Мультиплексирование с частотным разделением используется в радио и телевизионных приемниках. Основное использование FM для радиосвязи. Давайте посмотрим на структуру FM-передатчика и FM-приемника вместе с их структурными схемами и работой.
FM-передатчик
FM-передатчик — это целое устройство, которое принимает аудиосигнал в качестве входного сигнала и передает FM-модулированные волны на антенну в качестве выходного сигнала для передачи. FM-передатчик состоит из 6 основных этапов. Они проиллюстрированы на следующем рисунке.
Работу FM-передатчика можно объяснить следующим образом.
-
Аудиосигнал с выхода микрофона поступает на предварительный усилитель, который повышает уровень модулирующего сигнала.
-
Этот сигнал затем передается на фильтр верхних частот, который действует как сеть с предварительным выделением для фильтрации шума и улучшения отношения сигнал / шум.
-
Этот сигнал далее передается в цепь модулятора FM.
-
Цепь генератора генерирует высокочастотную несущую, которая подается на модулятор вместе с модулирующим сигналом.
-
Несколько ступеней умножителя частоты используются для увеличения рабочей частоты. Даже тогда мощности сигнала недостаточно для передачи. Следовательно, РЧ-усилитель мощности используется в конце для увеличения мощности модулированного сигнала. Этот FM-модулированный выходной сигнал наконец передается на антенну для передачи.
Аудиосигнал с выхода микрофона поступает на предварительный усилитель, который повышает уровень модулирующего сигнала.
Этот сигнал затем передается на фильтр верхних частот, который действует как сеть с предварительным выделением для фильтрации шума и улучшения отношения сигнал / шум.
Этот сигнал далее передается в цепь модулятора FM.
Цепь генератора генерирует высокочастотную несущую, которая подается на модулятор вместе с модулирующим сигналом.
Несколько ступеней умножителя частоты используются для увеличения рабочей частоты. Даже тогда мощности сигнала недостаточно для передачи. Следовательно, РЧ-усилитель мощности используется в конце для увеличения мощности модулированного сигнала. Этот FM-модулированный выходной сигнал наконец передается на антенну для передачи.
Требования получателя
Радиоприемник используется для приема сигналов как диапазона AM, так и диапазона FM. Обнаружение AM выполняется с помощью метода, называемого Обнаружение огибающей, а обнаружение FM выполняется с помощью метода, называемого частотной дискриминацией .
Такой радиоприемник имеет следующие требования.
-
Это должно быть экономически эффективным.
-
Он должен принимать сигналы AM и FM.
-
Приемник должен иметь возможность настраивать и усиливать нужную станцию.
-
Он должен иметь возможность отклонять нежелательные станции.
-
Демодуляция должна быть сделана для всех сигналов станции, независимо от частоты несущей.
Это должно быть экономически эффективным.
Он должен принимать сигналы AM и FM.
Приемник должен иметь возможность настраивать и усиливать нужную станцию.
Он должен иметь возможность отклонять нежелательные станции.
Демодуляция должна быть сделана для всех сигналов станции, независимо от частоты несущей.
Чтобы эти требования выполнялись, схема тюнера и схема микшера должны быть очень эффективными. Процедура смешивания RF является интересным явлением.
РЧ микширование
Блок радиочастотного микширования вырабатывает промежуточную частоту (IF), в которую преобразуется любой принятый сигнал, чтобы эффективно обрабатывать сигнал.
РЧ-микшер является важным этапом в приемнике. Два сигнала разных частот принимаются там, где один уровень сигнала влияет на уровень другого сигнала, чтобы получить результирующий смешанный выходной сигнал. Входные сигналы и выходной сигнал микшера показаны на следующих рисунках.
Когда два сигнала поступают на радиочастотный микшер,
-
Первая частота сигнала = F 1
-
Частота второго сигнала = F 2
Первая частота сигнала = F 1
Частота второго сигнала = F 2
Затем частоты результирующего сигнала = (F 1 + F 2 ) и (F 1 — F 2 )
На выходе создается микшер из двух сигналов разных частот.
Если это наблюдается в частотной области, шаблон выглядит следующим образом.
Символ радиочастотного микшера выглядит следующим образом.
Два сигнала смешиваются, чтобы сформировать результирующий сигнал, где влияние одного сигнала влияет на другой сигнал, и оба формируют различную структуру, как видно ранее.
FM-приемник
FM-приемник — это целое устройство, которое принимает модулированный сигнал в качестве входного сигнала и выдает исходный аудиосигнал в качестве выходного. Радиолюбители — первые радиоприемники. Однако они имеют недостатки, такие как низкая чувствительность и селективность.
Избирательность — это выбор конкретного сигнала при отклонении других. Чувствительность — это способность обнаруживать РЧ-сигнал и демодулировать его при минимальном уровне мощности.
Чтобы преодолеть эти недостатки, был изобретен супергетеродинный приемник. Этот FM-приемник состоит из 5 основных этапов. Они как показано на следующем рисунке.
Секция радиочастотного тюнера
Модулированный сигнал, принятый антенной, сначала передается в схему тюнера через трансформатор. Схема тюнера — это не что иное, как цепь LC, которая также называется резонансной или емкостной цепью . Он выбирает частоту, необходимую радиоприемнику. Он также настраивает местный генератор и РЧ-фильтр одновременно.
РЧ-микшер
Сигнал с выхода тюнера поступает на преобразователь RF-IF , который действует как микшер. Он имеет местный генератор, который вырабатывает постоянную частоту. Процесс микширования выполняется здесь, принимая принятый сигнал в качестве одного входа и частоту гетеродина в качестве другого входа. Результирующий выходной сигнал представляет собой смесь двух частот [(f 1 + f 2 ), (f 1 — f 2 )], создаваемых микшером, который называется промежуточной частотой (IF) .
Производство IF помогает в демодуляции любого сигнала станции, имеющего любую несущую частоту. Следовательно, все сигналы преобразуются в фиксированную несущую частоту для адекватной селективности.
ЕСЛИ фильтр
Промежуточный частотный фильтр представляет собой полосовой фильтр, который пропускает нужную частоту. Это устраняет любые нежелательные высокочастотные компоненты, присутствующие в нем, а также шум. Фильтр ПЧ помогает улучшить отношение сигнал / шум (SNR) .
демодулятор
Принятый модулированный сигнал теперь демодулируется с помощью того же процесса, который используется на стороне передатчика. Частотная дискриминация обычно используется для обнаружения FM.
Аудио усилитель
Это каскад усилителя мощности, который используется для усиления обнаруженного аудиосигнала. Обработанному сигналу дается сила, чтобы быть эффективной. Этот сигнал передается на громкоговоритель для получения исходного звукового сигнала.
Этот супергетеродинный приемник хорошо используется из-за его преимуществ, таких как лучшее SNR, чувствительность и селективность.
Шум в FM
Наличие шума является проблемой и в FM. Всякий раз, когда поступает сигнал сильной помехи с частотой, близкой к желаемому, приемник блокирует этот сигнал помехи. Такое явление называется эффектом захвата .
Чтобы увеличить SNR на более высоких частотах модуляции, в передатчике используется схема верхних частот, называемая предварительным усилением. Другая схема, называемая уменьшением выделения , обратный процесс предварительного выделения используется в приемнике, который является схемой нижних частот. Схемы с предварительным выделением и уменьшением выделения широко используются в FM-передатчике и приемнике для эффективного увеличения выходного SNR.