De functie van de radio-ontvanger is het ontvangen van het signaal en het uitvoeren van demodulatie herstellen het oorspronkelijke berichtsignaal. De radiozender verzendt het signaal in de beginfase. De aan de zenderzijde aanwezige antenne straalt het signaal uit, dat wordt opgevangen door de andere antenne die aan de zenderzijde aanwezig is Radio ontvanger .
We hebben het transmissieproces met behulp van een radiozender al besproken. Het modulatieproces is het belangrijkste principe bij radiozenders, waarbij het signaal via het communicatiekanaal naar de ontvanger wordt verzonden. Het belangrijkste principe van de ontvanger is demodulatie. Laten we het proces van signaalontvangst en herstel in de radio-ontvanger bespreken.
AM-demodulatie
Het demodulatieproces van AM is vergelijkbaar met dat van FM (Frequency Modulation) en andere soorten modulatie. Het enige verschil is de verandering in het demodulatieblok van de ontvanger. Het demodulatieproces van de radio-ontvanger omvat het verwerken van het ontvangen signaal om het basisbandsignaal te herstellen, dat ook bekend staat als het berichtsignaal.
We nemen aan dat het signaal grote demping heeft ondergaan tijdens het verzenden via het communicatiekanaal. Daarom is de versterking van het ontvangen signaal noodzakelijk om de verzwakking te verbeteren.
Het blokschema van de radio-ontvanger wordt hieronder weergegeven:
Java-wiskunde willekeurig
De ontvangen signaaldrager staat bekend als de RF (Radiofrequentie)-draaggolf met de werkfrequentie van Fr . De functie van de RF-versterker is het versterken van het ontvangen signaal om eventuele verzwakking in het signaal, dat aanwezig is als het beginblok van de radio-ontvanger, te verwijderen. Na versterking geeft het het signaal door aan de mixer . Het RF-draaggolfsignaal wordt vermenigvuldigd met een sinusoïdale golfvorm die wordt geleverd door de lokale oscillator werkend op de frequentie van Fo. Het helpt bij het omzetten van de draaggolffrequentie naar de basisbandfrequentie. Het demodulatieproces is precies het tegenovergestelde van het modulatieproces. Bij modulatie wordt de basisbandfrequentie omgezet naar de draaggolffrequentie, terwijl bij demodulatie de draaggolffrequentie terug wordt omgezet naar de basisbandfrequentie.
Het proces van het mengen van twee signalen staat bekend als heterodyning . Als de geselecteerde oscillatorfrequentie boven de RF-frequentie ligt, wordt het mengproces ook wel genoemd Superheteroyne .
Python gesorteerde tuple
De vermenigvuldiging van het draaggolfsignaal met de sinusoïdale golfvorm produceert twee uitgangsfrequenties, die de som en het verschil zijn van de twee frequenties van deze signalen. De somfrequentie is Fo + Fr, en de verschilfrequentie is Fo - Fr.
De mixer bevat impliciet het filter dat de somfrequenties verwerpt en de verschilfrequenties (Fo - Fr) doorgeeft aan de ALS (tussenfrequentie) vervoerder . Een RF-draaggolf wordt vervangen door de IF-draaggolf om het middenfrequentiebereik aan de uitgang te produceren. De uitvoer van de IF-draaggolf wordt toegepast op de ALS versterker . De uitvoer wordt verder doorgegeven aan de demodulator en tenslotte naar de basisbandfilter , die het basisbandsignaal herstelt. De belangrijkste functie van de ontvanger was dus het uitvoeren van de conversie van de draaggolffrequentie naar de basisbandfrequentie. Als het signaal sterk genoeg is voor demodulatie, kunnen filters en versterkers worden vermeden. Het draaggolfingangssignaal wordt in dergelijke gevallen rechtstreeks aan de mixer toegevoerd.
In het geval van de synchrone demodulatiemethode moeten we een asynchrone draaggolfbron gebruiken.
De RF-versterkers kunnen afhankelijk van de eisen en de signaalsterkte over meerdere versterkingstrappen beschikken.
hoe de ontwikkelaarsmodus uit te schakelen
Het belangrijkste voordeel van het Superheterodyne-principe is het afstemmen van de ontvanger op verschillende signalen. Hier hebben we geen aparte versterkingstrap en aparte afstemming nodig. Het maakt het overdrachtsproces moeilijker. Met behulp van het Superheterodyne-principe hoeven we alleen de frequentie van de lokale oscillator te veranderen om van de ene RF-frequentie naar de andere te gaan.
AGC (automatische versterkingsregeling)
De spanningsversterking bij de ontvanger in verschillende versterkingstrappen is zeer hoog. Dit is vereist wanneer de invoer een zeer lage frequentie heeft en de vereiste uitvoer een hoge frequentie heeft. De hoge versterking zet de laagfrequente signalen om naar de hoge frequentie. Het helpt bij de overdracht van zeer zwakke signalen. Maar als het ingangssignaal een hoge frequentie heeft, zou de hoge versterking bij de ontvanger geen voordeel zijn en vervorming kunnen veroorzaken. AGC past de versterking automatisch aan door de sterkte van het signaal te detecteren. Anders is de constante aanpassing in het systeem vereist voor een efficiënte transmissie, wat moeilijk wordt.
Functies van een radio-ontvanger
De functies van een radio-ontvanger zijn als volgt:
versterking
De versterking is het eerste essentiële onderdeel van de ontvangst op de radio-ontvanger. Het binnenkomende radiosignaal wordt doorgaans verzwakt. De versterker helpt bij het verwijderen van de verzwakking uit het signaal. De andere functie van de versterkers is het vergroten van de amplitude van de ingevoerde radiosignalen. Het gebruikt stroom van de batterijen of stekkers om de amplitude te vergroten. Tegenwoordig gebruiken de meeste apparaten de transistor voor versterkingsdoeleinden.
De versterkers worden zowel aan de zendende als aan de ontvangende kant gebruikt. In de eerste fase wordt het gebruikt om het signaal geschikt te maken voor modulatie. Aan de ontvangende kant wordt het gebruikt om het signaal ruisvrij te maken en naar de ontvanger (bijvoorbeeld luidspreker) te sturen.
Demodulatie
Het signaal passeert vele modulators, mixer- en versterkertrappen. Bij de ontvanger wordt het signaal gedemoduleerd om het oorspronkelijke signaal te scheiden van het gemoduleerde draaggolfsignaal. Dit gebeurt met behulp van een demodulator. Elk type ontvanger vereist een ander demodulatieproces. Bijvoorbeeld,
DSBSC (Double Sideband Suppress Carrier) vereist een coherente detectiemethode voor demodulatie
binaire zoekboom]
SSBC (Single Sideband with Carrier) vereist een envelopdetectormethode voor demodulatie
Fm-ontvanger maakt gebruik van de demodulator van het FM-type
Bandpass-filtering
Verschillende zenders zenden de radiogolven op verschillende frequenties uit om interferentie tussen de signalen te voorkomen. Elke zender heeft een respectievelijke ontvanger die zijn signaal selecteert op basis van de frequentie. Banddoorlaatfilters worden gebruikt om het gewenste radiosignaal voor de betreffende zender uit te filteren. Het filtert het gewenste signaal eruit en blokkeert andere signalen die op andere frequenties aanwezig zijn. Het helpt bij het detecteren van het gewenste signaal en het aarden van alle andere radiosignalen op resonante frequenties. Het kan ook afgestemde circuits bevatten tussen de antenne en de aarde.
python os lijstdir
Soorten radio-ontvanger
De radio-ontvangers zijn geclassificeerd als:
- Superheteroyne-ontvanger
- Regeneratieve ontvanger
- Superregeneratieve ontvanger
- Directe conversie-ontvanger
- Afgestemde radiofrequentie-ontvanger
Superheteroyne-ontvanger
De hierboven besproken ontvanger is een Superheteroyne ontvanger. Het maakt gebruik van frequentiemenging om de frequenties om te zetten naar de middenfrequentie (IF). Het werd uitgevonden door een Amerikaanse uitvinder en elektrotechnisch ingenieur genaamd Edwin Armstrong . Maar vanwege het vroege patent werd de eer van de uitvinding toegeschreven aan de genoemde Franse radiofabrikant Lucien Lavy . De meeste ontvangers die bij het gegevensoverdrachtproces worden gebruikt, zijn de Superheteroyne-ontvangers. Sommige ontvangers zijn ook gebaseerd op directe sampling.
Aan het begin van het tijdperk van radio-ontvangers, TRF (Tuned Radio Frequency)-ontvangers werden vaak gebruikt vanwege hun lage kosten en eenvoudige bediening. Deze ontvangers waren minder populair vanwege de hoge kosten en geschoolde arbeidskrachten die nodig waren voor de werking ervan. Na de jaren twintig werden Superheterodyne-ontvangers gemaakt op basis van de IF-frequentie, ook wel bekend als IF-transformatoren . Maar het werd vervangen door de vacuümbuisradio-ontvangers die rond de jaren dertig werden uitgevonden.
Regeneratieve ontvanger
De regeneratieve ontvangers worden over het algemeen gebruikt om de versterking van de versterkers te vergroten. Het werd in 1914 uitgevonden en gepatenteerd door Edwin Armstrong . De ontvangers werden tussen 1915 en de Tweede Wereldoorlog gebruikt vanwege hun betere gevoeligheid en selectiviteit. Het principe van dergelijke ontvangers is de positieve feedback die werkt als een regeneratieproces. De uitgang wordt opnieuw op de ingang toegepast om de versterking te vergroten. In de jaren dertig werden deze ontvangers vervangen door de TRF- en Superheterodyne-ontvangers vanwege hun nadeel van stralingsinterferentie. Maar regeneratieve ontvangers worden veel gebruikt in versterkers en oscillatoren.
Superregeneratieve ontvanger
Het is een regeneratieve ontvanger met een groot type regeneratie om een hoge versterking te bereiken. Edwin Armstrong heeft het ook uitgevonden in 1922. Het wordt gebruikt in verschillende apparaten, zoals walkietalkies en draadloze netwerken. Het werkt goed voor AM (amplitudemodulatie) en breedband FM (frequentiemodulatie), terwijl regeneratieve ontvangers goed werken voor smalband FM. Superregeneratieve ontvangers kunnen de SSB 9Single Sideband-signalen niet goed detecteren, omdat deze altijd zelf oscilleert. Hij kan de sterkste signalen ontvangen, omdat hij het beste werkt op frequentiebanden die vrij zijn van interferentie.
Directe conversie-ontvanger
De functie van de DCR (Direct Conversion Receiver) is vergelijkbaar met die van de Superheteroyne-ontvanger, behalve de conversie van de frequentie naar IF (tussenfrequentie). DCR demoduleert het binnenkomende radiosignaal met behulp van de synchrone detectie die wordt aangestuurd door de lokale oscillator. De frequentie is vrijwel gelijk aan de draaggolffrequentie. Het brengt niet de complexiteit met zich mee van twee frequentieconversies zoals de Superheteroyne-ontvanger. Er wordt slechts één frequentieomvormer gebruikt. Als een synchrone detector die de IF-trap volgt, wordt gebruikt in de Superheteroyne-ontvanger, zou de gedemoduleerde uitvoer hetzelfde zijn als die van de Direct Conversion Receiver.
Afgestemde radiofrequentie-ontvanger
De TRF (Tuned Radio Frequency) maakt gebruik van een of meer radiofrequentieversterkers (RF) om een audiosignaal uit een binnenkomend radiosignaal te extraheren. Het concept van het gebruik van meer dan één RF-versterker was om het binnenkomende signaal in elke opeenvolgende fase te versterken, wat helpt bij het verwijderen van interferentie. De werking van vroeg uitgevonden ontvangers was complex vanwege de afzonderlijke afstemming van de frequentie op de frequentie van het station. Maar latere modellen werden bediend met een enkele knop om de frequentie te regelen. TRF werd vervangen door de Superheterodyne-ontvangers die rond de jaren dertig door Edwin Armstrong waren uitgevonden.
Geschiedenis
In 1887 noemde een Duitse natuurkundige Hendrik Hertz identificeerde de eerste radiogolven met behulp van de reeks van zijn experimenten gebaseerd op de elektromagnetische (EM) theorie. De uitvinding was gebaseerd op verschillende soorten antennes, waaronder vonkaangeslagen dipoolantennes. Maar ze konden alleen de transmissie tot op 30 meter afstand van de zender detecteren. In hetzelfde jaar ontdekte hij ook een vonkgaszender.
- Deze zenders waren populair tussen 1887 en 1917. Maar de informatie die door deze vonkzenders werd verzonden, was luidruchtig en niet geschikt voor audiotransmissie.
- De eerste uitgevonden radio-ontvangers konden dus alleen radiogolven detecteren en het ontvangende apparaat werd detector genoemd. Er waren toen nog geen versterkers om het signaal te versterken.
- In 1895, G Marconi ontwikkelde het eerste radiocommunicatiesysteem.
- In 1897 hebben Marconi en andere onderzoekers het gebruik van afgestemde circuits in de radiogolftransmissie. Het gedraagt zich ook als een banddoorlaatfilter door het gewenste frequentiebereik door te laten en het andere af te wijzen wanneer het is aangesloten tussen de antenne en een detector.
- Rond 1900 werden radio's over de hele wereld commercieel gebruikt.
- Voor de radiotransmissie werden de coherente detectoren gebruikt. Het werd tot 10 jaar lang in de vroege radio-ontvangers gebruikt.
- In 1907 werden coherente detectoren vervangen door kristal detectoren .
- Tot 1920 werden verschillende detectoren ontdekt, zoals elektrolytische detectoren en magnetische detectoren.
- In 1920 vond de uitvinding van vacuümbuisdetector verving alle andere detectoren die vóór de jaren twintig waren ontdekt. Gedurende deze tijd werd de detector omgedoopt tot a demodulator .
- De demodulator was een apparaat dat audiosignalen uit het radiosignaal kon halen.
- In 1924 verbeterde de uitvinding van de dynamische kernluidspreker de audiofrequentierespons van het systeem in vergelijking met eerder uitgevonden luidsprekers.
- Daarna werden verschillende soorten radio-ontvangers uitgevonden.
- In 1947 brak het transistortijdperk aan en vond verschillende toepassingen voor radiotransmissie.
- Na de jaren zeventig zorgde de digitale technologie voor een nieuwe revolutie en vertaalde de volledige ontvangercircuits naar de chip.