收音机 - 你需要知道的一切!

信号调制的类型
信号调制的类型

收音机

收音机的操作可以分为几个步骤。麦克风接收语音并将其转换为电信号。然后,发射器元件通过几级处理信号,并通过电缆传输回发射器天线。

发射天线将相同的信号转换为电磁波,然后发送到接收天线。由麦克风产生的电信号转换产生的电磁波以光速传播,反射到电离层上,最终进入接收器天线。
地面继电器用于确保波到达远离发射器的接收器。也可以使用卫星。

一旦电磁波到达接收器,接收天线就会将它们转换为电信号。然后,该电信号通过电缆传输到接收器。然后,它被接收器元件转换为可听信号。
以这种方式获得的声音信号由扬声器以声音的形式再现。

发射器和接收器

发射器是一种电子设备。它通过发射无线电波来确保信息的传输。它主要由三个元件组成:振荡发生器,确保将电流转换为射频振荡,
确保通过麦克风传输信息的换能器,以及根据所选频率确保振荡力放大的放大器。

接收器用于拾取发射器发出的波。它由几个元件组成:处理输入信号的振荡器和输出信号,以及放大捕获的电信号的放大器。
确保精确重播原始声音的解调器,确保消除可能破坏对消息正确感知的信号的滤波器,以及用于将电信号转换为声音信息以便人类可以感知的扬声器。

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HF载波

我们有时会听到“载体”(carrier 英文)或“HF 载体”,却不知道它是什么。载波只是一个信号,用作传输有用信号(您要传输的信号,例如语音、音乐、模拟或数字数据)的介质。
当我们停留在模拟传输领域时,载波是一个简单而独特的正弦信号。在数字广播领域(例如DTT和DTT),有许多运营商共享要传输的信息。
我们不会在这里谈论这些多运营商的情况。载波的特殊性在于它的振荡频率远高于要传输的信号的最大频率。假设您想在方圆 10 公里内传输口语或唱语(如果说话者语速很快,则为黑色)。
使用单个发射器“发射波”,多个接收器可以同时接收。

但物理学是无法发明的。如果您想通过简单地将有线环路或巨大的天线连接到低频放大器的输出来传输扬声器的声音,它可以工作但不会很远(数几米甚至几十米)。
为了在舒适的距离内进行传输,必须使用载波,它充当中介,并且在跨越距离时难度较小。该载波频率的选择取决于:

- 要传输的信息类型(语音、广播、新闻或数字高清电视),

- 预期表现;

- 你想旅行的距离,

- 发射器和接收器之间地形的缓解(从 50 MHz 开始,波在直线上传播得越来越多,并且害怕障碍物),

- 您同意支付给电力供应商或电池经销商的价格,

- 主管当局愿意授予我们的授权。

因为你可以想象如果没有人来整理一下,海浪碰撞的问题!所有这些都受到高度监管,并且为这种或那种类型的传输(CB、无线电广播、电视、移动电话、雷达等)保留了频率范围。
除了这些频率范围保留之外,发射电路还需要相当严格的技术特性,以尽可能限制干扰不一定在相同频率范围内工作的其他设备的风险。
两个相邻的发射机电路在非常高的频率下工作并且彼此靠近,可以很好地干扰在低得多的频率范围内工作的接收器。如果设备是自制的,并且在 HF 输出中过滤不充分,则尤其如此。
简而言之,在涉足广播领域之前,最好对所涉及的干扰风险有一定的了解。
调频传输
调频传输

调频 (FM) 传输

在这种传输方式中,我们有一个载波,无论调制信号的幅度如何,其幅度都保持不变。载波的振幅不是改变,而是其瞬时频率改变。在没有调制(调制信号的幅度等于零)的情况下,载波的频率保持在一个完美定义和稳定的值,称为中心频率。
载波频移值取决于调制信号的幅度:调制信号的幅度越大,载波频率离其原始值越远。频移的方向取决于调制信号交替的极性。
对于正交替,载流子的频率增加,对于负交替,载流子的频率降低。但这种选择是武断的,我们很可能会反其道而行之!载波频率的变化量称为频率偏差。
最大频率偏差可以采用不同的值,例如,载波频率为27 MHz时为+/-5 kHz,载波频率为100 MHz时为+/-75 kHz。
下图显示了一个固定频率为1 kHz的调制信号,调制了40 kHz的载波(水平刻度被很好地放大,以便更好地看到所有变化的情况)。

真实的音频信号

如果我们用真实的音频信号替换 1 kHz 的固定调制信号,这就是它的样子。
第二组曲线很能说明问题,至少对于绿色曲线来说,最大频率偏差非常明显,因为它“调整得很好”。如果我们在调制信号(黄色曲线)和调制载波(绿色曲线)之间进行对应关系,我们可以完美地看到载波幅度的变化较慢
- 当调制信号处于最低值(负峰值)时,这与较低的频率相对应。
另一方面,载波的最大频率是针对调制信号的正峰值获得的(在曲线上不太容易看到,但我们用最“填充”的部分感觉到它)。
同时,载波的最大幅度保持完全恒定,不存在与调制源信号相关的幅度调制。
无线电接收器可以很简单
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接待

要制作 FM 接收器,您可以使用几个晶体管或单个集成电路(例如TDA7000)。但在这种情况下,我们得到了标准的聆听质量。对于“高端”聆听,您必须全力以赴并充分了解主题。在解码立体声音频信号时更是如此。
是的,如果没有立体声解码器,您就会得到一个单声道信号,其中左右声道是混合的(当然,如果广播节目是以立体声广播的)。从高频的角度来看,源信号在载波的幅度中是不可见的,你不能对AM接收器中使用的整流器/滤波器感到满意。
由于有用的信号“隐藏”在载波的频率变化中,因此必须找到一种方法将这些频率变化转换为电压变化,该过程与用于传输的过程相反(镜像)。

执行此功能的系统称为FM鉴别器,基本上由一个振荡(和谐振)电路组成,其频率/幅度响应呈“钟形”。对于鉴别功能,可以使用分立元件(小型变压器、二极管和电容器)或专用集成电路(例如SO41P)。

数字传输

在最简单的应用中,数字传输使载波有可能具有两种可能的状态,分别对应于高逻辑状态(值1)或低逻辑状态(值0)。
这两种状态可以通过载波的不同振幅(与幅度调制的明显类比)或通过其频率的不同值(频率调制)来识别。
例如,在AM模式下,我们可以确定10%的调制速率对应于低逻辑状态,而90%的调制速率对应于高逻辑状态。

例如,在 FM 模式下,您可以确定中心频率对应于低逻辑状态,而 10 kHz 的频率偏差对应于高逻辑状态。
如果您想在很短的时间内传输大量的数字信息,并具有强大的传输错误保护(高级错误检测和纠正),您可以同时传输多个载波,而不仅仅是一个载波。
例如,4 个运营商、100 个运营商或超过 1000 个运营商。
例如,数字地面电视 (DTT) 和数字地面广播 (DTT) 就是这样做的。

在用于比例模型的旧遥控器中,可以使用非常简单的数字传输功能:激活或停用发射器的 HF 载波,接收器只需检测载体的存在与否(没有载体,我们有很多呼吸,所以“BF”的音量很大,
在载体存在的情况下,呼吸消失了,信号“BF”消失了)。
在其他类型的遥控器中,实施了“比例性”原则,这使得连续传输多条信息成为可能,只需使用产生不同持续时间的插槽的单稳态信息即可。接收到的脉冲的持续时间对应于非常精确的“数值”值。

语音或音乐传输

语音的传输不需要很高的音质,只要是传达信息信息的问题。最主要的是,我们理解所说的内容。另一方面,当涉及到歌手的声音或音乐时,我们对传输质量的期望更高。
因此,用于一对对讲机或对讲机的传输方法与用于广播的传输方法并不基于完全相同的规则。我们不能说我们通过调频传输的声音一定比在幅度调制中传输的声音更好(法语为AM,英语为AM)。
即使很明显您的高保真调谐器在 FM 频段 88-108 MHz 上提供更好的结果。如果你愿意,你可以在AM中做得很好,在FM中你可以做得很糟糕。就像你可以做非常好的模拟音频和非常糟糕的数字音频一样。
如果您想将音乐从家中的一个房间传输到另一个房间或从车库传输到花园,您可以构建一个可以在 FM 频段或小波段(法语为 PO,英语为 MW)上传输的小型无线电发射器,在这种情况下,商用接收器可以进行补充。
在 FM 中,您将获得更好的声音效果,这仅仅是因为广播标准提供的带宽与 AM(GO、PO 和 OC)频段中的带宽大不相同。AM接收机对环境干扰(大气和工业)的较高灵敏度也与此有很大关系。

模拟数据传输“慢”

在这里,这是一个传输模拟值的问题,例如温度、电流、压力、光量等,这些值将首先事先转换为与其成正比的直流电压。
有几种方法,当然每种方法都有其优点和缺点,您可以使用幅度调制或频率调制。术语幅度调制或频率调制有点夸张,因为如果要传输的模拟值不变,
载波保留其幅度和频率特性,这些特性与正在进行的传输值相对应。但我们必须谈谈不同的伟大。事实上,传递变化很小(如果有的话)的信息并不比快速变化的信息更难。
但是,您不能总是使用经典的AM或FM无线电发射器(可商用或套件形式提供),因为后者很可能在输入端具有低通滤波器,从而限制了缓慢的电压变化。

如果在输入信号的路径中植入链路电容器,则根本不可能进行操作!修改这样的发射器以使其“兼容”并不一定总是那么容易......
这可能涉及为操作设计专用的发射器/接收器组件。
但是,如果我们从侧面看问题,我们就会意识到我们可以很好地传输一个信号,其幅度取决于要传输的连续电压的值,其本身会导致载流子发生变化。如果中间调制信号在可听频段内(例如在100 Hz和10 kHz之间),则可以再次考虑使用传统的无线电发射机。

如您所见,传输侧的简单电压/变频器及其与接收侧的变频器/电压转换器的互补是其他示例中的一种解决方案。

数字数据传输

注意不要混淆“数字传输”和“数字数据传输”。我们可以用数字传输模式传输模拟信息,就像我们可以用模拟传输模式传输数字数据一样,即使对于后一种情况,我们可以讨论它。
为了使用模拟传输模式传输数字数据,可以假设数字信号的电平对应于模拟信号的最小值和最大值。
但是,要注意数字信号的形状,如果它们是快速且方正的,则可能包含高谐波率,而发射器不一定能消化这些谐波。
可能需要使用具有“模拟形式”(例如正弦波)的信号传输数字数据。如果要传输的数字数据非常重要(例如,使用访问代码进行安全访问),则必须采取一些预防措施。

事实上,在任何情况下都不能认为从一个点到另一个点的传输没有缺陷,并且传输的部分信息很可能永远不会到达或到达时失真且无法使用。
因此,传输的信息可以通过控制信息(例如CRC)进行补充,或者只是连续重复两到三次。
https : //onde-numerique.fr/la-radio-comment-ca-marche/

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