מקלטים להמרה ישירה של אותות AM ו-FM. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

מקלטים להמרה ישירה של אותות AM ו-FM. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / קליטת רדיו

כדי לקבל אותות טלגרף ופס צד אחד, חובבי רדיו גל קצר בשנים האחרונות משתמשים לעתים קרובות במקלטי המרה ישירה. בניגוד לסופרהטרודינים, אין להם נתיב IF או גלאי - יש רק ממיר תדרים שמעביר את הספקטרום של האות בתדר גבוה המתקבל ישירות לאזור תדר האודיו (במילים אחרות, סינון והגברת האות הראשית מתרחשת בנמוך תדרים). הודות לכך, מקלט המרה ישיר מתגלה כהרבה יותר פשוט מסופרהטרודין, הן בייצור והן בהתקנה. הרגישות והסלקטיביות הגבוהות האופייניות לסופרהטרודינים מתקבלות בקלות באמצעות טרנזיסטורים מודרניים בעלי רעש נמוך (רמת הרעש שהם יוצרים, בהתייחס לכניסה של מגבר בתדר נמוך, יכולה להיות 0,1...0,2 μV) ופשוטה למדי אך יעילה מסננים במעבר נמוך (LPF). לכך מתווספת הסלקטיביות ה"טבעית" של השמיעה האנושית, טלפונים (רמקולים), שרגישותם יורדת עם התדירות הגוברת. היתרונות המצוינים של מקלטי המרה ישירה מושכים יותר ויותר את תשומת הלב של מעצבי ציוד שידור.

עם זאת, מקלט המרה ישיר קונבנציונלי אינו יכול לבטל את אותות AM ו-FM. העובדה היא שהמערבל שלו אינו מזהה תנודות שהתקבלו, אלא ממיר את התדר שלהן. לכן, כאשר מכוונים, למשל, לתדר של תחנת רדיו המשדרת מ-AM, נשמעת תחילה שריקה (פעימות נושא עם תנודות מתנד מקומיות), שהטון שלה יורד בהפרש בין תדרי האות לבין התדר המקומי. מתנד יורד. כמעט בלתי אפשרי לפרק את התמסורת בתנאים אלה. עם כוונון מדויק יותר, טון הקצב בתדר F הופך נמוך מאוד, בלתי נשמע, אך השידור מלווה בשינויים תקופתיים בווליום בתדר 2F. זה קורה מכיוון שהפאזה של תנודות המתנד המקומי משתנה ברציפות ביחס לפאזה של האות המתקבל. כאשר השלבים חופפים, נפח השידור נורמלי, כאשר ההפרש שלהם הוא 90° או 270°, הוא יורד לאפס, כשהסטה ב-180°, האות מופיע שוב, אבל הקוטביות שלו מתהפכת. הנקודה כאן היא הפעימות של שני פסי הצד של אות AM, אשר, בהיותם מומרים לתדר שמע, מתווספים או מופחתים במוצא המיקסר.

עם אפנון תדר, תדר האות משתנה בזמן עם תנודות קול הנעות בין fс-Δf ל-fс+Δf (fс - תדר נושא, Δf - סטיית תדר המשדר). תדר הפעימה F במוצא של מערבל מקלט ההמרה הישירה במקרה זה, אפילו עם כוונון עדין, אינו נשאר קבוע - הוא משתנה מ-0 ל-Δf. - לכן, בדרך כלל אי אפשר לפרק את התמסורת.

איכות טובה של קליטה של אותות AM ו-FM מתקבלת על ידי סנכרון התנודה של המתנד המקומי עם תדר הנשא של האות, מה שניתן לעשות בכמה דרכים. הדרך הקלה ביותר היא להשתמש בתופעה של לכידת תנודות של המתנד המקומי של נושא האותות. לשם כך, חלק ממתח האות ממעגל הקלט או מהפלט של מגבר ה-RF מוכנס למעגל המתנד המקומי. פס הלכידה נקבע על ידי הנוסחה 2Δfз=fcUc/QUг (fс הוא תדר האות החופף לתדר המתנד המקומי, Uc הוא מתח אות הכניסה, Q הוא גורם האיכות של מעגל המתנד המקומי, Uг הוא המתח על פניו ). יש להגדיר אותו (על ידי התאמת מתח האות המוכנס למעגל) למינימום הנדרש לסנכרון אמין (כ-200...400 הרץ). זה משפר את חסינות הרעש של המקלט על ידי הפחתת הסבירות להפרעות לעבור דרך מעגל הסנכרון. עם מקדם איכות מעגל של Q = 35, מתח Ug = 0,1 V ופס לכידה של 2Δfз = 400 הרץ, מתח הסנכרון בתחום CB (בתדר של 1400 קילו-הרץ) הוא כ-1 mV, בטווח KB ( 14 מגה-הרץ) - כ-100 מיקרו-וולט.

מקלטים סינכרוניים מורכבים ומתקדמים יותר מכילים לולאה נעילת פאזה (PLL). מאמרים [1,2] הוקדשו לתיאור של מקלטים כאלה.

קיימות שיטות נוספות לקליטת אותות מאופננים באמצעות מקלט המרה ישירה, הן הוצעו לפני זמן רב, אך, כנראה, בשל חוסר הפופולריות שלהן, הן עדיין לא נפוצו. מטרת מאמר זה היא למשוך את תשומת לבם של חובבי מעבדות ציבוריות למקלטים אסינכרוניים על מנת לפתור באופן מעשי את בעיית השימוש בהם בתקשורת רדיו חובבנית ולקליטת שידורים.

הדרך הפשוטה ביותר לזהות תנודות AM במקלט המרה ישירה היא לנטרל אותו ב-2...3 קילו-הרץ ביחס לנשא, ולהפעיל גלאי גל מלא במוצא, כפי שמוצג באיור. 1. כאן U1 הוא מיקסר, G1 הוא מתנד מקומי, Z1 הוא מסנן מעביר נמוך, A1 הוא מגבר מעביר נמוך. במוצא האחרון נוצר אות פעימה בתדר 2...3 קילו-הרץ. משרעת מאופנת על ידי המידע המועבר. דרך קבל הבידוד C1, אות זה מסופק לגלאי (V1 - V4). במוצא שלו משתחרר מתח פועם בתדירות הפעימה כפולה, שהמעטפת שלו משתנה בהתאם לחוק המודולציה של האות המתקבל. כתוצאה מכך נשמעים באוזניות גם שידור רדיו וגם שריקה מתמשכת בתדר פעימה כפול (4...6 קילו-הרץ), נחלשים מעט על ידי קבל החסימה C2. אתה יכול להיפטר מההפרעה הזו על ידי חיבור מסנן נמוך עם תדר חיתוך של כ-3 קילו-הרץ בין יציאת הגלאי לטלפונים.

מקלטי המרה ישירה לאותות AM ו-FM
איור. מספר

המקלט על פי המעגל הפונקציונלי הנחשב (בעיקרו סופרהטרודין עם נמוך מאוד - שווה לתדר הפעימה - IF) מתאים לניסויים, אך אינו מתאים לקליטת שידור, שכן בשל הניתוק הגדול, שלא יכול להיות פחות מ 1,6 קילו-הרץ, רוחב הפס שידור הנתיב אינו עולה בקנה אחד עם ספקטרום האותות, וזה מחמיר את חסינות הרעש ומוביל לעיוות. המשימה של קבלת אותות AM, כפי שברור כעת, היא... להדגיש את המעטפת בתדר "נשא" נמוך מאוד, השוכב בטווח השמע, ויש לדכא את הרעידות של האחרון. זה אפשרי במקלט עם שני ערוצי LF שנקראים quadrature, שהאותות בהם מוזזים בפאזה ב-90°. במקרה זה, לאחר זיהוי גל מלא של אותות ריבוע, יתקבלו אותם מתחים פועמים (גם בתדר כפול), אך הפעימות עצמן יהיו אנטי-פאזיות (כאשר התדר מוכפל, גם הסטת הפאזה מוכפלת), והן ניתן לבטל על ידי סיכום האותות שזוהו.

דיאגרמת הבלוק של מקלט אות AM כזה מוצג באיור. 2 [3]. הוא מכיל שני מיקסרים - U1 ו-U2. מתח המתנד המקומי G1 מסופק להם באמצעות מחליף פאזה U3 בתדר גבוה, היוצר שינוי פאזה של 90°. לכל ערוץ מקלט יש מסנן נמוך (Z1 ו-Z2), מגבר נמוך (A1 ו-A2) וגלאי גל מלא - קוואדרטור (גלאי גל מלא הפועל במצב זיהוי ריבועי מבצע את פעולת הריבוע, אשר לכן זה נקרא גם quadrator) U4 ו-U5. אותות מיציאות הגלאים נכנסים למכשיר הסיכום U6.

מקלטי המרה ישירה לאותות AM ו-FM
איור. מספר

ניתן ליצור את חלק המקלט, המורכב מגלאים U4, U5 ומוסיף U6, לפי המעגל המוצג באיור. 3. איזון הגלאים (דיכוי פעימות בתדר F = fc-fg) באמצעות נגדי חיתוך R1 ו-R2. האותות שזוהו מתווספים לפיתול הראשוני של שנאי T1, אותו ניתן להחליף במגבר הפעלה אם תרצה בכך.

מקלטי המרה ישירה לאותות AM ו-FM
איור. מספר

מידת דיכוי האות בתדר 2F תלויה באיזון הערוץ ובשגיאה בהגדרת שינוי הפאזה. עם חוסר איזון רווח בערוצים של +-1% ושגיאה בהגדרת הסטת הפאזה של +-1°, הוא מגיע ל-40 dB. דיכוי כזה מספיק לתקשורת רדיו וקליטת שידורים בתנאים של אותות חלשים או הפרעות, לקבלת קליטה איכותית הוא חייב להיות לפחות 60 dB, מה שמטבע הדברים מצריך הפחתת שגיאת ההתאמה בסדר גודל.

השיטה הפשוטה ביותר של קבלת אותות FM אינה שונה במהותה מזו המתוארת עבור אותות AM (ראה איור 1). ההבדל היחיד הוא שהקיבול של קבל הבידוד C1 במקרה זה צריך להיות קטן (כדי להבטיח בידול אות לפני זיהוי). במצב זה, המתח שזוהה יהיה פרופורציונלי לתדר הפעימה בין האות המתקבל לבין תנודות המתנד המקומיות. שיטה דומה של קליטת אותות FM משמשת במכשירים מוכרים עם IF נמוך וגלאי הפועל על עיקרון של מונה פולסים |4| החיסרון בשיטה זו הוא נוכחות של ערוץ מראה בתדר נמוך, המרחיב את רוחב הפס של המקלט פי שניים מהנדרש.

מקלט אסינכרוני של אותות FM עם ערוצי ריבוע [5] מכיל את אותו חלק קלט כמו המכשיר לקליטת תנודות AM, אך האותות מהיציאות של מגברי LF A1 ו-A2 מוזנים להתקן עיבוד, שתרשים הבלוק שלו. מוצג באיור. 4. הוא מורכב ממעגלי בידול U7 ו-U8, מכפילים U9, U10 והתקן חיסור A3 (המספור של רכיבי המעגל ממשיך את מה שהתחיל באיור 2). פס המעבר של מסננים Z1, Z2 נלקח במקרה זה המתאים לסטייה המקסימלית Δfmax של אות FM (50 קילו-הרץ בשידורי רדיו ו-6...12 קילו-הרץ בתקשורת רדיו) או מעט יותר. קבוע הזמן של המעגלים המבדילים נבחר מאותם שיקולים: RC=(0,5....0,7)/ 2πΔfmax. ניתן להשתמש במערבלי דיודות טבעת או מעגלים משולבים כמכפילים, ומגבר דיפרנציאלי יכול לשמש כמכשיר חיסור.

מקלטי המרה ישירה לאותות AM ו-FM
איור. מספר

הבה נשקול את פעולת המקלט. נניח שהאות S2 מפגר את האות S1 ב-90°. במקרה זה, האות המובחן S'2 נמצא בפאזה עם האות S1, ומשרעתו פרופורציונלית לתדר F. מתח חיובי פרופורציונלי לתדר זה וההרמוניות השניות שלו מופיעות במוצא מכפיל U10. תהליכים דומים מתרחשים במכפיל U9, אך מכיוון שהאות המובחן ואות S2 מחוץ לפאזה, מופיע מתח בעל קוטביות שלילית במוצאו. בהתקן החיסור A3, ההרמוניות השניות מבטלות זו את זו. שינוי הסימן של ניתוק תדר האות ביחס לתדר התנודה של המתנד המקומי משנה את הפאזה של האות S2 ב-180° ב-fc>f, הפאזה של האות S2 שווה ל-90° (במיקסר U2 מופחתים התדירות והפאזה של תנודות המתנד המקומי, בהתאמה, מהתדירות והפאזה של האות), וב-fc

עקומת ההבחנה של המקלט (תלות מתח המוצא בניתוק) מוצגת באיור. 5. ה"אפס" שלו מתאים לכוונון עדין של המתנד המקומי לתדר נושא האות. קל יותר להבטיח דיכוי טוב של פעימות עם התדר F וההרמוניה שלו במקלט הנדון, מכיוון שניתן לשמוע הפרעות רק ב-F

מקלטי המרה ישירה לאותות AM ו-FM
איור. מספר

למקלטי המרה ישירה אסינכרונית עם ערוצי ריבוע יש יתרונות מסוימים על פני superheterodynes. בהם, למשל, מושגת בקלות סלקטיביות גבוהה - אפקט המקביל לשימוש של שלושה מעגלים FSS בנתיב ה-IF של סופרהטרודין מסופק על ידי מסנן נמוך-מעבר פשוט בצורת U המורכב מסליל אחד ושני קבלים. אם אתה משתמש במסנני RC פעילים לסינון, בדרך כלל ניתן לצמצם את מספר הסלילים במקלט למינימום. היתרון העיקרי של מקלטים כאלה הוא שכל ההגברה וכל עיבוד האותות מתרחשים בתדרים נמוכים, שבהם ניתן להשתמש במעגלים משולבים באופן נרחב מבלי לנקוט באמצעים מיוחדים לסיכוך ולניתוק מפלים. החסרונות כוללים מורכבות מסוימת של המעגלים (עם זאת, הם הולכים להכפיל את המורכבות של הנתיב במערכות סטריאופוניות!) ואולי, איכות קליטה מעט גרועה יותר מאשר בשיטות מסורתיות אם הערוצים אינם מאוזנים בקפידה.

לסיכום, מעניין לציין שהוספת למקלט האות AM (איור 2) התקן העשוי לפי דיאגרמת הבלוק באיור. 4, הופך אותו למכשיר לקליטת אותות הן מ-AM והן מ-FM, והכנסתו של מחליף פאזה נוסף בתדר נמוך הופכת אותו למקלט בעל פס צד אחד [6].

ספרות

גלאי AM סינכרוני של Lyubarsky S. - רדיו. 1979, M 10. p. 31.
גלאי פוליאקוב V. FM עם מקלט המרת PLL ישיר - רדיו, 1978, מס' 11, עמ'. 41.
פטנט אמריקאי: Class 329.50, No. 3792364 מתאריך 12.02 בפברואר. 1974
Terentiev R. יחידת VHF טרנזיסטור. - רדיו. 1971, מס' 2, עמ'. 47.
פטנט בריטי: Class H3A. מס' 1173977 מיום 23.11.1966
פטנט אמריקאי: סוג 329.50, מס' 2943193 מתאריך 13.06.1960/XNUMX/XNUMX

מחבר: V.Polyakov, מוסקבה

ראה מאמרים אחרים סעיף קליטת רדיו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

דרך חדשה לשלוט ולתפעל אותות אופטיים 05.05.2024

עולם המדע והטכנולוגיה המודרני מתפתח במהירות, ובכל יום מופיעות שיטות וטכנולוגיות חדשות שפותחות בפנינו אפשרויות חדשות בתחומים שונים. חידוש אחד כזה הוא פיתוח של מדענים גרמנים של דרך חדשה לשלוט באותות אופטיים, שעלולה להוביל להתקדמות משמעותית בתחום הפוטוניקה. מחקרים אחרונים אפשרו למדענים גרמנים ליצור לוח גלים שניתן לכוונן בתוך מוליך גל סיליקה מאוחה. שיטה זו, המבוססת על שימוש בשכבת גביש נוזלי, מאפשרת לשנות ביעילות את הקיטוב של האור העובר דרך מוליך גל. פריצת דרך טכנולוגית זו פותחת אפשרויות חדשות לפיתוח התקנים פוטוניים קומפקטיים ויעילים המסוגלים לעבד כמויות גדולות של נתונים. הבקרה האלקטרו-אופטית של הקיטוב שמספקת השיטה החדשה יכולה לספק את הבסיס לסוג חדש של התקנים פוטוניים משולבים. זה פותח הזדמנויות גדולות עבור ... >>

מקלדת Primium Seneca 05.05.2024

מקלדות הן חלק בלתי נפרד מעבודת המחשב היומיומית שלנו. עם זאת, אחת הבעיות העיקריות שעמן מתמודדים המשתמשים היא רעש, במיוחד במקרה של דגמי פרימיום. אבל עם מקלדת Seneca החדשה של Norbauer & Co, זה עשוי להשתנות. Seneca היא לא רק מקלדת, היא תוצאה של חמש שנים של עבודת פיתוח ליצירת המכשיר האידיאלי. כל היבט של מקלדת זו, ממאפיינים אקוסטיים ועד מאפיינים מכניים, נשקל ומאוזן בקפידה. אחד המאפיינים המרכזיים של Seneca הוא המייצבים השקטים שלה, הפותרים את בעיית הרעש המשותפת למקלדות רבות. בנוסף, המקלדת תומכת ברוחב מקשים שונים, מה שהופך אותה לנוחה לכל משתמש. למרות ש-Seneca עדיין לא זמין לרכישה, הוא מתוכנן לצאת בסוף הקיץ. Seneca של Norbauer & Co מייצגת סטנדרטים חדשים בעיצוב מקלדת. שֶׁלָה ... >>

המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם נפתח 04.05.2024

חקר החלל והמסתורין שלו היא משימה שמושכת את תשומת לבם של אסטרונומים מכל העולם. באוויר הצח של ההרים הגבוהים, הרחק מזיהום האור בעיר, הכוכבים וכוכבי הלכת חושפים את סודותיהם בבהירות רבה יותר. עמוד חדש נפתח בהיסטוריה של האסטרונומיה עם פתיחתו של המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם - מצפה הכוכבים אטקמה של אוניברסיטת טוקיו. מצפה הכוכבים אטקמה, הממוקם בגובה של 5640 מטר מעל פני הים, פותח הזדמנויות חדשות עבור אסטרונומים בחקר החלל. אתר זה הפך למיקום הגבוה ביותר עבור טלסקופ קרקעי, ומספק לחוקרים כלי ייחודי לחקר גלי אינפרא אדום ביקום. למרות שהמיקום בגובה רב מספק שמיים בהירים יותר ופחות הפרעות מהאטמוספירה, בניית מצפה כוכבים על הר גבוה מציבה קשיים ואתגרים עצומים. עם זאת, למרות הקשיים, המצפה החדש פותח בפני אסטרונומים אפשרויות מחקר רחבות. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

ננו-קטליזטור על קליפת תפוז 26.02.2021

צוות בינלאומי של מדענים יצר זרז על ידי ערבוב פשוט בטחנה מיוחדת, ללא ממיסים וחומרים נוספים. הבסיס היה קליפת התפוז, שנטחנה בעבר. הוא הונח בתא הטחנה, נוספו צורה מימית של אבץ אצטט ו-18 כדורי פלדה בקוטר 1 ס"מ. התערובת הועברה במשך 20 דקות בתדירות של 350 סל"ד, ולאחר מכן חוממה בטמפרטורה של 2 מעלות למשך 200 שעה (ות.

קליפת התפוז אספה אבץ אצטט על פני השטח ועזרה ליצור תרכובות מעבר. במהלך השריפה הוא הוצא חלקית מהתערובת - התקבלו ננו-חלקיקים של תחמוצת אבץ. לאחר מכן, באמצעות טחנה, ננו חלקיקי תחמוצת האבץ שולבו עם חלקיקים המכילים ניוביום כך שריכוז המתכות בזרז הסופי היה בין 2,5 ל-10%.

השפעתו של הננו-זרז נבדקה על ידי מדענים תוך שימוש בדוגמה של הפיכת חומצה לוולינית להטרוציקלים המכילים חנקן. הריכוז, שבו 10% של חלקיקים עם ניוביום ו-90% של ננו-חלקיקים של תחמוצת אבץ, התברר כיעיל ביותר. התוצאות הראו כי 94,5% מהחומצה הלוולינית הומרה לחומר הרצוי. יחד עם זאת, רק 2,6% - 97,4% מתוצרי הפלט היו הטרוציקלים המכילים חנקן.

חומצה לוולינית, שמתקבלת בקלות מביומסה, היא אחת מ-10 מולקולות הפלטפורמה המבטיחות ביותר. ההמרה של חומצה לוולינית להטרוציקלים המכילים חנקן הפכה לנושא אטרקטיבי מאוד בשנים האחרונות בשל היכולת המדהימה של ההטרוציקלים לשרת בתעשיות התרופות, האגרוכימיה והפולימרים.

עוד חדשות מעניינות:

▪ הקו החדש של טלוויזיות R8 של סמסונג

▪ טאבלט מוקשח של Oukitel RT7 Titan 5G

▪ אודיו לרכב מנטר את בריאות הנהג

▪ צמיגים עם הארכה אלקטרונית

▪ מודולי זיכרון eMMC Pro Class 1500 מהירים במיוחד מבית Samsung

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק באתר רפואה. מבחר מאמרים

▪ מאמר וניה היה פחדן. ביטוי עממי

▪ מאמר אילו ציפורים יכולות לשלוט בהתפתחות של אפרוחים בביצים באמצעות שיר? תשובה מפורטת

▪ מאמר נקודת קירי. מעבדת מדע לילדים

▪ מאמר טווח אנטנה מקוצר 160 מ' אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מנועים חשמליים ומכשירי המיתוג שלהם. אזור יישום. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר