Radiomodtagerens funktion er at modtage signalet og udføre demodulation til gendanne det originale beskedsignal. Radiosenderen sender signalet i den indledende fase. Antennen på sendersiden udsender signalet, som opfanges af den anden antenne på radiomodtager .
Vi har allerede diskuteret processen med transmission ved hjælp af en radiosender. Modulationsprocessen er hovedprincippet i radiosendere, hvor signalet transmitteres gennem kommunikationskanalen til modtageren. Modtagerens hovedprincip er demodulation. Lad os diskutere processen med signalmodtagelse og gendannelse i radiomodtageren.
java tilfældige tal generator
AM demodulation
Demodulationsprocessen for AM ligner den for FM (Frequency Modulation) og andre typer modulation. Den eneste forskel er ændringen i modtagerens demodulationsblok. Demodulationsprocessen for radiomodtageren involverer behandling af det modtagne signal for at genskabe basisbåndssignalet, som også er kendt som beskedsignalet.
Vi antager, at signalet har lidt stor dæmpning, mens det transmitterede gennem kommunikationskanalen. Derfor er forstærkningen af det modtagne signal nødvendig for at forbedre dæmpningen.
Blokdiagrammet for radiomodtageren er vist nedenfor:
Den modtagne signalbærer er kendt som RF (Radio Frequency) bærer med driftsfrekvensen på Fr . RF-forstærkerens funktion er at forstærke det modtagne signal for at fjerne eventuel dæmpning i signalet, som er til stede som startblok for radiomodtageren. Efter forstærkning sender den signalet til mixer . RF-bæresignalet multipliceres med en sinusformet bølgeform tilvejebragt af lokal oscillator opererer ved Frekvensen af Fo. Det hjælper med at konvertere bærefrekvensen til basebåndsfrekvensen. Demodulationsprocessen er lige det modsatte af moduleringsprocessen. Ved modulering konverteres basisbåndsfrekvensen til bærefrekvensen, mens ved demodulation konverteres bærefrekvensen tilbage til basisbåndsfrekvensen.
Processen med at blande to signaler er kendt som heterodyning . Hvis den valgte oscillatorfrekvens er over RF-frekvensen, er blandingsprocessen også kendt som Superheteroyne .
Multiplikationen af bæresignal med den sinusformede bølgeform frembringer to udgangsfrekvenser, som er summen og forskellen af de to frekvenser af disse signaler. Sumfrekvensen er Fo + Fr, og differensfrekvensen er Fo - Fr.
Mixeren indeholder implicit filteret, der afviser sumfrekvenserne og sender differensfrekvenserne (Fo - Fr) til HVIS (Mellemfrekvens) transportør . En RF-bærer erstattes af IF-bæreren for at producere mellemfrekvensområdet ved udgangen. Udgangen fra IF-bæreren påføres IF forstærker . Udgangen videregives til demodulator og til sidst til basebånd filter , som genopretter basebåndsignalet. Modtagerens hovedfunktion var således at udføre konverteringen fra bærefrekvensen til basisbåndsfrekvensen. Hvis signalet er stærkt nok til demodulation, kan filtre og forstærkere undgås. Bærebølgeindgangssignalet tilføres direkte til mixeren i sådanne tilfælde.
I tilfælde af den synkrone demodulationsmetode skal vi bruge en asynkron bærebølgekilde.
RF-forstærkerne kan have flere forstærkningstrin afhængigt af kravene og signalstyrken.
Den største fordel ved Superheterodyne-princippet er tuning af modtageren til forskellige signaler. Her behøver vi ikke et separat forstærkningstrin og separat tuning. Det gør transmissionsprocessen vanskeligere. Ved at bruge Superheterodyne-princippet behøver vi kun at ændre frekvensen af lokaloscillatoren for at gå fra en RF-frekvens til en anden.
AGC (Automatic Gain Control)
Spændingsforstærkningen ved modtageren i flere forstærkningstrin er meget høj. Det er påkrævet, når inputtet er af meget lav frekvens, og det påkrævede output er af høj frekvens. Den høje forstærkning konverterer de lavfrekvente signaler til den høje frekvens. Det hjælper med transmissionen af meget svage signaler. Men hvis indgangssignalet er af høj frekvens, vil den høje forstærkning ved modtageren ikke være en fordel og kan forårsage forvrængning. AGC justerer automatisk forstærkningen ved at registrere styrken af signalet. Ellers kræves den konstante justering i systemet for effektiv transmission, hvilket bliver vanskeligt.
Funktioner af en radiomodtager
Funktionerne af en radiomodtager er som følger:
Forstærkning
Forstærkningen er den første væsentlige del af modtagelsen ved radiomodtageren. Det indkommende radiosignal er generelt dæmpet. Forstærkeren hjælper med at fjerne dæmpningen fra signalet. Den anden funktion af forstærkerne er at øge amplituden af de indgående radiosignaler. Den bruger strøm fra batterier eller stik til at øge amplituden. I dag bruger de fleste enheder transistoren til forstærkningsformål.
Forstærkerne bruges både i den transmitterende og den modtagende ende. På det første trin bruges det til at gøre signalet egnet til modulering. I den modtagende ende bruges den til at gøre signalet fri for støj for at sende det til modtageren (for eksempel højttaler).
Demodulation
Signalet går fra mange modulatorer, mixer- og forstærkertrin. Ved modtageren demoduleres signalet for at adskille det originale signal fra det modulerede bæresignal. Det gøres ved hjælp af en demodulator. Hver type modtager kræver en anden demodulationsproces. For eksempel,
DSBSC (Double Sideband Suppress Carrier) kræver en kohærent detektionsmetode til demodulation
iPhone emojis på Android-telefon
SSBC (Single Sideband with carrier) kræver en konvolutdetektormetode til demodulation
FM-modtageren bruger demodulatoren af FM-typen
bash længde af snor
Båndpasfiltrering
Forskellige sendere sender radiobølgerne ved forskellige frekvenser for at forhindre interferens mellem signalerne. Hver sender har en respektive modtager, der vælger sit signal baseret på frekvensen. Båndpasfiltre bruges til at frafiltrere det ønskede radiosignal for den respektive sender. Den filtrerer det ønskede signal fra og blokerer andre signaler, der er til stede ved andre frekvenser. Det hjælper med at detektere det ønskede signal og jorde alle andre radiosignaler ved resonansfrekvenser. Det kan også indeholde tunede kredsløb mellem antennen og jorden.
Typer af radiomodtagere
Radiomodtagerne er klassificeret som:
- Superheteroyne modtager
- Regenerativ modtager
- Super regenerativ modtager
- Direkte konverteringsmodtager
- Tunet radiofrekvensmodtager
Superheteroyne modtager
Den ovenfor omtalte modtager er en Superheteroyne-modtager. Den bruger frekvensblanding til at konvertere frekvenserne til mellemfrekvensen (IF). Det blev opfundet af en amerikansk opfinder og elektrisk ingeniør ved navn Edwin Armstrong . Men på grund af det tidlige patent blev æren for opfindelsen krediteret til den navngivne franske radioproducent Lucien Lavy . De fleste af de modtagere, der bruges i datatransmissionsprocessen, er Superheteroyne-modtagere. Nogle modtagere er også baseret på direkte sampling.
I begyndelsen af radiomodtagernes æra, TRF (Tuned Radio Frequency) modtagere blev almindeligvis brugt på grund af deres lave omkostninger og nemme betjening. Disse modtagere var mindre populære på grund af de høje omkostninger og kvalificeret arbejdskraft, der krævedes til driften. Efter 1920'erne blev Superheterodyne-modtagere skabt baseret på IF-frekvensen, også kendt som IF transformere . Men den blev erstattet af vakuumrørsradiomodtagere, der blev opfundet omkring 1930'erne.
Regenerativ modtager
De regenerative modtagere bruges generelt til at øge forstærkernes forstærkning. Det blev opfundet og patenteret i 1914 af Edwin Armstrong . Modtagerne blev brugt mellem 1915 og Anden Verdenskrig på grund af deres bedre følsomhed og selektivitet. Princippet for sådanne modtagere er den positive feedback, der fungerer som en regenereringsproces. Udgangen påføres igen til input for at øge dens forstærkning. I 1930'erne blev disse modtagere erstattet af TRF- og Superheterodyne-modtagere på grund af deres ulempe ved strålingsinterferens. Men regenerative modtagere er meget udbredt i forstærkere og oscillatorer.
Super regenerativ modtager
Det er en regenerativ modtager med en stor type regenerering for at opnå høj forstærkning. Edwin Armstrong opfandt det også i 1922. Det bruges i forskellige enheder, såsom walkie-talkies og trådløst netværk. Det fungerer godt til AM (Amplitude Modulation) og bredbånds FM (Frequency Modulation), mens regenerative modtagere fungerer godt til smalbånds FM. Super regenerative modtagere kan ikke rigtigt registrere SSB 9Single Sideband Signals), fordi de altid oscillerer selv. Den kan modtage de stærkeste signaler, da den fungerer bedst til de frekvensbånd, der er fri for enhver interferens.
Direkte konverteringsmodtager
Funktionen af DCR (Direct Conversion Receiver) svarer til Superheteroyne-modtagerens funktion, bortset fra konverteringen af frekvens til IF (mellemfrekvens). DCR demodulerer det indkommende radiosignal ved hjælp af den synkrone detektion drevet af den lokale oscillator. Frekvensen er tæt ækvivalent med bærefrekvensen. Det involverer ikke kompleksiteten af to frekvenskonverteringer som Superheteroyne-modtager. Den bruger kun én frekvensomformer. Hvis en synkron detektor, der følger IF-trinnet, anvendes i Superheteroyne-modtageren, vil det demodulerede output være det samme som Direct Conversion Receiver.
Tunet radiofrekvensmodtager
Det TRF (Tuned Radio Frequency) bruger en eller flere Radio Frequency (RF) forstærkere til at udtrække et lydsignal fra et indkommende radiosignal. Konceptet med at bruge mere end én RF-forstærker var at forstærke det indkommende signal på hvert efterfølgende trin, hvilket hjælper med at fjerne interferens. Driften af tidligt opfundne modtagere var kompleks på grund af den separate tuning af frekvensen til stationens frekvens. Men senere modeller blev betjent ved hjælp af en enkelt knap til at styre frekvensen. TRF blev erstattet af Superheterodyne-modtagere opfundet af Edwin Armstrong omkring 1930'erne.
Historie
I 1887 navngav en tysk fysiker Heinrich Hertz identificerede de første radiobølger ved hjælp af rækken af hans eksperimenter baseret på den elektromagnetiske (EM) teori. Opfindelsen var baseret på forskellige typer antenner, herunder gnist-exciterede dipolantenner. Men de kunne kun registrere transmissionen op til 100 fod fra senderen. Han opdagede også gnistgassender samme år.
- Disse sendere var populære mellem 1887 og 1917. Men informationen fra disse gnistsendere var støjende og var ikke egnet til lydtransmission.
- Således kunne de først opfundne radiomodtagere kun detektere radiobølger, og modtageapparatet blev kaldt detektor. Der var ingen forstærkere på det tidspunkt til at forstærke signalet.
- I 1895, G Marconi udviklede det første radiokommunikationssystem.
- I 1897 har Marconi og andre forskere accepteret brugen af tunede kredsløb i radiobølgetransmissionen. Det opfører sig også som et båndpasfilter ved at passere det ønskede frekvensområde og afvise det andet, når det er tilsluttet mellem antennen og en detektor.
- Omkring 1900 begyndte radioer at blive brugt kommercielt over hele kloden.
- De sammenhængende detektorer blev brugt til radiotransmissionen. Den blev brugt i den tidlige radiomodtager i op til 10 år.
- I 1907 blev sammenhængende detektorer erstattet af krystaldetektorer .
- Indtil 1920 blev forskellige detektorer opdaget, såsom elektrolytiske detektorer og magnetiske detektorer.
- I 1920 blev opfindelsen af vakuumrørdetektor erstattede alle andre detektorer, der blev opdaget før 1920'erne. I løbet af denne æra blev detektoren omdøbt til en demodulator .
- Demodulatoren var en enhed, der kunne udtrække lydsignaler fra radiosignalet.
- I 1924 forbedrede opfindelsen af den dynamiske kernehøjttaler systemets lydfrekvensrespons sammenlignet med tidligere opfundne højttalere.
- Derefter blev forskellige typer radiomodtagere opfundet.
- I 1947 kom transistortiden og fandt forskellige radiotransmissionsapplikationer.
- Efter 1970'erne skabte digital teknologi endnu en revolution og oversatte hele modtagerkredsløbet til chippen.