Principi di comunicazione - Radio FM
Il multiplexing a divisione di frequenza viene utilizzato nei ricevitori radiofonici e televisivi. L'uso principale di FM è per le comunicazioni radio. Diamo un'occhiata alla struttura del trasmettitore FM e del ricevitore FM insieme ai loro schemi a blocchi e al loro funzionamento.
Trasmettitore fm
Il trasmettitore FM è l'intera unità che prende il segnale audio come ingresso e fornisce onde modulate FM all'antenna come uscita da trasmettere. Il trasmettitore FM è composto da 6 fasi principali. Sono illustrati nella figura seguente.
Il funzionamento del trasmettitore FM può essere spiegato come segue.
Il segnale audio dall'uscita del microfono viene inviato al preamplificatore che aumenta il livello del segnale modulante.
Questo segnale viene quindi passato al filtro passa-alto, che funge da rete di pre-enfasi per filtrare il rumore e migliorare il rapporto segnale / rumore.
Questo segnale viene ulteriormente passato al circuito del modulatore FM.
Il circuito dell'oscillatore genera una portante ad alta frequenza, che viene fornita al modulatore insieme al segnale modulante.
Diverse fasi del moltiplicatore di frequenza vengono utilizzate per aumentare la frequenza operativa. Anche allora, la potenza del segnale non è sufficiente per trasmettere. Quindi, un amplificatore di potenza RF viene utilizzato alla fine per aumentare la potenza del segnale modulato. Questa uscita modulata FM viene infine passata all'antenna per essere trasmessa.
Requisiti di un ricevitore
Un ricevitore radio viene utilizzato per ricevere segnali sia in banda AM che in banda FM. La rilevazione diAM è fatto dal metodo chiamato come Envelope Detection e la rilevazione di FM è fatto dal metodo chiamato come Frequency Discrimination.
Un tale ricevitore radio ha i seguenti requisiti.
Dovrebbe essere conveniente.
Dovrebbe ricevere segnali sia AM che FM.
Il ricevitore dovrebbe essere in grado di sintonizzare e amplificare la stazione desiderata.
Dovrebbe avere la capacità di rifiutare le stazioni indesiderate.
La demodulazione deve essere eseguita su tutti i segnali della stazione, qualunque sia la frequenza portante.
Affinché questi requisiti vengano soddisfatti, il circuito del sintonizzatore e il circuito del mixer dovrebbero essere molto efficaci. La procedura di miscelazione RF è un fenomeno interessante.
Miscelazione RF
L'unità di miscelazione RF sviluppa un Intermediate Frequency (IF) in cui viene convertito qualsiasi segnale ricevuto, in modo da elaborare il segnale in modo efficace.
RF Mixer è una fase importante nel ricevitore. Vengono presi due segnali di frequenze diverse dove un livello di segnale influenza il livello dell'altro segnale, per produrre l'uscita mista risultante. I segnali di ingresso e l'uscita risultante del mixer sono illustrati nelle figure seguenti.
Quando due segnali entrano nel mixer RF,
La prima frequenza del segnale = F1
La seconda frequenza del segnale = F2
Quindi, le frequenze del segnale risultante = (F1 + F2) e (F1 - F2)
All'uscita viene prodotto un mixer di due segnali di frequenze diverse.
Se questo è osservato nel dominio della frequenza, il modello è simile alla figura seguente.
Il simbolo di un mixer RF è simile alla figura seguente.
I due segnali vengono miscelati per produrre un segnale risultante, in cui l'effetto di un segnale influisce sull'altro segnale ed entrambi producono un modello diverso come visto in precedenza.
Ricevitore FM
Il ricevitore FM è l'intera unità che prende il segnale modulato come ingresso e produce il segnale audio originale come uscita. I radioamatori sono i primi ricevitori radio. Tuttavia, hanno inconvenienti come scarsa sensibilità e selettività.
Selectivity è la selezione di un particolare segnale rifiutando gli altri. Sensitivity è la capacità di rilevare un segnale RF e demodularlo, al livello di potenza più basso.
Per superare questi inconvenienti, super heterodyneil ricevitore è stato inventato. Questo ricevitore FM è composto da 5 fasi principali. Sono come mostrato nella figura seguente.
Sezione sintonizzatore RF
Il segnale modulato ricevuto dall'antenna viene prima passato al tuner circuittramite un trasformatore. Il circuito del sintonizzatore non è altro che un circuito LC, chiamato anche comeresonant o tank circuit. Seleziona la frequenza, voluta dal radioricevitore. Inoltre, sintonizza contemporaneamente l'oscillatore locale e il filtro RF.
Mixer RF
Il segnale dall'uscita del sintonizzatore viene inviato a RF-IF converter, che funge da mixer. Ha un oscillatore locale, che produce una frequenza costante. Il processo di missaggio viene eseguito qui, avendo il segnale ricevuto come un ingresso e la frequenza dell'oscillatore locale come l'altro ingresso. L'uscita risultante è una miscela di due frequenze [(f 1 + f 2 ), (f 1 - f 2 )] prodotta dal mixer, che è chiamataIntermediate Frequency (IF).
La produzione di IF aiuta nella demodulazione di qualsiasi segnale di stazione con qualsiasi frequenza portante. Quindi, tutti i segnali vengono tradotti in una frequenza portante fissa per un'adeguata selettività.
Filtro IF
Il filtro di frequenza intermedia è un filtro passa banda, che fa passare la frequenza desiderata. Elimina tutti i componenti a frequenza più alta indesiderati presenti in esso così come il rumore. Il filtro IF aiuta a migliorare ilSignal to Noise Ratio (SNR).
Demodulatore
Il segnale modulato ricevuto viene ora demodulato con lo stesso processo utilizzato sul lato trasmettitore. La discriminazione di frequenza viene generalmente utilizzata per il rilevamento FM.
Amplificatore audio
Questo è lo stadio dell'amplificatore di potenza che viene utilizzato per amplificare il segnale audio rilevato. Al segnale elaborato viene data forza per essere efficace. Questo segnale viene trasmesso all'altoparlante per ottenere il segnale audio originale.
Questo ricevitore supereterodina è ben utilizzato per i suoi vantaggi come un migliore SNR, sensibilità e selettività.
Rumore in FM
La presenza di rumore è un problema anche in FM. Ogni volta che arriva un forte segnale di interferenza con una frequenza più vicina al segnale desiderato, il ricevitore blocca quel segnale di interferenza. Un tale fenomeno è chiamato come ilCapture effect.
Per aumentare l'SNR a frequenze di modulazione più elevate, viene chiamato un circuito passa alto preemphasis, viene utilizzato sul trasmettitore. Un altro circuito chiamatode-emphasis, il processo inverso di pre-enfasi viene utilizzato sul ricevitore, che è un circuito passa basso. I circuiti di preenfasi e deenfasi sono ampiamente utilizzati nei trasmettitori e ricevitori FM per aumentare efficacemente l'SNR in uscita.