Radio - Allt du behöver veta !

Typer av signalmodulering
Typer av signalmodulering

Radio

Driften av en radio kan beskrivas i flera steg. En mikrofon tar emot rösten och omvandlar den till en elektrisk signal. Signalen bearbetas sedan av sändarelement genom flera steg och sänds tillbaka till sändarantennen via en kabel.

Samma signal omvandlas av den sändande antennen till elektromagnetiska vågor som kommer att skickas till en mottagarantenn. De elektromagnetiska vågorna som är resultatet av omvandlingen av den elektriska signalen som produceras av mikrofonen färdas med ljusets hastighet, reflekteras på jonosfären för att hamna i en mottagarantenn.
Markbundna reläer används för att säkerställa att vågorna når mottagare som är placerade långt från sändaren. Satelliter kan också användas.

När de elektromagnetiska vågorna når mottagaren omvandlar mottagarantennen dem till en elektrisk signal. Denna elektriska signal överförs sedan till mottagaren via en kabel. Den omvandlas sedan till en ljudsignal av mottagarelementen.
Ljudsignalen som erhålls på detta sätt återges av högtalarna i form av ljud.

Sändare och mottagare

Sändaren är en elektronisk enhet. Det säkerställer överföring av information genom att sända ut radiovågor. Den består i huvudsak av tre element : oscillationsgeneratorn som säkerställer omvandlingen av den elektriska strömmen till radiofrekvenssvängningen,
givaren som säkerställer överföring av information via en mikrofon och förstärkaren som, beroende på vilken frekvens som valts, säkerställer förstärkningen av svängningskraften.

Mottagaren används för att fånga upp vågorna som sänds ut av sändaren. Den består av flera element : oscillatorn, som bearbetar den inkommande signalen, och den utgående, och förstärkaren, som förstärker de elektriska signalerna som fångas.
Demodulatorn som säkerställer exakt återsändning av originalljudet, filtren som säkerställer eliminering av signaler som kan förstöra den korrekta uppfattningen av meddelandena och högtalaren som tjänar till att omvandla de elektriska signalerna till ljudmeddelanden så att de kan uppfattas av människor.

Påminnelser om olika flygtransportsätt

HF-hållare

Vi hör ibland talas om "carrier" (carrier på engelska) eller "HF carrier" utan att riktigt veta vad det är. En bärare är helt enkelt en signal som fungerar som ett medium för att bära den användbara signalen (den du vill sända, t.ex. röst, musik, analog eller digital data).
När vi håller oss inom området analoga sändningar är bärvågen en enkel och unik sinusformad signal. När det gäller digitala sändningar (t.ex. DTT och DTT) finns det en mängd olika operatörer som delar med sig av den information som ska överföras.
Vi kommer inte att tala här om fallet med dessa multioperatörer. Det speciella med en bärvåg är att den svänger med en mycket högre frekvens än den maximala frekvensen för signalen som ska sändas. Anta att du vill sända ett talat eller sjunget tal i 10 km runt (eller i svart om talaren talar snabbt).
En enda sändare används som "sänder ut vågor" som flera mottagare kan fånga upp samtidigt.

Men fysiken kan inte uppfinnas. Om du vill överföra högtalarens röst genom att helt enkelt ansluta en trådbunden slinga eller en enorm antenn till utgången på LF-förstärkaren, kommer det att fungera men inte särskilt långt (räkna några meter eller till och med tiotals meter).
För att överföringen ska kunna ske över ett bekvämt avstånd måste en bärvåg användas, som fungerar som en mellanhand och som har mindre svårigheter att korsa avstånd. Valet av frekvensen för denna bärvåg beror på :

- vilken typ av information som skall överföras (tal, radio, nyheter eller digital HD-TV),

- Förväntad prestanda.

- den sträcka du vill färdas,

- avlastningen av terrängen mellan sändare och mottagare (från 50 MHz sprider sig vågorna mer och mer i en rak linje och fruktar hinder),

- det pris du samtycker till att betala till din elleverantör eller batteriåterförsäljare,

- tillstånd som de behöriga myndigheterna är villiga att ge oss.

För ni kan ju tänka er problemen med vågorna som kolliderar om ingen kom för att få lite ordning i det här ! Allt detta är starkt reglerat, och frekvensområden har reserverats för den ena eller andra typen av sändning (CB, radiosändningar, TV, mobiltelefoner, radar, etc.).
Utöver dessa frekvensområdesreservationer krävs ganska strikta tekniska egenskaper hos sändarkretsarna för att så mycket som möjligt begränsa risken för störningar på annan utrustning som inte nödvändigtvis arbetar i samma frekvensområden.
Två intilliggande sändarkretsar som arbetar vid mycket höga frekvenser och nära varandra kan mycket väl störa en mottagare som arbetar i ett mycket lägre frekvensområde. Särskilt gäller om enheterna är hemmagjorda och de är otillräckligt filtrerade i HF-utgång.
Kort sagt, innan du ger dig in på sändningsområdet är det bättre att ha viss kunskap om riskerna för störningar.
Överföring av frekvensmodulering
Överföring av frekvensmodulering

Frekvensmodulering (FM) överföring

I detta transportsätt har vi en bärare vars amplitud förblir konstant oavsett amplituden för den modulerande signalen. Istället för att ändra bärvågens amplitud ändras dess momentana frekvens. I frånvaro av modulering (amplitud för moduleringssignalen lika med noll) förblir bärvågens frekvens på ett perfekt definierat och stabilt värde, som kallas mittfrekvensen.
Värdet på bärvågsfrekvensförskjutningen beror på amplituden för den modulerande signalen : ju större amplitud den modulerande signalen har, desto längre är bärvågsfrekvensen från sitt ursprungliga värde. Riktningen på frekvensförskjutningen beror på polariteten hos växlingen av moduleringssignalen.
För en positiv växling ökas bärvågens frekvens, och för en negativ växling minskas bärvågens frekvens. Men detta val är godtyckligt, vi kan mycket väl göra tvärtom ! Variationen i bärvågsfrekvensen kallas frekvensavvikelsen.
Den maximala frekvensavvikelsen kan ha olika värden, t.ex. +/-5 kHz för en bärfrekvens på 27 MHz eller +/-75 kHz för en bärfrekvens på 100 MHz.
Följande grafer visar en modulerande signal med en fast frekvens på 1 kHz som modulerar en bärvåg på 40 kHz (den horisontella skalan är väl utvidgad för att bättre se vad som händer på alla variationer).

Verklig ljudsignal

Om vi ersätter den fasta moduleringssignalen på 1 kHz med en riktig ljudsignal är det så här det ser ut.
Denna andra uppsättning kurvor är ganska talande, åtminstone för den gröna kurvan för vilken den maximala frekvensavvikelsen är mycket tydlig eftersom den är "väljusterad". Om vi gör korrespondensen mellan den modulerande signalen (gul kurva) och den modulerade bärvågen (grön kurva) kan vi perfekt se att variationerna i bärvågens amplitud är långsammare
- vilket väl motsvarar en lägre frekvens - när moduleringssignalen är på sitt lägsta värde (negativ topp).
Å andra sidan erhålls bärvågens maximala frekvens för de positiva topparna av moduleringssignalen (lite mindre lätt att se på kurvorna, men vi känner den med de mest "fyllda" delarna).
Samtidigt förblir bärvågens maximala amplitud perfekt konstant, det finns ingen amplitudmodulering relaterad till den modulerande källsignalen.
En radiomottagare kan vara enkel
En radiomottagare kan vara enkel

Mottagande

För att göra en FM-mottagare kan du klara dig med några transistorer eller med en enda integrerad krets (t.ex. en TDA7000). Men i det här fallet får vi en standardlyssningskvalitet. För en "avancerad" lyssning måste du gå ut och känna till ämnet väl. Och detta är ännu mer sant när det gäller att avkoda en stereoljudsignal.
Och ja, utan stereodekoder har du en monosignal där vänster och höger kanal blandas (om radioprogrammet sänds i stereo förstås). Ur högfrekvent synvinkel är källsignalen inte synlig i bärvågens amplitud och du kan inte nöja dig med en likriktare/filter som den som används i en AM-mottagare.
Eftersom den användbara signalen är "gömd" i bärvågens frekvensvariationer, måste man hitta ett sätt att omvandla dessa frekvensvariationer till spänningsvariationer, en process som är motsatsen (spegel) till den som används för överföring.

Systemet som utför denna funktion kallas en FM-diskriminator och består i grunden av en oscillerande (och resonant) krets vars frekvens/amplitudrespons är i form av en "klocka". För diskrimineringsfunktionen kan diskreta komponenter (små transformatorer, dioder och kondensatorer) eller en specialiserad integrerad krets (t.ex. SO41P) användas.

Digital överföring

I sin enklaste tillämpning ger en digital överföring bäraren möjlighet att ha två möjliga tillstånd som motsvarar ett högt logiskt tillstånd (värde 1) eller ett lågt logiskt tillstånd (värde 0).
Dessa två tillstånd kan identifieras genom en annan amplitud hos bärvågen (uppenbar analogi med amplitudmodulering), eller genom ett annat värde på dess frekvens (frekvensmodulering).
I AM-läge kan vi till exempel bestämma att en moduleringshastighet på 10 % motsvarar ett lågt logiskt tillstånd och att en moduleringshastighet på 90 % motsvarar ett högt logiskt tillstånd.

I FM-läge kan du till exempel bestämma att mittfrekvensen motsvarar ett lågt logiskt tillstånd och att en frekvensavvikelse på 10 kHz motsvarar ett högt logiskt tillstånd.
Om du vill överföra en mycket stor mängd digital information på mycket kort tid och med ett starkt skydd mot överföringsfel (avancerad feldetektering och korrigering) kan du överföra flera bärare samtidigt och inte bara en.
Till exempel 4 transportörer, 100 transportörer eller fler än 1000 transportörer.
Detta är vad som görs för till exempel digital marksänd tv (DTT) och digital marksänd radio (DTT).

I gamla fjärrkontroller för skalenliga modeller kunde en mycket enkel digital överföringsfunktion användas : aktivering eller avaktivering av sändarens HF-bärvåg, med en mottagare som helt enkelt detekterade närvaron eller frånvaron av bäraren (utan bärvåg hade vi mycket andetag så "BF" av hög volym,
och i närvaro av en bärare försvann andningen, signalen "BF" försvann).
I andra typer av fjärrstyrning infördes en "proportionalitetsprincip" som gjorde det möjligt att överföra flera uppgifter i rad, helt enkelt med hjälp av monostabila sådana som gav olika långa ankomst- och avgångstider. Varaktigheten av de mottagna pulserna motsvarade mycket exakta "numeriska" värden.

Röst- eller musiköverföring

Överföring av tal kräver inte bra ljudkvalitet, så länge det handlar om att förmedla ett informationsbudskap. Det viktigaste är att vi förstår vad som sägs. Å andra sidan förväntar vi oss mer av kvaliteten på överföringen när det gäller en sångares röst eller musik.
Av denna anledning är de överföringsmetoder som används för ett par intercom- eller walkie-talkies och de som används för sändning inte baserade på strikt identiska regler. Vi kan inte säga att vi nödvändigtvis har ett bättre ljud med frekvensmodulationsöverföring än det som sänds i amplitudmodulering (AM på franska, AM på engelska).
Även om det är uppenbart att din hifi-tuner ger bättre resultat på FM-bandet 88-108 MHz. Om du vill kan du göra ganska bra ifrån dig på AM och du kan göra mycket dåligt ifrån dig i FM. Precis som du kan göra mycket bra analogt ljud och mycket dåligt digitalt ljud.
Om du vill överföra musik från ett rum till ett annat i ditt hus eller från garaget till trädgården kan du bygga en liten radiosändare som kan sända på FM-bandet eller på det lilla vågbandet (PO på franska, MW på engelska), i vilket fall en kommersiell mottagare kan göra komplementet.
I FM kommer du att få bättre ljudresultat, helt enkelt för att sändningsstandarderna ger en mycket annan bandbredd än den som finns i A-BANDEN (GO, PO och OC). Den högre känsligheten hos en AM-mottagare för omgivande störningar (atmosfäriska och industriella) har också mycket att göra med det.

"Långsam" analog dataöverföring

Här är det fråga om att överföra ett analogt värde som en temperatur, en ström, ett tryck, en mängd ljus etc., som först kommer att omvandlas i förväg till en likspänning som är proportionell mot den.
Det finns flera metoder och naturligtvis har var och en sina fördelar och nackdelar, du kan använda amplitudmodulering eller frekvensmodulering. Termen amplitudmodulering eller frekvensmodulering är något överdriven, eftersom om det analoga värdet som ska överföras inte varierar,
Bärvågen behåller sina amplitud- och frekvensegenskaper som motsvarar det värde som ska sändas under utveckling. Men vi måste tala om
Rotera och lås Utformning av låsmekanism : Låsmekanismen för Speakon-kontakterna är baserad på ett bajonettsystem. Den består av ett honuttag (på utrustningen) och en hankontakt (på kabeln), som båda har en låsring. När hankontakten sätts in i honuttaget vrids låsringen medurs, vilket låser ihop de två delarna ordentligt.
storheten som varierar. Faktum är att det inte är svårare att överföra information som varierar lite (om alls) än information som varierar snabbt.
Men du kan inte alltid använda en klassisk AM- eller FM-radiosändare (finns kommersiellt tillverkad eller i kitform) eftersom den senare mycket väl kan ha ett lågpassfilter vid ingången som begränsar långsamma spänningsvariationer.

Och om en länkkondensator implanteras i ingångssignalens väg är operationen helt enkelt omöjlig ! Att modifiera en sådan sändare för att göra den "kompatibel" är inte nödvändigtvis alltid lätt ...
vilket kan innebära konstruktion av en specialiserad sändar-/mottagarenhet för operationen.
Men om vi tittar på problemet från sidan inser vi att vi mycket väl kan sända en signal vars amplitud, beroende på värdet på den kontinuerliga spänningen som ska överföras, i sig får bärvågen att variera. Och om den mellanliggande modulerande signalen ligger inom det hörbara bandet (t.ex. mellan 100 Hz och 10 kHz), kan användningen av en konventionell radiosändare övervägas igen.

Som du kan se är en enkel spännings-/frekvensomvandlare på transmissionssidan och dess komplement en frekvens/spänningsomvandlare på mottagarsidan en lösning bland andra exempel.

Digital dataöverföring

Var försiktig så att du inte blandar ihop "digital överföring" och "digital dataöverföring". Vi kan överföra analog information med ett digitalt överföringsläge, precis som vi kan överföra digital data med ett analogt överföringsläge, även om vi i det senare fallet kan diskutera det.
För att överföra digitala data med ett analogt överföringsläge kan man anta att de elektriska nivåerna för de digitala signalerna motsvarar minimum och maximum för en analog signal.
Var dock försiktig med formen på de digitala signalerna, som om de är snabba och fyrkantiga kan innehålla en hög grad av övertoner som inte nödvändigtvis kan smältas av sändaren.
Det kan vara nödvändigt att överföra digitala data med signaler som har en "analog form" som sinus. Om de digitala data som ska överföras är mycket viktiga (t.ex. säker åtkomst med åtkomstkod) måste några försiktighetsåtgärder vidtas.

I själva verket kan det inte i något fall anses att överföringen från en punkt till en annan kommer att vara fri från defekter, och en del av den information som överförs kan mycket väl aldrig komma fram eller komma fram förvrängd och oanvändbar.
Den information som överförs kan därför kompletteras med kontrollinformation (t.ex. CRC) eller helt enkelt upprepas två eller tre gånger i rad.
https : //onde-numerique.fr/la-radio-comment-ca-marche/

Copyright © 2020-2024 instrumentic.info
contact@instrumentic.info
Vi är stolta över att kunna erbjuda dig en cookiefri webbplats utan några annonser.

Det är ert ekonomiska stöd som håller oss igång.

Klicka !