentétes (tükör) az átvitelhez használttal.

A rendszert, amely ezt a funkciót végzi, FM diszkriminátornak nevezik, és alapvetően egy oszcilláló (és rezonáns) áramkörből áll, amelynek frekvencia / amplitúdó válasza "harang" alakú. A diszkriminációs funkcióhoz diszkrét alkatrészek (kis transzformátorok, diódák és kondenzátorok) vagy speciális integrált áramkör (például SO41P) használhatók.

Digitális átvitel

A legegyszerűbb alkalmazásban a digitális átvitel lehetővé teszi a hordozó számára, hogy két lehetséges állapota legyen, amelyek megfelelnek egy magas logikai állapotnak (1. érték) vagy egy alacsony logikai állapotnak (0. érték).
Ezt a két állapotot a hordozó eltérő amplitúdójával (nyilvánvaló analógia az amplitúdómodulációval) vagy frekvenciájának eltérő értékével (frekvenciamoduláció) lehet azonosítani.
AM módban például eldönthetjük, hogy a 10%-os modulációs arány alacsony logikai állapotnak, a 90%-os modulációs arány pedig magas logikai állapotnak felel meg.

FM módban például eldöntheti, hogy a középfrekvencia alacsony logikai állapotnak, a 10 kHz-es frekvenciaeltérés pedig magas logikai állapotnak felel meg.
Ha nagyon nagy mennyiségű digitális információt szeretne továbbítani nagyon rövid idő alatt és erős védelemmel az átviteli hibák ellen (fejlett hibaészlelés és javítás), akkor egyszerre több hordozót is továbbíthat, és nem csak egyet.
Például 4 fuvarozó, 100 fuvarozó vagy több mint 1000 fuvarozó.
Ez történik például a digitális földfelszíni televíziózás (DTT) és a digitális földfelszíni rádió (DTT) esetében.

A méretarányos modellek régi távirányítóiban egy nagyon egyszerű digitális átviteli funkciót lehetett használni : az adó HF hordozójának aktiválása vagy deaktiválása, egy vevővel, amely egyszerűen észlelte a hordozó jelenlétét vagy hiányát (hordozó nélkül sok lélegzetünk volt, így nagy mennyiségű "BF",
és hordozó jelenlétében a lélegzet eltűnt, a "BF" jel eltűnt).
Más típusú távirányítókban az "arányosság" elvét valósították meg, amely lehetővé tette több információ egymás utáni továbbítását, egyszerűen monostabilak használatával, amelyek különböző időtartamú réseket hoztak létre. A kapott impulzusok időtartama nagyon pontos "numerikus" értékeknek felel meg.

Hang- vagy zeneátvitel

A beszéd továbbítása nem igényel kiváló hangminőséget, mindaddig, amíg információs üzenet közvetítéséről van szó. A lényeg az, hogy megértsük, amit mondanak. Másrészt többet várunk az átvitel minőségétől, amikor az énekes hangjáról vagy zenéjéről van szó.
Ezért a kaputelefon vagy walkie-talkie és a műsorszórás során alkalmazott átviteli módszerek nem szigorúan azonos szabályokon alapulnak. Nem mondhatjuk, hogy szükségszerűen jobb hangunk van frekvenciamodulációs átvitellel, mint az amplitúdómodulációval továbbított hang (AM franciául, AM angolul).
Még akkor is, ha nyilvánvaló, hogy a hifi tuner jobb eredményeket ad a 88-108 MHz-es FM sávon. Ha akarod, elég jól teljesíthetsz AM-ben, és nagyon rosszul FM-ben. Csakúgy, mint nagyon jó analóg hangot és nagyon rossz digitális hangot készíthet.
Ha zenét szeretne továbbítani a ház egyik szobájából a másikba, vagy a garázsból a kertbe, építhet egy kis rádióadót, amely képes továbbítani az FM sávon vagy a kishullámú sávon (PO franciául, MW angolul), ebben az esetben egy kereskedelmi vevő elvégezheti a kiegészítést.
Az FM-ben jobb hangeredményeket érhet el, egyszerűen azért, mert a műsorszórási szabványok sokkal más sávszélességet biztosítanak, mint az AM (GO, PO és OC) sávokban. Az AM vevő nagyobb érzékenysége a környezeti interferenciára (légköri és ipari) szintén sok köze van ehhez.

"Lassú" analóg adatátvitel

Itt egy analóg érték, például hőmérséklet, áram, nyomás, fénymennyiség stb. továbbításáról van szó, amelyet először előzetesen arányos egyenfeszültséggé alakítanak át.
Számos módszer létezik, és természetesen mindegyiknek megvannak az előnyei és hátrányai, használhat amplitúdómodulációt vagy frekvenciamodulációt. Az amplitúdómoduláció vagy frekvenciamoduláció kifejezés kissé eltúlzott, mivel ha a továbbítandó analóg érték nem változik,
A hordozó megtartja amplitúdó- és frekvenciajellemzőit, amelyek megfelelnek a folyamatban továbbítandó értéknek. De beszélnünk kell a nagyságról, amely változik. Valójában nem nehezebb olyan információt továbbítani, amely kevéssé változik (ha egyáltalán), mint a gyorsan változó információ.
De nem mindig használhat klasszikus AM vagy FM rádióadót (kereskedelmi forgalomban vagy készlet formájában), mert az utóbbinak nagyon jól lehet aluláteresztő szűrője a bemeneten, amely korlátozza a lassú feszültségváltozásokat.

És ha egy kondenzátort ültetnek be a bemeneti jel útjába, akkor a művelet egyszerűen lehetetlen ! Egy ilyen kibocsátó módosítása, hogy "kompatibilis" legyen, nem feltétlenül mindig könnyű...
amely magában foglalhatja egy speciális adó/vevő egység tervezését a művelethez.
De ha oldalról nézzük a problémát, rájövünk, hogy nagyon jól továbbíthatunk egy jelet, amelynek amplitúdója az átadandó folyamatos feszültség értékétől függően maga is megváltoztatja a hordozót. És ha a közbenső moduláló jel a hallható sávon belül van (pl. 100 Hz és 10 kHz között), akkor ismét megfontolható egy hagyományos rádióadó használata.

Mint látható, egy egyszerű feszültség / frekvencia átalakító az átviteli oldalon és annak kiegészítése egy frekvencia / feszültség átalakító a vevő oldalán egy megoldás a többi példa között.

Digitális adatátvitel

Ügyeljen arra, hogy ne keverje össze a "digitális átvitelt" és a "digitális adatátvitelt". Digitális átviteli móddal analóg információt továbbíthatunk, ugyanúgy, mint analóg átviteli móddal digitális adatokat, még akkor is, ha az utóbbi esetben megvitathatjuk.
A digitális adatok analóg átviteli módban történő továbbításához feltételezhető, hogy a digitális jelek elektromos szintje megfelel az analóg jel minimumának és maximumának.
Legyen azonban óvatos a digitális jelek alakjával, amelyek ha gyorsak és négyzetesek, nagy mennyiségű harmonikust tartalmazhatnak, amelyeket az adó nem feltétlenül tud megemészteni.
Szükség lehet arra, hogy a digitális adatokat "analóg formájú" jelekkel, például szinuszokkal továbbítsák. Ha a továbbítandó digitális adatok nagyon fontosak (például biztonságos hozzáférés hozzáférési kóddal), néhány óvintézkedést meg kell tenni.

Valójában semmi esetre sem tekinthető úgy, hogy az egyik pontból a másikba történő továbbítás hibátlan lesz, és a továbbított információk egy része soha nem érkezhet meg, vagy torzan és használhatatlanul érkezhet.
A továbbított információ ezért kiegészíthető ellenőrzési információkkal (például CRC), vagy egyszerűen megismételhető kétszer vagy háromszor egymás után.
https : //onde-numerique.fr/la-radio-comment-ca-marche/

Copyright © 2020-2024 instrumentic.info
contact@instrumentic.info
Büszkék vagyunk arra, hogy hirdetések nélküli, cookie-mentes webhelyet kínálunk Önnek.

Az Önök pénzügyi támogatása az, ami mozgásban tart minket.

Kattint !