Funkcija radio prijamnika je da primi signal i izvrši demodulaciju oporavak izvorni signal poruke. Radioodašiljač šalje signal u početnoj fazi. Antena koja se nalazi na strani odašiljača zrači signal koji hvata druga antena koja se nalazi na radio prijemnik .
Već smo razgovarali o procesu prijenosa pomoću radio odašiljača. Proces modulacije je glavni princip u radio odašiljačima, gdje se signal prenosi kroz komunikacijski kanal do prijamnika. Glavni princip prijamnika je demodulacija. Razgovarajmo o procesu prijema i oporavka signala u radio prijemniku.
AM demodulacija
Proces demodulacije AM sličan je onom FM (frekvencijska modulacija) i drugim vrstama modulacije. Jedina razlika je promjena u demodulacijskom bloku prijemnika. Proces demodulacije radio prijamnika uključuje obradu primljenog signala kako bi se povratio signal osnovnog pojasa, koji je također poznat kao signal poruke.
Pretpostavljamo da je signal pretrpio veliko slabljenje tijekom prijenosa kroz komunikacijski kanal. Stoga je pojačanje primljenog signala neophodno za poboljšanje prigušenja.
Blok dijagram radio prijemnika prikazan je u nastavku:
Primljeni nosač signala poznat je kao RF (Radio Frequency) nositelj s radnom Frekvencijom od Fr . Funkcija RF pojačala je pojačati primljeni signal kako bi se uklonilo svako slabljenje signala, koji je prisutan kao početni blok radio prijamnika. Nakon pojačanja, prosljeđuje signal na mikser . RF nosivi signal se množi sa sinusoidnim valnim oblikom koji daje lokalni oscilator djelujući na Frekvenciji Fo. Pomaže u pretvaranju nosive frekvencije u frekvenciju osnovnog pojasa. Proces demodulacije je upravo suprotan od procesa modulacije. U modulaciji se frekvencija osnovnog pojasa pretvara u frekvenciju nositelja, dok se u demodulaciji frekvencija nositelja pretvara natrag u frekvenciju osnovnog pojasa.
Proces miješanja dvaju signala poznat je kao heterodinizirajući . Ako je odabrana frekvencija oscilatora iznad RF frekvencije, proces miješanja je također poznat kao Superheteroyne .
Množenje signala nositelja sa sinusoidnim valnim oblikom proizvodi dvije izlazne frekvencije, koje su zbroj i razlika dviju frekvencija ovih signala. Frekvencija zbroja je Fo + Fr, a frekvencija razlike Fo - Fr.
Mikser implicitno sadrži filtar koji odbacuje frekvencije zbroja i prosljeđuje frekvencije razlike (Fo - Fr) u AKO (Međufrekvencija) prijevoznik . RF nositelj zamjenjuje se IF nositeljem kako bi se dobio međufrekvencijski raspon na izlazu. Izlaz IF nosača primjenjuje se na IF pojačalo . Izlaz se dalje prosljeđuje na demodulator i konačno na filtar osnovnog pojasa , koji obnavlja signal osnovnog pojasa. Stoga je glavna funkcija prijamnika bila izvršiti pretvorbu s frekvencije nositelja u frekvenciju osnovnog pojasa. Ako je signal dovoljno jak za demodulaciju, filteri i pojačala se mogu izbjeći. U takvim se slučajevima ulazni signal nosača izravno primjenjuje na mikser.
U slučaju metode sinkrone demodulacije, moramo koristiti izvor asinkronog nositelja.
RF pojačala mogu imati nekoliko stupnjeva pojačanja ovisno o zahtjevima i snazi signala.
Glavna prednost superheterodinskog principa je podešavanje prijemnika na različite signale. Ovdje nam ne treba poseban stupanj pojačanja i zasebno ugađanje. To otežava proces prijenosa. Korištenjem superheterodinskog principa, samo trebamo promijeniti frekvenciju lokalnog oscilatora da bismo prešli s jedne RF frekvencije na drugu.
AGC (Automatska kontrola pojačanja)
Naponsko pojačanje na prijemniku u nekoliko stupnjeva pojačanja je vrlo veliko. Potreban je kada je ulaz vrlo niske frekvencije, a traženi izlaz visoke frekvencije. Visoko pojačanje pretvara niskofrekventne signale u visoke frekvencije. Pomaže u prijenosu vrlo slabih signala. Ali, ako je ulazni signal visoke frekvencije, veliki dobitak na prijemniku ne bi bio prednost i može uzrokovati izobličenje. AGC automatski podešava pojačanje otkrivanjem jačine signala. U suprotnom, za učinkovit prijenos potrebna je stalna prilagodba u sustavu, što postaje teško.
Funkcije radio prijemnika
Funkcije radio prijemnika su sljedeće:
Pojačanje
Pojačanje je prvi bitan dio prijema na radijskom prijamniku. Dolazni radio signal općenito je prigušen. Pojačalo pomaže u uklanjanju prigušenja signala. Druga funkcija pojačala je povećanje amplitude ulaznih radio signala. Koristi napajanje iz baterija ili utikača za povećanje amplitude. Danas većina uređaja koristi tranzistor u svrhu pojačanja.
Pojačala se koriste i na odašiljačkom i na prijemnom kraju. U prvoj fazi koristi se kako bi signal bio pogodan za modulaciju. Na prijemnom kraju koristi se za oslobađanje signala od šuma kako bi se poslao do prijamnika (na primjer, zvučnika).
Demodulacija
Signal prolazi iz mnogih modulatora, miksera i stupnjeva pojačala. U prijamniku se signal demodulira kako bi se odvojio izvorni signal od moduliranog signala nosača. Radi se uz pomoć demodulatora. Svaki tip prijemnika zahtijeva drugačiji proces demodulacije. Na primjer,
DSBSC (Double Sideband Suppress Carrier) zahtijeva koherentnu metodu detekcije za demodulaciju
SSBC (jedan bočni pojas s nosačem) zahtijeva metodu detektora ovojnice za demodulaciju
Fm prijemnik koristi demodulator tipa FM
Pojasno filtriranje
Različiti odašiljači odašilju radiovalove na različitim frekvencijama kako bi spriječili bilo kakvu interferenciju između signala. Svaki odašiljač ima odgovarajući prijemnik koji odabire svoj signal na temelju frekvencije. Pojasni filtri koriste se za filtriranje željenog radio signala za odgovarajući odašiljač. Filtrira željeni signal i blokira druge signale prisutne na drugim frekvencijama. Pomaže detektirati željeni signal i uzemljiti sve ostale radio signale na rezonantnim frekvencijama. Također može sadržavati podešene krugove između antene i zemlje.
Vrste radio prijemnika
Radio prijemnici su klasificirani kao:
- Superheteroinski prijemnik
- Regenerativni prijemnik
- Super regenerativni prijemnik
- Prijemnik izravne konverzije
- Ugođeni radiofrekvencijski prijemnik
Superheteroinski prijemnik
Gore spomenuti prijemnik je superheteroinski prijemnik. Koristi miješanje frekvencija za pretvaranje frekvencija u međufrekvenciju (IF). Izumio ga je američki izumitelj i inženjer elektrotehnike pod nazivom Edwin Armstrong . No, zbog ranog patenta, zasluge za izum pripisane su francuskom proizvođaču radija Lucien Lavy . Većina prijamnika koji se koriste u procesu prijenosa podataka su Superheteroyne prijamnici. Neki prijemnici također se temelje na izravnom uzorkovanju.
Na početku ere radio prijemnika, TRF (Tuned Radio Frequency) prijemnici često su se koristili zbog niske cijene i jednostavnog rukovanja. Ovi prijemnici su bili manje popularni zbog visoke cijene i kvalificirane radne snage potrebne za njihov rad. Nakon 1920-ih stvoreni su superheterodinski prijemnici na temelju IF frekvencije, također poznate kao IF transformatori . No, zamijenili su ga radio prijamnici s vakuumskom cijevi koji su izumljeni oko 1930-ih.
Regenerativni prijemnik
Regenerativni prijemnici općenito se koriste za povećanje pojačanja pojačala. Izumio ga je i patentirao 1914 Edwin Armstrong . Prijemnici su korišteni od 1915. do Drugog svjetskog rata zbog bolje osjetljivosti i selektivnosti. Princip takvih prijemnika je pozitivna povratna sprega koja djeluje kao proces regeneracije. Izlaz se ponovno primjenjuje na ulaz kako bi se povećalo njegovo pojačanje. Do 1930-ih ovi su prijamnici zamijenjeni TRF i superheterodinskim prijamnicima zbog njihovog nedostatka interferencije zračenja. No, regenerativni prijemnici naširoko se koriste u pojačalima i oscilatorima.
Super regenerativni prijemnik
To je regenerativni prijemnik s velikom vrstom regeneracije za postizanje visokog pojačanja. Edwin Armstrong ga je također izumio 1922. Koristi se u raznim uređajima, kao što su walkie-talkie i bežično umrežavanje. Dobro radi za AM (amplitudna modulacija) i širokopojasni FM (frekvencijska modulacija), dok regenerativni prijemnici dobro rade za uskopojasni FM. Super regenerativni prijamnici ne mogu pravilno detektirati SSB 9Signale s jednim bočnim pojasom) jer uvijek sami osciliraju. Može primiti najjače signale, jer najbolje radi za frekvencijske pojaseve bez ikakvih smetnji.
Prijemnik izravne konverzije
Funkcija DCR (Direct Conversion Receiver) je slična onoj kod Superheteroyne prijamnika, osim pretvorbe frekvencije u IF (intermediate Frequency). DCR demodulira dolazni radio signal pomoću sinkrone detekcije koju pokreće lokalni oscilator. Frekvencija je približno jednaka frekvenciji nosača. Ne uključuje složenost dvije frekvencijske pretvorbe poput superheteroyne prijemnika. Koristi samo jedan pretvarač frekvencije. Ako se u superheteroyne prijamniku koristi sinkroni detektor koji slijedi nakon IF stupnja, demodulirani izlaz bi bio isti kao kod prijemnika s izravnom pretvorbom.
Ugođeni radiofrekvencijski prijemnik
The TRF (Tuned Radio Frequency) koristi jedno ili više radiofrekvencijskih (RF) pojačala za izdvajanje audio signala iz dolaznog radio signala. Koncept korištenja više od jednog RF pojačala bio je pojačati dolazni signal u svakoj uzastopnoj fazi, što pomaže u uklanjanju smetnji. Rad rano izumljenih prijemnika bio je složen zbog zasebnog ugađanja frekvencije frekvenciji postaje. No, kasnijim modelima upravljalo se pomoću jednog gumba za kontrolu frekvencije. TRF je zamijenjen superheterodinskim prijemnicima koje je izumio Edwin Armstrong oko 1930-ih.
Povijest
Godine 1887. njemački fizičar nazvan Heinrich Hertz identificirao prve radiovalove koristeći seriju svojih eksperimenata temeljenih na elektromagnetskoj (EM) teoriji. Izum se temeljio na različitim vrstama antena uključujući dipolne antene pobuđene iskrom. No, mogli su otkriti samo prijenos do 100 stopa od odašiljača. Iste je godine otkrio i odašiljač iskričastog plina.
operacijski sustav
- Ovi odašiljači bili su popularni između 1887. i 1917. No, informacije koje su prenosili ti odašiljači iskre bile su šumne i nisu bile prikladne za audio prijenos.
- Stoga su prvi izumljeni radijski prijamnici mogli detektirati samo radio valove, a uređaj za primanje nazvan je detektor. U to vrijeme nije bilo pojačala za pojačavanje signala.
- Godine 1895. G Marconi razvio prvi radiokomunikacijski sustav.
- Do 1897. Marconi i drugi istraživači prihvatili su korištenje ugođeni sklopovi u prijenosu radio valova. Također se ponaša kao pojasni filtar propuštajući željeni raspon frekvencija i odbijajući drugi kada je spojen između antene i detektora.
- Oko 1900. radio uređaji počeli su se komercijalno koristiti diljem svijeta.
- Za radio prijenos korišteni su koherentni detektori. Korišten je u ranim radio prijemnicima do 10 godina.
- Godine 1907. koherentne detektore zamijenio je kristalni detektori .
- Do 1920. otkriveni su različiti detektori, poput elektrolitičkih i magnetskih detektora.
- Godine 1920. izum od vakuumski cijevni detektor zamijenio je sve druge detektore otkrivene prije 1920-ih. Tijekom tog razdoblja detektor je preimenovan u a demodulator .
- Demodulator je bio uređaj koji je mogao izdvojiti audio signale iz radio signala.
- Godine 1924. izum zvučnika s dinamičkom jezgrom poboljšao je audio frekvencijski odziv sustava u usporedbi s prethodnim izumljenim zvučnicima.
- Nakon toga su izumljene razne vrste radio prijemnika.
- Godine 1947. nastupila je era tranzistora i pronašla razne primjene radijskog prijenosa.
- Nakon 1970-ih, digitalna tehnologija stvorila je još jednu revoluciju i prevela cijele krugove prijemnika u čip.