Радио - Все, что вам нужно знать !

Виды модуляции сигнала
Виды модуляции сигнала

Радио

Работу магнитолы можно описать в несколько этапов. Микрофон принимает голос и преобразует его в электрический сигнал. Затем сигнал обрабатывается элементами передатчика в несколько этапов и по кабелю передается обратно на антенну передатчика.

Этот же сигнал преобразуется передающей антенной в электромагнитные волны, которые будут посланы на приемную антенну. Электромагнитные волны, возникающие в результате преобразования электрического сигнала, производимого микрофоном, распространяются со скоростью света, отражаются от ионосферы и попадают в антенну приемника.
Наземные реле используются для того, чтобы волны достигали приемников, расположенных далеко от передатчика. Также можно использовать спутники.

Как только электромагнитные волны достигают приемника, приемная антенна преобразует их в электрический сигнал. Затем этот электрический сигнал передается на приемник по кабелю. Затем он преобразуется в звуковой сигнал с помощью элементов приемника.
Полученный таким образом звуковой сигнал воспроизводится громкоговорителями в виде звуков.

Передатчик и приемник

Передатчик представляет собой электронное устройство. Он обеспечивает передачу информации путем излучения радиоволн. По сути, он состоит из трех элементов : генератора колебаний, обеспечивающего преобразование электрического тока в радиочастотное колебание,
преобразователь, обеспечивающий передачу информации через микрофон, и усилитель, который, в зависимости от выбранной частоты, обеспечивает усиление силы колебаний.

Приемник используется для улавливания волн, излучаемых передатчиком. Он состоит из нескольких элементов : осциллятора, который обрабатывает входящий сигнал, и исходящего, и усилителя, который усиливает улавливаемые электрические сигналы.
Демодулятор, обеспечивающий точную ретрансляцию исходного звука, фильтры, обеспечивающие устранение сигналов, которые могут испортить правильное восприятие сообщений, и громкоговоритель, служащий для преобразования электрических сигналов в звуковые сообщения, чтобы они могли быть восприняты человеком.

Напоминания о различных видах воздушного транспорта

КВ носитель

Мы иногда слышим о «перевозчике» (carrier по-английски) или "КВ носитель", толком не зная, что это такое. Несущая — это просто сигнал, который служит средой для передачи полезного сигнала (того, который вы хотите передать, например, голоса, музыки, аналоговых или цифровых данных).
Когда мы остаемся в области аналоговых передач, несущей является простой и уникальный синусоидальный сигнал. В области цифрового вещания (например, DTT и DTT) существует множество операторов, которые обмениваются передаваемой информацией.
Мы не будем здесь говорить о случае с этими мультиносителями. Особенность несущей заключается в том, что она колеблется на гораздо более высокой частоте, чем максимальная частота передаваемого сигнала. Предположим, вы хотите передать устную или спетую речь на 10 км вокруг (или в плюсе, если говорящий говорит быстро).
Используется один передатчик, который «излучает волны», которые могут улавливать одновременно несколько приемников.

Но физику не изобрести. Если вы хотите передать голос диктора, просто подключив проводной шлейф или огромную антенну к выходу НЧ-усилителя, он сработает, но не очень далеко (считают несколько метров или даже десятков метров).
Для того, чтобы передача происходила на комфортное расстояние, необходимо использовать несущую волну, которая выступает в качестве посредника и имеет меньшие трудности при преодолении расстояний. Выбор частоты этой несущей волны зависит от :

- тип передаваемой информации (голос, радио, новости или цифровое HD-телевидение),

- ожидаемая производительность;

- расстояние, которое вы хотите проехать,

- рельеф местности между передатчиком и приемником (от 50 МГц волны распространяются все больше и больше по прямой и боятся препятствий),

- цена, которую вы согласны заплатить своему поставщику электроэнергии или продавцу аккумуляторов,

- разрешения, которые нам готовы предоставить компетентные органы.

Потому что можете себе представить, какие проблемы волны сталкиваются, если бы никто не пришел, чтобы навести в этом немного порядка ! Все это строго регламентировано, и диапазоны частот зарезервированы для того или иного типа передачи (Си-Би, радиовещание, телевидение, мобильные телефоны, радары и т.д.).
В дополнение к этим резервациям частотных диапазонов, от передающих цепей требуются достаточно строгие технические характеристики, чтобы максимально ограничить риск создания помех для другого оборудования, которое не обязательно работает в тех же частотных диапазонах.
Две соседние цепи передатчика, работающие на очень высоких частотах и близко друг к другу, вполне могут заглушить приемник, работающий в гораздо более низком диапазоне частот. Особенно актуально, если приборы самодельные и они недостаточно отфильтрованы в ВЧ выходе.
Короче говоря, прежде чем приступать к работе в сфере радиовещания, лучше иметь некоторые знания о рисках, связанных с помехами.
Передача с частотной модуляцией
Передача с частотной модуляцией

Передача с частотной модуляцией (FM)

В этом виде транспорта мы имеем несущую, амплитуда которой остается постоянной независимо от амплитуды модулирующего сигнала. Вместо изменения амплитуды носителя изменяется его мгновенная частота. При отсутствии модуляции (амплитуда модулирующего сигнала равна нулю) частота несущей остается на идеально определенном и стабильном значении, которое называется центральной частотой.
Величина сдвига несущей частоты зависит от амплитуды модулирующего сигнала : чем больше амплитуда модулирующего сигнала, тем дальше несущая частота от своего первоначального значения. Направление сдвига частоты зависит от полярности чередования модулирующего сигнала.
При положительном чередовании частота несущей увеличивается, а при отрицательном — уменьшается. Но этот выбор условен, мы вполне могли бы поступить наоборот ! Величина изменения несущей частоты называется отклонением частоты.
Максимальное отклонение частоты может принимать различные значения, например, +/-5 кГц для несущей частоты 27 МГц или +/-75 кГц для несущей частоты 100 МГц.
На следующих графиках показан модулирующий сигнал с фиксированной частотой 1 кГц, модулирующий несущую 40 кГц (горизонтальная шкала хорошо расширена, чтобы лучше видеть, что происходит на всех вариациях).

Реальный звуковой сигнал

Если заменить фиксированный модулирующий сигнал 1 кГц на реальный аудиосигнал, то он будет выглядеть следующим образом.
Этот второй набор кривых весьма красноречив, по крайней мере, для зеленой кривой, для которой максимальное отклонение частоты очень ясно, потому что она «хорошо настроена». Если мы проведем соответствие между модулирующим сигналом (желтая кривая) и модулированной несущей (зеленая кривая), то увидим, что изменения амплитуды несущей происходят медленнее
- что хорошо соответствует более низкой частоте - когда модулирующий сигнал находится на самом низком значении (отрицательном пике).
С другой стороны, максимальная частота несущей получается для положительных пиков модулирующего сигнала (чуть менее легко заметить на кривых, но мы чувствуем ее на наиболее «заполненных» участках).
При этом максимальная амплитуда несущей остается совершенно постоянной, отсутствует амплитудная модуляция, связанная с модулирующим исходным сигналом.
Радиоприемник может быть простым
Радиоприемник может быть простым

Приём

Чтобы сделать FM-приемник, можно обойтись несколькими транзисторами или одной интегральной схемой (например, TDA7000). Но в этом случае мы получаем стандартное качество прослушивания. Для «высококлассного» прослушивания вы должны выложиться по максимуму и хорошо знать предмет. И это тем более верно, когда речь идет о декодировании стереосигнала.
И да, без стерео декодера у вас моно сигнал, где смешиваются левый и правый каналы (если радиопрограмма транслируется в стерео конечно). С высокочастотной точки зрения, исходный сигнал не виден в амплитуде несущей, и вы не можете быть удовлетворены выпрямителем/фильтром, подобным тому, который используется в AM-приемнике.
Поскольку полезный сигнал «спрятан» в колебаниях частоты несущей, необходимо найти способ преобразования этих изменений частоты в изменения напряжения, процесс, противоположный (зеркальный) тому, который используется для передачи.

Система, выполняющая эту функцию, называется FM-дискриминатором и в основном состоит из колеблющегося (и резонансного) контура, частотно-амплитудная характеристика которого имеет форму «колокола». Для функции дискриминации могут использоваться дискретные компоненты (небольшие трансформаторы, диоды и конденсаторы) или специализированная интегральная схема (например, SO41P).

Цифровая передача

В простейшем случае цифровая передача дает несущему возможность иметь два возможных состояния, которые соответствуют высокому логическому состоянию (значение 1) или низкому логическому состоянию (значение 0).
Эти два состояния могут быть идентифицированы по разной амплитуде несущей (очевидная аналогия с амплитудной модуляцией) или по различному значению ее частоты (частотная модуляция).
Например, в режиме AM мы можем решить, что скорость модуляции 10% соответствует низкому логическому состоянию, а скорость модуляции 90% соответствует высокому логическому состоянию.

Например, в режиме FM можно определить, что центральная частота соответствует низкому логическому состоянию, а отклонение частоты в 10 кГц соответствует высокому логическому состоянию.
Если вы хотите передать очень большой объем цифровой информации за очень короткое время и с надежной защитой от ошибок передачи (расширенное обнаружение и исправление ошибок), вы можете передавать несколько носителей одновременно, а не только один.
Например, 4 перевозчика, 100 перевозчиков или более 1000 перевозчиков.
Так делается, например, для цифрового эфирного телевидения (DTT) и цифрового эфирного радио (DTT).

В старых пультах дистанционного управления для масштабных моделей можно было использовать очень простую функцию цифровой передачи : активация или деактивация КВ несущей передатчика, с приемником, который просто определял наличие или отсутствие несущей (без несущей у нас было много дыхания, поэтому «БФ» большой громкости,
а при наличии носителя пропало дыхание, пропал сигнал "БФ").
В других типах дистанционного управления был реализован принцип «пропорциональности», который позволял передавать несколько порций информации подряд, просто используя моностабильные, создающие слоты различной длительности. Длительность получаемых импульсов соответствовала очень точным «числовым» значениям.

Передача голоса или музыки

Передача речи не требует большого качества звука, если речь идет о передаче информационного сообщения. Главное, чтобы мы понимали, о чем идет речь. С другой стороны, мы ожидаем большего от качества передачи, когда речь идет о голосе или музыке певца.
По этой причине способы передачи, используемые для пары переговорных устройств или раций, и те, которые используются для вещания, не основаны на строго идентичных правилах. Мы не можем сказать, что у нас обязательно лучший звук при передаче частотной модуляции, чем тот, который передается при амплитудной модуляции (AM по-французски, AM по-английски).
Даже если очевидно, что ваш hifi тюнер дает лучшие результаты на FM диапазоне 88-108 МГц. Если вы хотите, вы можете преуспеть в AM и очень плохо в FM. Точно так же, как вы можете делать очень хороший аналоговый звук и очень плохой цифровой звук.
Если вы хотите передавать музыку из одной комнаты в другую в вашем доме или из гаража в сад, вы можете построить небольшой радиопередатчик, который может передавать музыку в FM-диапазоне или в диапазоне малых волн (PO по-французски, MW по-английски), и в этом случае коммерческий приемник может сделать дополнение.
В FM вы получите лучшие звуковые результаты, просто потому, что стандарты вещания обеспечивают совершенно иную полосу пропускания, чем та, которая доступна в диапазонах AM (GO, PO и OC). Более высокая чувствительность АМ-приемника к окружающим помехам (атмосферным и промышленным) также имеет большое значение.

«Медленная» аналоговая передача данных

Здесь речь идет о передаче аналоговой величины, такой как температура, ток, давление, количество света и т. д., которая сначала будет предварительно преобразована в постоянное напряжение, пропорциональное ей.
Существует несколько методов и конечно каждый имеет свои преимущества и недостатки, можно использовать амплитудную модуляцию или частотную модуляцию. Термин амплитудная модуляция или частотная модуляция несколько преувеличен, так как если передаваемое аналоговое значение не изменяется,
Несущая сохраняет свои амплитудные и частотные характеристики, соответствующие значению, передаваемому в процессе. Но мы должны говорить о величии, которое бывает разным. На самом деле, передавать информацию, которая изменяется мало (если вообще меняется), не сложнее, чем информацию, которая быстро меняется.
Но вы не всегда можете использовать классический AM или FM радиопередатчик (доступный в продаже или в виде комплекта), потому что последний вполне может иметь фильтр низких частот на входе, который ограничивает медленные колебания напряжения.

А если в тракт входного сигнала вживлен соединительный конденсатор, то эксплуатация просто невозможна ! Модифицировать такой излучатель, чтобы сделать его «совместимым», не всегда легко...
что может включать в себя проектирование специализированного узла передатчика/приемника для операции.
Но если мы посмотрим на проблему со стороны, то поймем, что мы вполне можем передать сигнал, амплитуда которого, в зависимости от величины передаваемого непрерывного напряжения, сама по себе вызывает изменение несущей. А если промежуточный модулирующий сигнал находится в пределах слышимого диапазона (например, между 100 Гц и 10 кГц), то можно снова рассмотреть возможность использования обычного радиопередатчика.

Как видите, простой преобразователь напряжения/частоты на стороне передачи и его дополнение преобразователь частоты/напряжения на стороне приемника являются одним из решений среди других примеров.

Цифровая передача данных

Будьте внимательны, чтобы не перепутать понятия «цифровая передача» и «цифровая передача данных». Мы можем передавать аналоговую информацию в режиме цифровой передачи, точно так же, как мы можем передавать цифровые данные в аналоговом режиме передачи, даже если в последнем случае мы можем обсуждать это.
Для передачи цифровых данных в аналоговом режиме передачи можно предположить, что электрические уровни цифровых сигналов соответствуют минимуму и максимуму аналогового сигнала.
Однако будьте осторожны с формой цифровых сигналов, которые, если они быстрые и квадратные, могут содержать высокую частоту гармоник, которые не всегда могут быть переварены передатчиком.
Может возникнуть необходимость в передаче цифровых данных с помощью сигналов, имеющих «аналоговую форму», например, синусоиду. Если передаваемые цифровые данные очень важны (например, безопасный доступ с помощью кода доступа), необходимо принять некоторые меры предосторожности.

На самом деле, ни в коем случае нельзя считать, что передача из одной точки в другую будет без дефектов, и часть передаваемой информации вполне может никогда не дойти или прибыть искаженной и непригодной для использования.
Таким образом, передаваемая информация может быть дополнена управляющей информацией (например, CRC) или просто повторена два или три раза подряд.
https : //onde-numerique.fr/la-radio-comment-ca-marche/

Copyright © 2020-2024 instrumentic.info
contact@instrumentic.info
Мы с гордостью предлагаем вам сайт без файлов cookie без какой-либо рекламы.

Именно ваша финансовая поддержка помогает нам двигаться вперед.

Щелчок !